轉自：http://www.cnblogs.com/sunev/archive/2012/05/21/2512149.html

一、摘要

　　對DE2_TV例程做了分析，并闡明了相關概念。

二、實驗平臺

　　硬件平臺：DIY_DE2

　　軟件平臺：Quartus II 9.0?

三、一些概念及說明

1、PAL和NTSC的區別

　　常見的電視信號制式是PAL和NTSC，另外還有SECAM等。?NTSC即正交平衡調幅制，PAL為逐行倒像正交平衡調幅制。?
（1）PAL電視標準?
　　PAL電視標準，每秒25幀，電視掃描線為625線，奇場在前，偶場在后，標準的數字化PAL電視標準分辨率為720*576, 24比特的色彩位深，畫面的寬高比為4：3，PAL電視標準用于中國、歐洲等國家和地區。?
（2）NTSC電視標準?
　　NTSC電視標準，每秒29.97幀（簡化為30幀），電視掃描線為525線，偶場在前，奇場在后，標準的數字化NTSC電視標準分辨率為720*486，24比特的色彩位深，畫面的寬高比為4：3。NTSC電視標準用于美、日等國家和地區。

　　下面重點說一下PAL制式。PAL一幀的數據行格式如圖1所示。

圖1 一幀圖像數據行格式

對于有效數據行的格式，如圖2所示

圖2 有效視頻行的數據格式

　　 ?如上圖所示，EAV和SAV為嵌入式控制字，分別表示有效視頻的終點和起點。EAV和SAV均為4個字節構成，前3個字節FF、00、00為固定頭，“XY”為控制字?！癤Y”的8個bit含義如下：

• Bit7（Const），常數，總為1。
• Bit6（F），場同步信號，表示該行數據處于奇場還是偶場。
• Bit5（V），垂直同步信號，表示處于場消隱區間還是正程區間（有效數據行）。
• Bit4（H），水平同步信號，表示是“SAV”還是“EAV”。
• Bit3-0（P3P2P1P0），糾錯位。P3=V(XOR)H；P2=F(XOR)H；P1=F(XOR)V；P0=F(XOR)V(XOR)H。

EAV與SAV的詳細定義如表1所示。

?

表1

Bit7	Bit6	Bit5	Bit4	Bit3-0(P3P2P1P0)	Hex	Description
1	0	0	0	0000	0x80	Even,Active,SAV
1	0	0	1	1101	0x9d	Even, Active,EAV
1	0	1	0	1011	0xab	Even,Blank, SAV
1	0	1	1	0110	0xb6	Even, Blank, EAV
1	1	0	0	0111	0xc7	Odd, Active, SAV
1	1	0	1	1010	0xda	Odd, Active, EAV
1	1	1	0	1100	0xec	Odd, Blank, SAV
1	1	1	1	0001	0xf1	Odd, Blank, EAV

　　Blanking為水平消隱區，通常由80H/10H來填充。

　　對于圖2中的Valid data（有效數據）區，其數據排列順序如圖3所示。即Y : Cb : Cr=4 : 2 : 2。從圖像的像素點上來理解，就是每個像素點有一個單獨的Y值，而相鄰的兩個像素點的Cb和Cr數據是一樣的。

?

圖3?數據排列順序

2、ITU-R BT.601和ITU-R BT.656的區別

　　關于這兩種信號的區別：?
　　ITU-R BT.601:?16位數據傳輸，21芯；Y、U、V信號并行傳輸，并有場頻和行頻傳輸線。最后更新的文檔代號為：ITU-R? BT.601-5。
　　ITU-R BT.656:?8位數據傳輸，9芯；串行視頻傳輸，不需要同步信號；傳輸速率是601的2倍。最后更新的文檔代號為：ITU-R? BT.656-4。

　　656輸出的是串行數據，行場同步信號嵌入在數據流中，601是并行數據，行場同步有單獨輸出。

656只是數據傳輸接口而已，可以說是作為601的一個傳輸方式。簡單的說ITU-R BT.601是"演播室數字電視編碼參數"標準,而ITU-R BT.656 則是ITU-R BT.601附件A中的數字接口標準，用于主要數字視頻設備(包括芯片)之間采用27Mhz/s并口或243Mb/s串行接口的數字傳輸接口標準。

3、關于DIY_DE2的視頻部分的說明

　　DE2視頻解碼芯片是SAA7181，DIY_DE2采用的視頻解碼芯片是SAA7113，兩種芯片都支持ITU-R BT.656和ITU-R BT.601兩種信號接口。SAA7113采用的外部晶振為24.576MHz，經過內部鎖相環之后，像素時鐘為27MHz，亮度信號時鐘為13.5MHz，色差信號時鐘為6.75MHz。

　　DE2_TV例程是針對NTSC制式的攝像頭，而我這里是用的PAL制式的攝像頭，視頻信號為隔行掃描，奇場在前，偶場在后。使用的視頻接口為ITU-R BT.656，因此對例程做了些修改。

四、DE2_TV例程分析

1、IIC配置視頻解碼芯片

　　具體配置方法上篇博文中已經說明，這里給出配置參數。

SET_VIDEO+0: LUT_DATA <= 16'h0108;SET_VIDEO+1: LUT_DATA <= 16'h02C3;//default C0SET_VIDEO+2: LUT_DATA <= 16'h0333;//default 33SET_VIDEO+3: LUT_DATA <= 16'h0400;//default 00SET_VIDEO+4: LUT_DATA <= 16'h0500;//default 00SET_VIDEO+5: LUT_DATA <= 16'h06e9;SET_VIDEO+6: LUT_DATA <= 16'h070d;SET_VIDEO+7: LUT_DATA <= 16'h0898;SET_VIDEO+8: LUT_DATA <= 16'h0901;SET_VIDEO+9: LUT_DATA <= 16'h0a80; SET_VIDEO+10: LUT_DATA <= 16'h0b47;SET_VIDEO+11: LUT_DATA <= 16'h0c40;SET_VIDEO+12: LUT_DATA <= 16'h0d00;SET_VIDEO+13: LUT_DATA <= 16'h0e01;SET_VIDEO+14: LUT_DATA <= 16'h0f2a;SET_VIDEO+15: LUT_DATA <= 16'h1000;SET_VIDEO+16: LUT_DATA <= 16'h110c;SET_VIDEO+17: LUT_DATA <= 16'h12b7;SET_VIDEO+18: LUT_DATA <= 16'h1300;SET_VIDEO+19: LUT_DATA <= 16'h1500; SET_VIDEO+20: LUT_DATA <= 16'h1600;SET_VIDEO+21: LUT_DATA <= 16'h1700;SET_VIDEO+22: LUT_DATA <= 16'h4002;SET_VIDEO+23: LUT_DATA <= 16'h41ff;SET_VIDEO+24: LUT_DATA <= 16'h42ff;SET_VIDEO+25: LUT_DATA <= 16'h43ff;SET_VIDEO+26: LUT_DATA <= 16'h44ff;SET_VIDEO+27: LUT_DATA <= 16'h45ff;SET_VIDEO+28: LUT_DATA <= 16'h46ff;SET_VIDEO+29: LUT_DATA <= 16'h47ff; SET_VIDEO+30: LUT_DATA <= 16'h48ff;SET_VIDEO+31: LUT_DATA <= 16'h49ff;SET_VIDEO+32: LUT_DATA <= 16'h4aff;SET_VIDEO+33: LUT_DATA <= 16'h4bff;SET_VIDEO+34: LUT_DATA <= 16'h4cff;SET_VIDEO+35: LUT_DATA <= 16'h4dff;SET_VIDEO+36: LUT_DATA <= 16'h4eff;SET_VIDEO+37: LUT_DATA <= 16'h4fff;SET_VIDEO+38: LUT_DATA <= 16'h50ff;SET_VIDEO+39: LUT_DATA <= 16'h51ff;SET_VIDEO+40: LUT_DATA <= 16'h52ff; SET_VIDEO+41: LUT_DATA <= 16'h53ff;SET_VIDEO+42: LUT_DATA <= 16'h54ff;SET_VIDEO+43: LUT_DATA <= 16'h55ff;SET_VIDEO+44: LUT_DATA <= 16'h56ff;SET_VIDEO+45: LUT_DATA <= 16'h57ff;SET_VIDEO+46: LUT_DATA <= 16'h5800;SET_VIDEO+47: LUT_DATA <= 16'h5954;SET_VIDEO+48: LUT_DATA <= 16'h5a07;SET_VIDEO+49: LUT_DATA <= 16'h5b83;SET_VIDEO+50: LUT_DATA <= 16'h5e00;

2、視頻采集、解碼及視頻裁剪部分

　　由于采用PAL制式的攝像機，其視頻畫面的有效分辨率為720*576，即總共576行（分奇偶兩場，各占288行），每行720個像素點，由于是8位串行輸出，因此每行總共有1440個字節。

　　視頻解碼文件完成的任務就是：通過判斷SAV信號，來判斷接下來的數據是否為有效視頻數據，如果是，則進一步分離出有效數據的同步信號oDVAL和有效數據Y、Cb、Cr。

　　視頻的裁剪是通過一個除法器輔助完成的，主要是對每行視頻數據進行裁剪，從720個像素裁剪到640像素。除數為當前視頻行的當前字節數右移1位，被除數為9。也就是說，每9個像素中，有一個像素點被裁剪掉，即720-720/9=640。具體代碼如下。

if(iSwap_CbCr)begincase(Cont[1:0]) // Swap0: Cb <= iTD_DATA;1: YCbCr <= {iTD_DATA,Cr};2: Cr <= iTD_DATA;3: YCbCr <= {iTD_DATA,Cb};endcaseendelsebegincase(Cont[1:0]) // Normal0: Cb <= iTD_DATA;1: YCbCr <= {iTD_DATA,Cb};2: Cr <= iTD_DATA;3: YCbCr <= {iTD_DATA,Cr};endcaseend

上述代碼中，iSwap_CbCr除數除以被除數的商，Cont為當前視頻行的當前字節數，下面以例子示之。

?

Cont[1:0] ? ? ? ? 00 ?01 ?10 ?11 ?00 ?01 ?10 ?11 ?00 ?01 ?10 ?11 ?00 ?01 ?10 ?11 ?00 ?01 ?10 ?11??00 ?01 ?10 ?11

iSwap_CbCr ? ? ? 0 ? ?0 ? 0 ? ?0 ? ?0 ? ?0 ? ?0 ? ?0 ? ?0 ? ?0 ? ?0 ? ?0 ? ?0 ? 0 ? ?0 ? ?0 ? ?0 ? ?0 ? ?1 ? ?1?? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1

iTD_DATA ? ? ? ? Cb1 Y1 Cr1 Y2 Cb2?Y3 Cr2 Y4 Cb3?Y5 Cr3 Y6 ?Cb4?Y7 Cr4 Y8 Cb5?Y9 Cr5 Y10?Cb6?Y11 Cr6 Y12

YCbCr ? ? ? ? ? ? ? ?Y1Cb1 ?Y2Cr1 ?Y3Cb2 ?Y4Cr2 ?Y5Cb3 ?Y6Cr3 ? Y7Cb4 ?Y8Cr4 ?Y9Cb5 ?Y10Cb5 ?Y11Cr5 ?Y12Cb6

?

　　從上述例子可以看出，每4個時鐘周期輸出2個像素值，即輸出像素值的頻率減小了一半，這與分離出來的同步信號oDVAL的時鐘頻率一樣，同為13.5MHz。

　　另外，裁剪部分，由于Y9Cb5與Y10Cb5有很大的相似性，這里應該是將Y9Cb5剔除，但是具體在什么位置剔除，卻不得而知。莫非是分析錯誤？求解。

3、視頻數據存取

?　　存儲在SDRAM采用的是1入2出的模式，即一個端口寫入，2個端口讀出。存取數據的代碼如下：

?

// SDRAM frame buffer Sdram_Control_4Port u6 ( // HOST Side .REF_CLK(CLOCK_50),//.CLK_18(AUD_CTRL_CLK),.RESET_N(1'b1),// FIFO Write Side 1 .WR1_DATA(YCbCr),.WR1(TV_DVAL),.WR1_FULL(WR1_FULL),.WR1_ADDR(0),.WR1_MAX_ADDR(640*576), // 525-18.WR1_LENGTH(9'h80),.WR1_LOAD(!DLY0),.WR1_CLK(PPI_CLK),// FIFO Read Side 1 .RD1_DATA(m1YCbCr),.RD1(m1VGA_Read),.RD1_ADDR(640*12), // Read odd field and bypess blanking.RD1_MAX_ADDR(640*252),.RD1_LENGTH(9'h80),.RD1_LOAD(!DLY0),.RD1_CLK(PPI_CLK),// FIFO Read Side 2 .RD2_DATA(m2YCbCr),.RD2(m2VGA_Read),.RD2_ADDR(640*300), // Read even field and bypess blanking.RD2_MAX_ADDR(640*540),.RD2_LENGTH(9'h80),.RD2_LOAD(!DLY0),.RD2_CLK(PPI_CLK),// SDRAM Side .SA(DRAM0_A),.BA(DRAM0_BA),.CS_N(DRAM0_CS),.CKE(DRAM0_CKE),.RAS_N(DRAM0_RAS),.CAS_N(DRAM0_CAS),.WE_N(DRAM0_WE),.DQ(DRAM0_D),.DQM(DRAM0_DQM),.SDR_CLK(DRAM0_CLK) );

經過裁剪后的視頻分辨率為640*576。

　　寫入SDRAM中時，是將640*576個像素全部寫入進去，由于是奇場數據在前，偶場數據在后，因此前640*288行數據為奇場數據，后?640*288行數據為偶場數據。

　　讀取視頻數據時，采用乒乓操作，先后讀取奇偶場的數據，各240行，組成一幅完整的畫面，讀取方法如下：

1

……

11

讀取12到251行，共240行

252

……

288

以上為奇數場數據，以下為偶數場數據

289

……

299

讀取300到539行，共240行

540

……

576

　　其中，1~288行為奇數場數據，289~576為偶數場數據。上述數據是從11~251,300~539讀取的，當然也可以從1~240,289~529讀取，只要滿足奇偶場的起始行為相鄰行，且保證奇數場的數據行在前即可。

　　因此，最后得到的視頻分辨率為640*480.

4、色彩空間轉換

?　　進行色彩空間轉換之前，對視頻行數據進行了簡單的算法處理，代碼如下：

// Line buffer, delay one line Line_Buffer u10 ( .clken(VGA_Read),.clock(PPI_CLK),.shiftin(mYCbCr_d),.shiftout(m3YCbCr));Line_Buffer u11 ( .clken(VGA_Read),.clock(PPI_CLK),.shiftin(m3YCbCr),.shiftout(m4YCbCr));wire [15:0] m4YCbCr; wire [15:0] m5YCbCr; wire [8:0] Tmp1,Tmp2; wire [7:0] Tmp3,Tmp4;assign Tmp1 = m4YCbCr[7:0]+mYCbCr_d[7:0]; assign Tmp2 = m4YCbCr[15:8]+mYCbCr_d[15:8]; assign Tmp3 = Tmp1[8:2]+m3YCbCr[7:1]; assign Tmp4 = Tmp2[8:2]+m3YCbCr[15:9]; assign m5YCbCr = {Tmp4,Tmp3};

對視頻行進行了加和及數乘運算。最后將YUV 4:2:2先轉換為YUV4:4:4的形式，之后再通過公式轉換成RGB色彩空間，最后通過VGA顯示在顯示器上。

?

與50位技術專家面對面20年技術見證，附贈技術全景圖

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【转】DE2_TV例程的几点说明的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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