集成电路EDA设计技术：DE2_TV 范例讲解（2）

1、DE2_TV 范例讲解（2）ITU-656 Decoder IC中心视频组DE2_70_TV系统框图 无论是DE2_115_TV，DE2_TV、DE2_70_TV例程，均是一个将输入的电视模拟信号经开发板上的解码芯片解码后，进行一个基于平均值的去隔行处理后，用VGA的格式输出。这个例程是入手视频处理的一个基础，在这里主要简述DE2_70_TV的各个部分。ITU656协议在说明ITU656模块的工作原理之前，先说明一下几个重要的概念。首先是4:2:2以及4:4:4格式。所谓4:2:2格式，是指视频传输中，颜色空间YUV的三个分量Y、U、V的采样方式，简单讲，就是在水平方向上，每4个像素中，有4个

2、Y分量，两个U分量和两个V分量。每两个像素共用一个U分量和V分量，而垂直方向上保持不变。而4:4:4则就是每个像素各有一个独立的Y分量、U分量和V分量，没有共用分量。ITU656协议模块的执行目的：对ADV7181输出的数据流进行解码由ADV7181输出的ITU_R656 4:2:2格式的视频数据流格式如下图所示 ITU656协议XY一般是由8位数据构成的，其形式如下所示场信号， F为0表示第一场， F为1表示第二场场消隐信号， V为0表示数据是有效信号， V为1表示数据处于场消隐阶段有效数据开始结束信号， H为0表示有效视频数据开始信号，H为1表示有效视频数据结束保护比特 步骤 ：要想获得有

3、效视频数据， 就得首先检测到SAV。操作时， 首先要对FF0000进行检测，检测到FF0000就说明SAV到来，SAV基准信号后面就是有效数据，然后再根据XY提取F、H、V来对视频数据进行相应处理656与601ITU-RBT601:16位数据传输；21芯；Y、U、V信号同时传输。 ITU-RBT656:9芯，不需要同步信号；8位数据传输；串行视频传输；传输速率是601的2倍；先传Y，后传UV。656输出的是串行数据，行场同步信号嵌入在数据流中601是并行数据，行场同 656只是数据传输接口而已，可以说是作为601的一个传输方式ITU656 decoder端口另外，一个需要注意的是，根据ITU6

4、01标准，NTSC数字化后的分别率为720480，不要跟VGA格式640480混淆。ITU656 Decoder代码iTD_DATA ：为解码器的信号输入端。oTD_X ：为NTSC格式下某个分量对应的像素的列坐标。oTD_Y ：为NTSC格式下某个分量对应的像素的行坐标。oTD_Cont: 为下采样之后（720下采样到640），某个像素对应整一场的第多少个像素。ITU656 decoder端口ITU656 Decoder代码：oYCbCr： 16bit的输出数据，要么是YCb,要么是YCr。oDval：输出数据有效信号。iSwap_CbCr ：Cb和Cr交换的控制信号，这是由于720下采样到

5、640时，必须每9个像素中去掉一个像素，这造成一个色度的缺失，因此需要一个控制信号来控制色度的交替采样。iSkip：当其为1时，所对应的像素去掉，已达到下采样的目的。 下采样的实现通过将oTD_X除以9来实现，系统中是当余数为0时剔除对应的像素。这在系统中是用模块DIV来实现。ITU656 decoder端口 程序的49行是来检测视频数据块的开始标志是否到来，根据前面介绍的协议，开始标志是FF 00 00 XY 构成，其中XY的第4位为0则为起始标志位，为1则为结束标志位。标志位是通过一个24位的数据window来检测，当其为FF 00 00 时，代表标志位已经到来。 第74行正是表面wind

6、ow是怎么获得的，是通过每个时钟移动8位得到。 第78行中的1440是 由 720 +360+360得到的，因为NTSC数字化后每一行有720个像素，因此根据4:2:2，有720个亮度分量，两个色度分别为360个。ITU656 decoder端口 当window = 24hff0000时，表明接下来的iTD_DATA就是XY了，根据上面提供的表格中XY的对应位可以知道，iTD_DATA5就是为场与场之间的消隐区是否到来的标志位，iTD_DATA6则为奇场或偶场的标志位。 为什么SDRAM中的存的是一奇一偶，从/is frame start？中我们可以看出，当field下降沿（为0奇场时）的时候

7、，才输出start有效信号，之后一直有效，也即这个模块输出的YCbCr写入到fifo中，刚开始是0奇场，然后是1偶场，。会出现一奇一偶主要是由于ITU656中协议规定，起始标志中iTD_DATA6为奇场或偶场的标志位，所以每一次传送1440个像素，先传满奇场，然后再偶场，如果是这样奇偶奇偶的话，写进sdram中的就不是一场全是奇场一场全是偶场了。ITU656协议656Decoder输出的数据是YUV4:2:2格式，即数据的排列顺序为：YCb YCr YCb YCr YCb YCr YCb YCr YCb YCr YCb （Y共有720个，Cb和Cr各360个）ITU_656_Decoder模块

8、使用Window=Window15:0,iTD_DATA; 来找到FF_00_00，再根据后面的字节来判断是到了SAV还是EAV。 如果判断是到了SAV，则后面就开始传输1440个字节的数据，数据格式为CbYCrY_CbYCrY_CbYCrY该数据格式是符合4:2:2抽样的，水平有720个像素点。但是我们最后的VGA输出分辨率是640*480，这就需要将水平的720像素进行抽样得到640像素。注意720/640=9/8，所以每9个像素点舍去一个像素点，就会得到640个像素点。 DE2_TV中的DIV模块将像素的排列号除以9，得到商和余数,iSwap_CbCr就是商的最低位。iSkip=1表示整

9、除，余数为0，丢掉此时这个像素。656DecoderCbY1_CrY2_CbY3_CrY4_CbY5_CrY6_CbY7_CrY8_CbY9_CrY10_CbY11_CrY12_CbY13_CrY14_CbY15_CrY16_CbY17红色的像素点会被丢掉，丢掉后，其前后两个都是CbY，不符合CbYCrY_CbYCrY_CbYCrY的4:2:2格式了，所以要进行调整，把前一个像素的Cr拿来代替本像素的Cb，得到YCr；而对CrY，需要把前一个像素的Cb拿来代替本像素的Cr，得到YCb。以此类推。详细变换参考ITU_656_Decoder计算模拟。该部分的相应程序段是：YUV4:2:2 to YUV4:4:4转换的目的：由于VGA输入的RGB信号每位分量是8bit，而YUV4:2:2输出信号格式是