相关热词搜索：
一种基于单片机控制的数字视频混合器
一种基于单片机控制的数字视频混合器 关键词：AT89C8252单片机 视频混合器 近几年，数字电视技术发展很快，数字视频混合器可以将两路或多数数字 视频信号按照一定的算法混合成一路或多路数字视频信号。作为数字视频信号的 基本处理单元，该混合器在数字电视节目的编辑制作和播控传输系统中具有举足 轻重的作用。本文介绍的基于单片机控制的数字视频键控混合器具有以下特点：内含两 级串联的键控混合器，可以在主信号中键两入两路附加数字信号，如时钟台标或 各种字幕标识；
可以远程遥控，也可现场按键控制；
可以随时更新和保存系统配 置，改变系统功能和技术参数；
该系统稳定可靠，对掉电、死机等异常现象有自 复位能力。
整个系统包括硬件和软件两部分，硬件包括数字混合部分和单片机控制部 分。
图1 数字混合硬件框图 1 数字混合部分 输入的数字信号有背景信号、键控信号和填充信号，输出三路数字信号和 一路模拟信号。数字混合部分的硬件框图如力1。
串行数字视频输入处理器GS9020A专门设计来接收SMPTE 259M的串行 数字信号。它具有错误检测和处理能力，保证了串行数据的完整性；
可以直接与 GS9035A或者GS9025A连接，提供8位并行口和I2C串行口与外部微处理器通信。
本系统通过I2C总线读取、配置GS9020A状态。
TMS2081是数字视频处理器，以GBR、YCB、CR或者彩色序列格式，按 比例混合数字视频。α通道控制下，按M=(α)V1+（1-α）V2（0≤α≤1）完成同时 淡出及淡入功能。TMS2081提供微处理器I/O口。
错误检测和处理协处理器GS9021根据SMPTERP-165执行错误检测和处理， 可与GS9002、GS9022或者GS9032串行数字编码器接口，产生行同步、场消隐和 场序列信号。提供8位并行口和I2C串行口与外部微处理器通信。本系统通过I2C读取、配置GS9021状态。
CMOS芯片SAA7121是数字视频编码器，将数字亮度和色差信号同时编码 成CVBS和S-视频模拟信号，也支持NTSC-M、PAL B/G和子标准。输入信号可以 是YCBCR(CCIR 656)或者MPEG解码数据；
对Y、C和CVBS有三个数据转换器。
基本编码函数由副载波生成、彩色调制和同步信号内插组成。SAA7121提供I2C 总线接口，可按主动方式或从动方式工作。本系统通过I2C接口配置SAA7121。
2 单片机控制部分 基于单片机的控制电路如图2所示。其完成如下功能：与PC串行通信，传 输命令和数据；
通过8位并行接口读写TMC2801；
通过I2C总线读写SAA7121、 GS9020A和GS9021；
保存、更新系统配置数据；
键控功能，按键完成显示或不 显示附加数字信号。
2.1 AT89S8252单片机 AT89S8252是ATMEL公司的8位CMOS单片机，与MCS-51系列兼容。主要 特片：8K字节的FLASH程序存储器（ROM），2K字节的片内EEPROM，256字 节的内部数据存储器（RAM），三个16位的定时/计数器，提供SPI串行接口和看 门狗定时器。
选用AT89S8252的原因是：片内EEPROM可以保存数据且掉电不丢失；
看 门狗具有掉电、死机等异常现象自复位能力，可以提高混合器的稳定性；
与 MCS-51系列兼容。
2.2 通信接口 通信接口提供RS-485标准，接口电路主要由MAX488（RS-485接收发送器） 构成。RS-485标准不仅与RS-232兼容，而且适合远距离传输数据。
图2 单片机控制电路 3 软件设计 根据单片机控制功能的要求，软件有主程序和串口中断子程序两部分，主 程序流程图如图3所示。编程侧重点是：混合器初始化；
键控功能；
对PC命令的 判断和执行；
更新系统配置及对数据的保存。3.1 访问EEPROM和看门狗设置 AT89S8252有看门狗和EEPROM控制寄存器WMCON。
；
写一字节 SETB WMCON.3 ；
访问EEPROM使能 SETB WMCON.4 ；
写EEPROM使能 MOVX @DPTR，A ；
写一字节，寻址范围0000H～07FFH JNB WMCON.1$ ；
WMCON.1，准备下一次访问 CLR WMCON.4 CLR WMCON.3 ；
MOVX指令可以访问外部数据存储器 从EEPROM读字节与写过程相似。
WMCON.0是看门狗使能位，WMCON.1是看门狗复位位（单片机复位后 为1），WMCON.5～7可以设定看门狗的时钟周期（16～2048ms）。如果在看门 狗的时钟周期内，没有设置看门狗复位位或者没有关闭看门狗，内部复位信号会 复位单片机。
3.2 与PC串行通信 PC与单片机通信的数据格式有三种：命令长度+命令号；
命令长度+命令 号+读数据字节数N+首地址+校验和；
命令长度+命令号+写数字字节数N+首地址 +数据1+…+数据N+校验和。命令长度、命令号、读¥u20889写数据字节数N、首 地址和数据n(1≤n≤N)都是一字节，用16进制表示。命令长度整个命令格式字节数。
校验和=命令号+读数据字节数N+首地址，或者校验和=命令中+写数据字节数N+ 首地址+数据1+…+数据N。例如：显示附加数字信号1并且1号LED亮，PC发送0x02 0x01；
读1号TMC2081的00～03控制存储器，PC发送0x5 0xB 0x4 0x0 0xF；
写0x0 0x21 0x1D 0x0到SAA7121的27～2A存储器，PC发送0x9 0xC 0x4 0x27 0x0 0x21 0x1D 0x0 0x13。
图3 主程序流程图在单片机的串口中断子程序中，根据接收到的命令长度判断是否接收到一个 完整的命令格式。如果接收到一个完整命令格式就设置标志位FLG1（如图3）根 据这个标志位进入主程序中处理PC命令的程序，由接收到的命令号识别各种PC 发送命令。例如，1号命令是显示附加数字信号1并且点亮1号LED，0xC号命令是 写SAA7121存储器等。依据接收到的校验和，可以判断接收PC数据的正确性， 防止对混合器的错误操作。
用VB6.0设计软件，读写PC的串行口。本文波特率为9600bps，单片机的 定时器/计数器2（T2）设定在波特率发生器的工作方式。
3.3 访问TMC2081 TMC2081提供微处理器I/O口，包括读/写控制R/W、片选CS、寄存器选择 控制A[2:0]、数据I/O口D[7:0]。通过微处理器I/O口可以访问TMC2081的内部控 制存储器，完成对芯片的配置。读写时序如图4。
参数tPWLCS、tSA、tSD、tHD、tPWHCS、tHA、tDOM的最短要求时间 都是ns级。用AT89S8252软件编程可以模拟该端口的读写时序配置TMC2081。
本系统用到两片TMC2081，标记为TMC2081_0和TMC2081_1。AT89S8252 的P3.6连TMC2081_0/1的R/W，P2.3连TMC2081_0的CS，P2.4连TMC2081_1的CS， P2[2:0]连TMC2081_0/1的A[2:0],P0[7:0]连TMC2081_0/1的D[7:0]（如图2）。读写 TMC2081_0的A通道存储器的程序如下：
MC2081_0 EQU P2.3 TMC2081_1 EQU P2.4 R_NW EQU P3.6 MOV A，#00H LCALL WADDRTMC2081_0 ；
选中A通道控制寄存器 MOV A，#01H LCALL WDATMC2081_0 ；
写01到A通道控制寄存器MOV A，#00H LCALL WADDRTMC2081_0 ；
选中A通道控制寄存器 LCALL RDATMC2081_0 ；
读A通道控制寄存器的内容 WADDRTMC2081_0：写控制寄存器地址 SETB TMC2081_1 SETB TMC2081_0 SETB R_NW CLR R_NW ORL P2，#00000111B CLR TMC2081_0 SETB R_NW MOV P0，A SETB TMC2081_0 RET WDATMC2081_0：
写数据到控制寄存器 SETB TMC2081_1 SETB TMC2081_0 SETB R_NW CLR R_NW ANL P2，#11111101B CLR TMC2081_0 SETB R_NW MOV P0，ASETB TMC2081_0 RET RDATMC2081_0；
读控制寄存器数据 SETB TMC2081_1 SETB TMC2081_0 SETB R_NW ANL P2，#11111101B CLR TMC2081_0 MOV A，P0 SETB TMC2081_0 RET 3.4 键控功能 有两个按键1，2。按下1号键，1号LED亮并且显示附加数字信号1；
再按1 号键，1号LED灭并且附加数字信号1不显示，恢复背景信号。2号键也同样，这 样可同时显示两个附加数字信号。信号显示或不显示的过程必须在场消隐的第6 个下降沿完成，才能保证显示或不显示的过程不影响背景信号。
行同步在P3.3，场消隐连计数器1（T`1），按键1、2连P1.6、P1.7，P1.4 和P1.5向混合器发出控制电平（如图2）。单片机主程序中以查询方式检测是否 有按键按下。如果有，进入按键处理程序，先等待行同步的一个降沿，然后启动 计数器T1计数场消隐的下降沿，计数器T1溢出后P1.4或者P1.5取反，向混合器发 出控制电平。本系统没有让同步触发外部中断1子程序，只是简单地查询下降沿， 实际结果表明查询方式更可靠、方便。
图4 （a）微处理器接口写时序；
(b)微处理器接口读时序 3.5 I2C接口 I2C总线是Philips公司提出的串行通信协议。通过串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）传输数据。数据传输率最快为400kbps。本系统用P1.0和P1.1 代表SDA和SCL，软件模拟I2C协议。
本系统充分利用了AT89S8252的内部资源，不需要外围设备，节省了空间。
软件编程简单、实用。这种基于单片机控制的键控数字视频混合器已由师慧公司 产品生产成KCM-D2000 Digital Key Control Mixer。实际应用表明该混合器工作 稳定、方便，已经取得较好的市场价值。
