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帧存储器AL422的性能特点及其在画面分割器和扫描率转换器中的应用_百

IT圈 admin 20浏览 0评论

2024年5月13日发(作者:晏实)

万方数据

一60一

《目外电子元居件》2003年第5期2003年5月

.新特器件应用

帧存储器AL422的牲憾特点致其在禹面含剧器

和扫描率转换器中的应用          

解放军广州通信学院黄再银李丽

Video Frame Memory AL422 and Its Application In Quad

and Scan Rate Converter

Haa    ng Zaiyin       Lih

摘要二AL422是由AverLog。公司推出的视频帧存储器,存储容量为384k x 8 Bits,存储结构为先进

先出(n印),因而其接口非常简单。文中介绍了AL422的性能特点及应用领域,给出了它在四画面

分刻器和扫描率转换器中的应用实例。

关键词

帧存储器;

四画面分割器;

扫描率转换器

川422    

分类号

TP333

文献标识码:B

文章编号    

1006一6977(2003)05一()06()一03

1概述

NTSC,PAL和HDTV分辨率;

.可进行独立的读/写操作(可接受不同的1    /0

    目前一帧图像信息通常包含〔540 x 480或720 x

数据率);

480个字节,市面上很多视频存储器由于容量有限,

.可高速异步串行存取,    读写时钟周期为20ns;

只能存储一场图像信息,而无法存储一帧图像信息;

.内含输出使能控制,    并能够自行刷新数据;

Av}Logic公司推出的、存储容量为3M一Bits的视频

.工作电压为5V或3.    3V,采用标准的28脚

帧存储器川422是一款容量很大、并且可存储一帧

SOP封装

图像的完整信息的帧存储器芯片。AL422的工作频

率可达50MHZ。该芯片的主要特点如下:

2内部结构及主要引脚功能

.具有384k     x Wits FIFO,支持VGA, CLLR,

41422的内部结构如图1所示,各引脚功能说

为今知占刁,沟}aa-}}a}az14 }a¥-}3  .占  .为1'} -a今勺--a¥ata钧-}.},--a.-'} }4 1a.},巴 a勺3刁出刁3甲}a}as4-a气}a今z},知}.与--a

的同相输人端,这个电压就是模拟电压。此时的活、价格低廉、环境适应性也很好。这种利用

MAX5403实际上就是一个分压器。由于该分压器输

MAX5403设计的D/ A转换器用作改变锁相环频率

出的电压不是依赖于电阻的绝对值,而是数字电位

合成器vc0驱动电压的偏置电路已成功应用在某

器内部的电阻比率,所以该数字电位器构成的D/A

定位系统中,并取得了满意效果。

转换器具有优良的温度特性,而且耐温性能很强,在

参考文献

规定的温度范围内的转换精度很高。

1. MAXIM公司.MAX5403 datasheets March 8, 2002

实验证明,通过这种方法控制MAX5403的输    

2余永权.ATME1,89系列单片机应用技术,北京航

出,并经运算放大器减法运算后的直流电压可达到

空航天大学出版社,  2002.4

16V,从而有效地提高了压控振荡器的输出频率,改

3.杨宇祥,王可宁,膝召胜.数字电位器DS1867

善了系统相位噪声,达到了预期的目的。

在粮食烘干塔水分测控系统中的应用.仪表技  

4结束语

术,  2001.4

4白居宪.低噪声频率合成西安交通大学出版

    由数字电位器MAX5403设计的D/ A转换器具

社,1995.5  

有接口简单、易丁控制、可靠性高、耐温性强及上电

               收稿日期:2002-11-07

不需初始化优点;同时,它体积小、重量轻、操作灵

咨询编号:             030523

帧存储器ALA22的性能特点及其在画面分刻器和扫描率转换器中的应用

D17

图1                  AIA22的内部结构

明如下:

    OF一D10:数据输人脚,当WE为低电平时,数

据在WCK的上升沿输人

D07一D00:    数据输出脚,当RE为低电平时,数

据在RCK的卜升沿被读出。

WCK:写时钟信号输人,写数据输入与此时钟    

信号同步,当WE为低电平时,写数据在WCK的上

升沿输人,随着时钟信号输人的增加,内部写地址指

针计数器自动加1a

RCK:读时钟信号输人,当OE信号为低电平    

时,读数据在RCK的r.升沿输出。

    WE:写使能信号输人,WE:用于控制数据输入

的使能/禁比,当WE为低电平时,输人数据在WCK

的上升沿被取得,当WE为高电平时,存储器不接受

数据输人,即禁11-.数据写人。

RE:该端I    为读使能信号输人引脚,其主要作

用是用于控制数据的输出操作。当RE为低电平时,

系统将在RCK的卜升沿输出数据,同时内部读地址

指针自动加to

OE:输出使能信号输人;该脚主要用干控制数    

据输出的使能/禁止。当OE为低电平时,允许数据

输出;当OE为高电平时,禁止数据输出。

WRS    T:写复位输人,该复位信号用于将写地址

指针初始化为01,

RRST:读复位输人‘该复位信号用于将读地址    

指针初始化为。

    DEC:去藕电容脚,当电源电压为5V时,该脚

接1kF或2. 2fa F电容到地;当电源电压为3.3V时,

该脚可直接与3.3V相连,同时应接一个0. IPF的

旁路电容

3帧存储器的操作方法

3.1初始化

初始化主要是系统上电后.分别给v而L    ST和

丽丽,各。.lms的初始化脉冲,以初始化AL.422

3.2复位操作

    通常,复位信号可在任何时候给出而不需考虑

,:FV RE及OE的状态;但是它们仍然要参照时钟信

号的输人情况来满足建立时间和保持时间的要求。

如果在禁止时钟周期内给出复位信号,那么,就必须

等到允许周期到来后才会执行复位操作。当WRST

和RRSI,均为低电平时,数据的输人和输出将从地

址0开始。

3.3写操作

当WE为低电平时,在WCK信号的上升沿,数    

据将通过DI7一DIO写人到写寄存器。按照WCK的

输人周期,其写人的数据必须满足建立和保持时间

的要求。

当WE为高电平时,    写操作被禁止,写地址指针

停在当前位置上;当WI:再次变为低电平时,写地址

指针从当前位置开始。

3.4读操作

当RE和OE均为低电平时,在RCK信号的上    

升沿,数据山D07一DOO输出。当丽为高电平时,读

地址指针停在当前位置上;当RE再次变为低电平

时,读地址指针从当前位置开始。

    执行读操作时,OE应为低电平。若OE为高电

平,则数据输出端也为高阻态,民读地址指针仍然同

步加IoRE和OE应按照RCK的输人周期来工作,同

时应满足建立和保持时间的要求。

4   A1422的应用

A1    422的应用非常广泛,主要可应用在多媒体

系统、视频捕获系统、视频编辑系统、扫描率转换器、

电视画中画、时基校正、帧同步器、硬盘录像机、通信

系统中的缓冲器以及多画面分割器等方面。以下就

AL422在四画面分割器和在扫描率转换器中的应用

作以说明。

4.1 AL422在四画面分割器中的应用

图2所示为用AL422设计的四画面分割器方框    

图2四画面分割器方框图

一62一

《目外电子元器件)2003年第5期2003年5月

#A/1D

DIO-D17

Duo         - 007

Fu_FGifA

WCK        RCK

卿一髓

姗DEC

丽就1此珊C\D

图3                .AL422的引脚接人图

图,其中帧存储器由A1422组成,AIA22的引脚接线

图如图3所示,图中的两个电容均取0. 111F;而

AL422的WCK, WRS'I', WE, RCK, RRST, RE, OE分别

与FPGA的相应引脚相连。FPGA选XILB"公司的

XCSIOXL,该芯片的主要特点如下:

.芯片中的系统门数可高达1    (1()01】门,逻辑单

元数目最大可达466,可用的最大1/0数为112,因

此,系统资源十分丰富;

.具备片上可编程分布式RAM,最多可编程的    

RAM Bi‘可达6272位;

.分布式算术逻辑单元,支持分布式DSP运算:    

.带有灵活的高速时钟网络以及内部气态总    

线;

.工作电压为3.    3V.

F    PGA主要控制视频信号的输人及A/ D转换,

它同时利用AL422来存储A/ 1)转换后的数字视频

信号o FFGA将每路视频信号在水平利垂直方向按2

:1的比例进行压缩,同时在单片机的控制下给出每

路叠加时间、日期、通道数等字符信息,然后将压缩

后的四路视频信号合成为一路完枯的数字视频信号

输出给D/A,并经D/A转换成模拟视频信号后再送

给监视器。图2中的单片机系统由单片机、字符叠加

芯片、时钟及RAM芯片组成

4.2 AIA22在扫描率转换器中的应用

现有的电视系统均采用隔行扫描,来使每幅图    

像分为两场来扫描,这样虽然将视频带宽降低了近

一半,但会引起行间闪烁和大面积图像闪烁等现

象。解决这一问题的方法是提高场频,增加荧光屏

每秒显示图像的场数;另外,为保证扫描行数不变,

须提高行频。以PAL一D制而言,场频从50Hz提高

到IOOHz,行频从15625Hz提高到31250Rz便可彻底

消除各种闪烁对画质的影响,而要改变电视信号的

场频和行频,则需要用到扫描率转换器。图4所不为

Y (50-

U(50) ̄

Y (50-

图4扫描率转换器方框图              

应用A1422作为视频帧存储器的扫描率转换器方框

图,图中,A/D芯片用于将50H,的Y,U,V模拟信号

变换成数字信号,再由AL,422来存储这些数字视频

信号,然后在微处理器的控制下进行扫描变换和降

噪并完成彩色瞬态增强等信号处理,最后输出

l00Hz隔行Y,U,V扫描的信号。

5结束语

    以上介绍了视频帧存储器AIA22的性能特点及

应用情况,无论是用FPGA器件还是用微处理器来

控制AL422,其接口均很简单。通过编写软件即可提

供相应的控制信号,进而将数字视频信号写人

AL.422中并暂存,以便在需要时再读出。在使用

A1422芯片时,必须注意以下两点:

(1)建议在任何时候都要保持WCK和RCK的    

频率至少为1MHz,由于WCK和RCK中的频率较高

者将作为内部DRAM的刷新时钟信号,因而榷个系

统中的WCK和RCK信号必须始终存在;只有这样,

才能在需要无规则的1/0操作时,利用WT或丽来

控制数据的读写。

(    2)在RRS1信号的上升沿,丽必须为高电平,

而不能为低电平。

(    3)当系统使用3,3V电源电压时,AL422的消

耗功率较少,同时其抗电源噪声干扰的能力也比较

强,因此,在高速I_作情况下,使用3.3V电源供电

更为理想。

参考文献

l.  http://www.averlogic.comAL,422.pdl

2.黄正瑾.系统编程技术及其应用,东南大学出版

社,1999    

3.王家村,等.Actel FL'GA在单片机系统中的应用.

国外电子元器件,  2002(11);27- 29

收稿日期:2002一1               0一17

咨询编号二             030524

2024年5月13日发(作者:晏实)

万方数据

一60一

《目外电子元居件》2003年第5期2003年5月

.新特器件应用

帧存储器AL422的牲憾特点致其在禹面含剧器

和扫描率转换器中的应用          

解放军广州通信学院黄再银李丽

Video Frame Memory AL422 and Its Application In Quad

and Scan Rate Converter

Haa    ng Zaiyin       Lih

摘要二AL422是由AverLog。公司推出的视频帧存储器,存储容量为384k x 8 Bits,存储结构为先进

先出(n印),因而其接口非常简单。文中介绍了AL422的性能特点及应用领域,给出了它在四画面

分刻器和扫描率转换器中的应用实例。

关键词

帧存储器;

四画面分割器;

扫描率转换器

川422    

分类号

TP333

文献标识码:B

文章编号    

1006一6977(2003)05一()06()一03

1概述

NTSC,PAL和HDTV分辨率;

.可进行独立的读/写操作(可接受不同的1    /0

    目前一帧图像信息通常包含〔540 x 480或720 x

数据率);

480个字节,市面上很多视频存储器由于容量有限,

.可高速异步串行存取,    读写时钟周期为20ns;

只能存储一场图像信息,而无法存储一帧图像信息;

.内含输出使能控制,    并能够自行刷新数据;

Av}Logic公司推出的、存储容量为3M一Bits的视频

.工作电压为5V或3.    3V,采用标准的28脚

帧存储器川422是一款容量很大、并且可存储一帧

SOP封装

图像的完整信息的帧存储器芯片。AL422的工作频

率可达50MHZ。该芯片的主要特点如下:

2内部结构及主要引脚功能

.具有384k     x Wits FIFO,支持VGA, CLLR,

41422的内部结构如图1所示,各引脚功能说

为今知占刁,沟}aa-}}a}az14 }a¥-}3  .占  .为1'} -a今勺--a¥ata钧-}.},--a.-'} }4 1a.},巴 a勺3刁出刁3甲}a}as4-a气}a今z},知}.与--a

的同相输人端,这个电压就是模拟电压。此时的活、价格低廉、环境适应性也很好。这种利用

MAX5403实际上就是一个分压器。由于该分压器输

MAX5403设计的D/ A转换器用作改变锁相环频率

出的电压不是依赖于电阻的绝对值,而是数字电位

合成器vc0驱动电压的偏置电路已成功应用在某

器内部的电阻比率,所以该数字电位器构成的D/A

定位系统中,并取得了满意效果。

转换器具有优良的温度特性,而且耐温性能很强,在

参考文献

规定的温度范围内的转换精度很高。

1. MAXIM公司.MAX5403 datasheets March 8, 2002

实验证明,通过这种方法控制MAX5403的输    

2余永权.ATME1,89系列单片机应用技术,北京航

出,并经运算放大器减法运算后的直流电压可达到

空航天大学出版社,  2002.4

16V,从而有效地提高了压控振荡器的输出频率,改

3.杨宇祥,王可宁,膝召胜.数字电位器DS1867

善了系统相位噪声,达到了预期的目的。

在粮食烘干塔水分测控系统中的应用.仪表技  

4结束语

术,  2001.4

4白居宪.低噪声频率合成西安交通大学出版

    由数字电位器MAX5403设计的D/ A转换器具

社,1995.5  

有接口简单、易丁控制、可靠性高、耐温性强及上电

               收稿日期:2002-11-07

不需初始化优点;同时,它体积小、重量轻、操作灵

咨询编号:             030523

帧存储器ALA22的性能特点及其在画面分刻器和扫描率转换器中的应用

D17

图1                  AIA22的内部结构

明如下:

    OF一D10:数据输人脚,当WE为低电平时,数

据在WCK的上升沿输人

D07一D00:    数据输出脚,当RE为低电平时,数

据在RCK的卜升沿被读出。

WCK:写时钟信号输人,写数据输入与此时钟    

信号同步,当WE为低电平时,写数据在WCK的上

升沿输人,随着时钟信号输人的增加,内部写地址指

针计数器自动加1a

RCK:读时钟信号输人,当OE信号为低电平    

时,读数据在RCK的r.升沿输出。

    WE:写使能信号输人,WE:用于控制数据输入

的使能/禁比,当WE为低电平时,输人数据在WCK

的上升沿被取得,当WE为高电平时,存储器不接受

数据输人,即禁11-.数据写人。

RE:该端I    为读使能信号输人引脚,其主要作

用是用于控制数据的输出操作。当RE为低电平时,

系统将在RCK的卜升沿输出数据,同时内部读地址

指针自动加to

OE:输出使能信号输人;该脚主要用干控制数    

据输出的使能/禁止。当OE为低电平时,允许数据

输出;当OE为高电平时,禁止数据输出。

WRS    T:写复位输人,该复位信号用于将写地址

指针初始化为01,

RRST:读复位输人‘该复位信号用于将读地址    

指针初始化为。

    DEC:去藕电容脚,当电源电压为5V时,该脚

接1kF或2. 2fa F电容到地;当电源电压为3.3V时,

该脚可直接与3.3V相连,同时应接一个0. IPF的

旁路电容

3帧存储器的操作方法

3.1初始化

初始化主要是系统上电后.分别给v而L    ST和

丽丽,各。.lms的初始化脉冲,以初始化AL.422

3.2复位操作

    通常,复位信号可在任何时候给出而不需考虑

,:FV RE及OE的状态;但是它们仍然要参照时钟信

号的输人情况来满足建立时间和保持时间的要求。

如果在禁止时钟周期内给出复位信号,那么,就必须

等到允许周期到来后才会执行复位操作。当WRST

和RRSI,均为低电平时,数据的输人和输出将从地

址0开始。

3.3写操作

当WE为低电平时,在WCK信号的上升沿,数    

据将通过DI7一DIO写人到写寄存器。按照WCK的

输人周期,其写人的数据必须满足建立和保持时间

的要求。

当WE为高电平时,    写操作被禁止,写地址指针

停在当前位置上;当WI:再次变为低电平时,写地址

指针从当前位置开始。

3.4读操作

当RE和OE均为低电平时,在RCK信号的上    

升沿,数据山D07一DOO输出。当丽为高电平时,读

地址指针停在当前位置上;当RE再次变为低电平

时,读地址指针从当前位置开始。

    执行读操作时,OE应为低电平。若OE为高电

平,则数据输出端也为高阻态,民读地址指针仍然同

步加IoRE和OE应按照RCK的输人周期来工作,同

时应满足建立和保持时间的要求。

4   A1422的应用

A1    422的应用非常广泛,主要可应用在多媒体

系统、视频捕获系统、视频编辑系统、扫描率转换器、

电视画中画、时基校正、帧同步器、硬盘录像机、通信

系统中的缓冲器以及多画面分割器等方面。以下就

AL422在四画面分割器和在扫描率转换器中的应用

作以说明。

4.1 AL422在四画面分割器中的应用

图2所示为用AL422设计的四画面分割器方框    

图2四画面分割器方框图

一62一

《目外电子元器件)2003年第5期2003年5月

#A/1D

DIO-D17

Duo         - 007

Fu_FGifA

WCK        RCK

卿一髓

姗DEC

丽就1此珊C\D

图3                .AL422的引脚接人图

图,其中帧存储器由A1422组成,AIA22的引脚接线

图如图3所示,图中的两个电容均取0. 111F;而

AL422的WCK, WRS'I', WE, RCK, RRST, RE, OE分别

与FPGA的相应引脚相连。FPGA选XILB"公司的

XCSIOXL,该芯片的主要特点如下:

.芯片中的系统门数可高达1    (1()01】门,逻辑单

元数目最大可达466,可用的最大1/0数为112,因

此,系统资源十分丰富;

.具备片上可编程分布式RAM,最多可编程的    

RAM Bi‘可达6272位;

.分布式算术逻辑单元,支持分布式DSP运算:    

.带有灵活的高速时钟网络以及内部气态总    

线;

.工作电压为3.    3V.

F    PGA主要控制视频信号的输人及A/ D转换,

它同时利用AL422来存储A/ 1)转换后的数字视频

信号o FFGA将每路视频信号在水平利垂直方向按2

:1的比例进行压缩,同时在单片机的控制下给出每

路叠加时间、日期、通道数等字符信息,然后将压缩

后的四路视频信号合成为一路完枯的数字视频信号

输出给D/A,并经D/A转换成模拟视频信号后再送

给监视器。图2中的单片机系统由单片机、字符叠加

芯片、时钟及RAM芯片组成

4.2 AIA22在扫描率转换器中的应用

现有的电视系统均采用隔行扫描,来使每幅图    

像分为两场来扫描,这样虽然将视频带宽降低了近

一半,但会引起行间闪烁和大面积图像闪烁等现

象。解决这一问题的方法是提高场频,增加荧光屏

每秒显示图像的场数;另外,为保证扫描行数不变,

须提高行频。以PAL一D制而言,场频从50Hz提高

到IOOHz,行频从15625Hz提高到31250Rz便可彻底

消除各种闪烁对画质的影响,而要改变电视信号的

场频和行频,则需要用到扫描率转换器。图4所不为

Y (50-

U(50) ̄

Y (50-

图4扫描率转换器方框图              

应用A1422作为视频帧存储器的扫描率转换器方框

图,图中,A/D芯片用于将50H,的Y,U,V模拟信号

变换成数字信号,再由AL,422来存储这些数字视频

信号,然后在微处理器的控制下进行扫描变换和降

噪并完成彩色瞬态增强等信号处理,最后输出

l00Hz隔行Y,U,V扫描的信号。

5结束语

    以上介绍了视频帧存储器AIA22的性能特点及

应用情况,无论是用FPGA器件还是用微处理器来

控制AL422,其接口均很简单。通过编写软件即可提

供相应的控制信号,进而将数字视频信号写人

AL.422中并暂存,以便在需要时再读出。在使用

A1422芯片时,必须注意以下两点:

(1)建议在任何时候都要保持WCK和RCK的    

频率至少为1MHz,由于WCK和RCK中的频率较高

者将作为内部DRAM的刷新时钟信号,因而榷个系

统中的WCK和RCK信号必须始终存在;只有这样,

才能在需要无规则的1/0操作时,利用WT或丽来

控制数据的读写。

(    2)在RRS1信号的上升沿,丽必须为高电平,

而不能为低电平。

(    3)当系统使用3,3V电源电压时,AL422的消

耗功率较少,同时其抗电源噪声干扰的能力也比较

强,因此,在高速I_作情况下,使用3.3V电源供电

更为理想。

参考文献

l.  http://www.averlogic.comAL,422.pdl

2.黄正瑾.系统编程技术及其应用,东南大学出版

社,1999    

3.王家村,等.Actel FL'GA在单片机系统中的应用.

国外电子元器件,  2002(11);27- 29

收稿日期:2002一1               0一17

咨询编号二             030524

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