导言
本文从实践运用的视点动身，选用FPGA作为主控芯片，规划了一款数字视频接口转化设备，该设备针对于MT9M111这款数字图画传感器发生的ITU-R BT.656格局数据进行收集、颜色空间改换、分辨率转化等操作，完结了从ITU-R BT.656格局数据到DVI格局数据的转化，使得MT9M111数字图画传感器的BT656数据格局图画可以以1280×960(60Hz)和1280×1024(60Hz)两种显现格局在DVI-I接口的显现器上显现，而且还具有图画停止功用，在体系空闲时的待机状况完结了整机的低功耗，适用于运用移动设备的工业现场。
全体计划规划
实际景象的收集与显现进程如图1所示。图画传感器MT9M111收集到实际景象后，将生成的ITU-R BT.656数据流由ITU数据输出端口发送给视频转化接口。视频转化接口将ITU数据输入端口送来的ITU-R BT.656数据流转化成TMDS数据流发送，经过DVI-I端口发送给显现终端显现。本规划计划中，MT9M111输出图画的分辨率为1280×960。
图1 体系收集与显现进程
在实际景象的收集与显现进程中，视频转化接口功用的完结经过以下进程来完结：
1) 对收到的ITU-R BT.ITU656数据流解交错;
2) 对解交错后的数据流进行颜色空间转化;
3) 将转化后的每个像素的RGB值写入存储器中;
4) 从存储器中读出像素的RGB值，并将其转化成TMDS码元序列;
5) 从存储器中读出像素的RGB值，并将其转化成VGA模仿信号值。
硬件构架规划
体系的硬件构架框图如图2所示。图画传感器输出的ITU信号(包含YCbCr数据流、行场同步信号和像素时钟)经ITU输入接口送入FPGA主控芯片。FPGA主控芯片对ITU信号进行解交错和颜色空间转化，再将转化后的每个像素的RGB值写入SDRAM存储器。再由FPGA主控芯片依照输出分辨率的要求从SDRAM存储器中读出像素的RGB值，并依照VGA的时序规范，将像素的RGB值发送给TMDS发送芯片和D/A芯片，由TMDS发送芯片供给视频数据的数字通道，由D/A芯片供给视频数据的模仿通道，一起聚集到DVI-I输出接口，传送到数字显现器或模仿显现器上显现。
图2 硬件构架框图
输出图画的分辨率要求FPGA与TMDS发送芯片之间传送数据的带宽在100M(像素/秒)以上，因而要求FPGA的速度足够快。一起因为FPGA与外围器材之间的互联比较多，因而要求FPGA的引脚数足够多。一起因为晶振供给的时钟频率为50MHz，满意不了100M以上的传输速度，因而需求FPGA内部带有锁相环。别的，为了完结体系脱机作业，要求FPGA支撑装备芯片。终究，考虑到体系占用的面积和今后版别的晋级，要求FPGA的内部资源尽量丰厚。为此，体系终究选用了Altera公司Cyclone系列FPGA。
考虑到视频数据的存储和显现是一起进行的，而SDRAM存储器是单端口器材，数据的写入和读出不能一起进行，故需求两块SDRAM一起进行乒乓操作来完结数据的接连读写。终究选用了MICron公司的类型为MT48LC2M32B2TG-6的SDRAM存储器;TMDS发送芯片选用的是Silicon Image公司的SiI164CT64类型。因为输出图画的分辨率要求FPGA与TMDS发送芯片之间传送数据的带宽在100M以上，这一数据流一起又要送入D/A芯片完结数模转化，因而要求D/A芯片的转化速率在100MHz以上。一起因为R、G、B的数据宽度都为8位，因而需求选用专用的图画D/A芯片，它需求具有R、G、B三路数据通道，每路的宽度至少为8位。依据以上要求，体系终究选定CSEM%&&&&&%公司的CSV7123类型的图画D/A芯片。
FPGA功用规划
FPGA作为体系的主控芯片，是软件规划的中心。依据全体计划的规划思路，FPGA主控芯片的作业进程为：首要接纳由图画传感器送来的ITU-R BT.656格局的视频数据流，经过解交错操作，将像素数据流中交错在一起的串行YCbCr值解成独立的并行YCbCr值。然后对解交错的YCbCr值进行颜色空间转化，转化成对应的RGB值。接着将此RGB值存入一块SDRAM存储器。与此一起，从另一块SDRAM存储器中读出像素的RGB值，并发送给TMDS发送芯片和D/A芯片，经过数字通道和模仿通道后，传送到DVI显现器或VGA显现器上显现。依据FPGA主控芯片的作业进程，规划的软件功用框图如图3所示。
图3 软件功用框图
图3中FPGA内部的作业时钟有两个，以图中的虚线为界，虚线左边部分运用的时钟为图画传感器的54MHz像素时钟;虚线右侧运用的时钟是经过锁相环将晶振的50MHz时钟倍频成108MHz今后的时钟，其间108MHz的时钟是由输出图画的分辨率所决议的。两个时钟域经过异步FIFO相连。整个体系共分红6个模块：解交错模块、YCbCr转RGB模块、异步FIFO模块、乒乓操作模块、SDRAM控制器模块和VGA发送模块。此外，体系还可完结图画停止、体系待机、形式挑选等功用。
图画显现作用
图4是输出图画分辨率为1280×960形式下的显现作用，图中显现器检测到的视频图画分辨率为1280×960
图4 1280×960形式下的显现作用
