一种多功能差分rgb视频生成装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种多功能差分RGB视频生成装置，包括数字信号接收器、视频DA转换器、CPLD、视频差分驱动器、差分信号驱动器，通过驻留在CPLD中的逻辑变换软件可完成复合同步信号生成、传输延时控制、输出分配控制、节电节能控制等关键操作，实现多种模式的差分信号输出。本发明整体设计高效合理先进，极大地丰富了差分RGB视频的生成模式，将为差分RGB视频的应用推广提供动力。
【专利说明】-种多功能差分RGB视频生成装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种新型差分RGB视频生成装置，特别是涉及一种多功能的差分RGB 视频生成装置。
【背景技术】
[0002] 在视频传输和接口领域，随着科学技术的不断发展，近年来以数字信号为代表的 传输模式逐渐成为时代的主角，如HDMI、DVI、LVDS等，数字信号因其具有较强的抗干扰能 力更适合于在复杂环境中实现远距离传输，但数字信号完全代替模拟信号毕竟需要一个相 当长的时间过程，在此过渡阶段，很多视频设备在使用数字接口的同时依然保留了模拟信 号接口，在很多地区和领域，模拟接口的使用和模拟信号的传输仍是主流应用方式，正因为 如此，能否找到一种视频信号既具有数字信号抗干扰能力强、传输距离远，又保留了模拟信 号的本质特性呢？在长期实践验证的基础上，差分RGB信号是一种公认为满足这种要求并 被广泛使用的视频信号。差分RGB信号包括三种传输模式，如图1 (a)、图1 (b)、图1 (c)所 /_J、1 〇
[0003] 传统的差分RGB视频生成装置比较简单，主要由单端转差分电路将模拟信号变换 得到，一般有两种实现方式：
[0004] 第一种采用由普通运放（如：AD813)构成的单端转差分电路，直接将模拟VGA信 号中的R、G、B分量进行差分转换，同时采用差分信号驱动芯片（如：DS9638)将VGA信号中 的Η、V分量进行差分转换，从而获得如图1 (a)所示的差分RGB信号。
[0005] 第二种是在第一种方式基础上的改进，主要是增加了视频差分驱动芯片（如： AD8148)，它能够将同步信号以共模的方式嵌入在R、G、B差分信号中，最终获得如图1 (c)所 示的差分RGB信号。
[0006] 以上两种实现方式虽然实现简单，但存在以下方面的缺陷：
[0007] a)第一种方式只能生成同步信号分离的差分R、G、B视频信号；
[0008] b)第二种方式不能生成同步信号叠加在G色度上的差分R、G、B视频信号；
[0009] c)必须从模拟的VGA信号经变化获得，不具备接收数字视频信号的能力；
[0010] d)没有节电节能状态模式，造成资源浪费，也不易于视频输出状态有无的灵活切 换。
【发明内容】
[0011] 针对已有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种多功能差分RGB视频生成 装置，通过CPLD实现复合同步信号生成、传输延时控制、输出分配控制、节电节能控制等关 键操作，实现多种模式的差分信号输出。该装置具有新型、高效、多功能一体化等特点，完全 可以满足视频传输和接口领域对差分R、G、B视频信号的应用需求。
[0012] 本发明的发明目的通过以下技术方案实现：
[0013] 一种多功能差分RGB视频生成装置，包括数字信号接收器、视频DA转换器、CPLD、 视频差分驱动器、差分信号驱动器，数字信号接收器用于将接收到的数字视频信号转换为 多个分量信号，分量信号中的数字RGB分量信号、数据使能分量信号、时钟分量信号输出到 视频DA转换器，水平同步分量信号和垂直同步分量信号输出到CPLD ;
[0014] 所述CPLD根据输入的控制信号以及水平同步分量信号和垂直同步分量信号经变 换后输出复合同步信号到视频DA转换器，用于获得同步信号叠加在G色度上的差分R、G、B 视频信号；或者输出2路Η、V同步信号分别送到视频差分驱动器、差分信号驱动器；
[0015] 所述视频DA转换器用于将数字RGB分量信号、数据使能分量信号、时钟分量信号 进行数模转换，转换为差分R、G、B视频；
[0016] 视频差分驱动器接收差分R、G、B视频并对其进行增益提高输出，同时也接收Η、V 同步信号，用于得到同步信号以共模的方式嵌入在R、G、B差分信号中的差分R、G、B视频
[0017] 差分信号驱动器接收H、V同步信号并输出差分H、V同步信号。
[0018] 优选地，所述CPLD中驻留逻辑变换软件，逻辑变换软件采用模块化的设计方法， 将软件分为复合同步信号生成模块、信号延时模块、选择输出控制模块三个组成部分，如图 2所示。复合同步信号生成模块接收HS、VS同步信号并经内部逻辑运算后生成复合同步 信号XS-g ;信号延时模块采用延时算法对输入的HS、VS同步信号进行延时输出为HSl-g、 VSl-g、HS2-g、VS2-g信号，且延时时间等于视频DA转换的时间，以保证同步信号与视频DA 转换后的R、G、B色度信号无相位偏差；选择输出控制模块根据输入控制信号SEL1、SEL2的 电平值选择输出同步信号XS、HS1、VS1、HS2、VS2和节电控制信号PWDN1、PWDN2,以达到通 过改变SELUSEL2的两电平值便可方便获得三种不同传输模式的差分RGB信号和节能状态 模式。
[0019] 优选地，所述数字信号接收器和视频DA转换器的输入端设有节能控制端口，节能 状态有效时数字信号接收器和视频DA转换器终止运行。
[0020] 优选地，CPLD输出的2路H、V同步信号滞后输入的水平同步分量信号和垂直同步 分量信号，滞后时间为视频DA转换器的转换时间。
[0021] 本发明的有益效果在于：本发明为视频传输和接口领域提供了一种新型多功能差 分RGB视频生成装置，它的功能全面，涵盖了差分RGB信号的全部三种传输模式；它的设计 新颖，以即将广泛使用得数字视频作为源头并对其进行变换得到；它的构思巧妙，通过驻留 在CPLD中的逻辑变换软件可完成复合同步信号生成、传输延时控制、输出分配控制、节电 节能控制等关键操作，简单高效。本发明整体设计高效合理先进，极大地丰富了差分RGB视 频的生成模式，将为差分RGB视频的应用推广提供动力。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图la为同步信号独立传输的差分RGB信号。
[0023] 图lb为同步信号以复合形式叠加在G色度消隐区的差分RGB信号。
[0024] 图lc同步信号以共模的方式传输在RGB差分对上的差分RGB信号。
[0025] 图2为本发明中CPLD逻辑变换软件的组成框图。
[0026] 图3为本发明一种多功能差分RGB视频生成装置。
[0027] 图4为本发明实例中DVI视频-差分RGB视频生成装置。
[0028] 图5为本发明实例中CPLD输入信号和输出信号的逻辑关系。图中#7. 5表不输出 信号相对于输入信号有7. 5ns的延时。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
[0030] 如图3所示本发明一种多功能差分RGB视频生成装置，包括数字信号接收器、视频 DA转换器、CPLD、视频差分驱动器、差分信号驱动器。
[0031] 如图4所示，本实施例中的输入信号分为两组：
[0032] ①原始输入的数字视频信号：DVI视频；
[0033] ②输入控制电平信号：SEL1、SEL2。
[0034] 以下根据信号流从左向右的流向依次对差分RGB视频生成装置内的各功能模块 进行具体说明如下：
[0035] a)选用的数字信号接收器为TI公司研制的TFP401芯片，该芯片可以接收单TMDS 链的DVI视频信号，支持的最大视频分辨率为UXGA (1600 X 1200)，最大像素频率为165MHz， 输出模式为24bit RGB (8:8:8)模式，采用3. 3V单电源供电。本实施例中TFP401的输入信号 有DVI视频信号和PWDN1信号（节能信号），在PWDN1为低电平时，TFP401处于节电模式状 态，此时所有输入信号脚被禁止使能，所有输出信号缓冲区处于高阻状态；在PWDN1为高电 平时，TFP401处于正常模式状态，正常输出数字视频信号，输出信号包括：R[7:0]、G[7:0]、 B[7:0]、DE、CLK、HS、VS。
[0036] b)选用的CPLD为XILINX公司研制的XC95144XL芯片，该芯片是一款高性能的在 线编程的逻辑芯片，工作频率可达178MHz，pin-to-pin延时只有5ns，具有3200个可用门 和144个宏单元，采用3. 3V供电，可接受5V、3. 3V、2. 5V电平信号。本实施例中CPLD的输 入信号为 HS、VS、SEL1、SEL2，输出信号为 XS、HS1、VS 1、HS2、VS2、PWDN1、PWDN2，输出信号和 输入信号的关系见图5所示。
[0037] CPLD中驻留逻辑变换软件，逻辑变换软件采用模块化的设计方法，将软件分为复 合同步信号生成模块、信号延时模块、选择输出控制模块三个组成部分，如图2所示。复合 同步信号生成模块接收HS、VS同步信号并经内部逻辑运算后生成复合同步信号XS-g ;信 号延时模块采用延时算法对输入的HS、VS同步信号进行延时输出为HSl-g、VSl-g、HS2-g、 VS2-g信号，且延时时间等于视频DA转换的时间，以保证同步信号与视频DA转换后的R、G、 B色度信号无相位偏差；选择输出控制模块根据输入控制信号SEL1、SEL2的电平值选择输 出同步信号XS、HS1、VS1、HS2、VS2和节电控制信号PWDN1、PWDN2,以达到通过改变SEL1、 SEL2的两电平值便可方便获得三种不同传输模式的差分RGB信号和节能状态模式。
[0038] c)视频DA转换器选用的是ADI公司研制的ADV7123芯片，这是一款单芯片、三 通道、高速数模转换器，内置三个高速、10位、带互补输出的视频DAC，具有视频输入控制信 号！ SYNC和！ BLANK，采用3. 3V供电。本实施例中ADV7123的连接关系为：
[0039] >三个DAC的高八位对应接TFP401输出RGB数字信号，即R[9:2] = R[7:0]、 G[9:2] =G[7:0]、B[9:2] =B[7:0]，三个 DAC 的低两位接地；
[0040] >视频消隐控制信号！ BLANK接TFP401输出的数据使能分量信号，S卩！ BLANK = DE ；
[0041] >视频同步控制信号！ SYNC接CPLD输出的复合同步信号，S卩！ SYNC = XS，当XS 为有效的复合同步信号时，可以获得同步信号叠加在G色度上的差分R、G、B信号传输模式， 见图1(b);
[0042] >时钟输入信号接TFP401输出的时钟分量信号，S卩CLOCK = CLK ;
[0043] >节电控制信号接CPLD输出的PWDN2信号，即！ PS = PWDN2,在PWDN2为低电平 时，ADV7123处于节电模式状态，在PWDN2为高电平时，ADV7123正常输出差分视频信号。
[0044] 值得说明的是，ADV7123存在模拟输出7. 5ns的延迟时间，此延迟时间也必须在水 平同步信号和垂直同步信号上得到补偿，见图5中的#7. 5ns，否则在图1所示的（a)、（c)传 输模式中，图像将存在像素点偏移。
[0045] d)视频差分驱动器选用的是ADI公司研制的AD8148芯片，这是一款单芯片、三通 道、高速视频差分驱动器，工作频率为700MHz，能够接收差分信号并输出增强的差分信号， 且具有固定的4倍增益，可以将同步信号以共模的方式编码在差分传输线对上，采用±5V 供电。本实施例中AD8148接收ADV7123输出的差分视频信号CR+、CR-、CG+、CG-、CB+、CB-， 在对其进行增益增强后输出差分视频信号R+、R-、G+、G-、B+、B- ;AD8148同时也接收同步 信号HS1、VS1，当有有效的同步信号输入时，通过芯片内部的同步信号编码逻辑电路将其以 共模的方式传输到差分R、G、B线对上，见图1 (c)。需要注意的是，同步信号以此方式编码 传输到差分线对上，在接收端需要选择对应的芯片将同步信号解码出来，我们可以选择ADI 公司研制的AD8145芯片完成此反过程。
[0046] e)差分信号驱动器选用的是TI公司研制的DS26F31ME/883芯片，这是一款单芯 片、四通道、差分信号驱动器，可以将同步信号以差分形式驱动到差分传输线对上，采用5V 单电源供电。本实施例中DS26F31ME/883接收同步信号HS2、VS2，通过芯片内部的逻辑电路 转换，输出差分同步信号H+、H-、V+、V-，此时可以得到同步信号独立传输的差分R、G、B视 频信号，见图1(a)。
[〇〇47] 虽然以上描述了本发明的【具体实施方式】，但是本领域的技术人员应当理解，这些 仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变 更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。
【权利要求】
1. 一种多功能差分RGB视频生成装置，包括数字信号接收器、视频DA转换器、CPLD、视 频差分驱动器、差分信号驱动器，其特征在于数字信号接收器用于将接收到的数字视频信 号转换为多个分量信号，分量信号中的数字RGB分量信号、数据使能分量信号、时钟分量信 号输出到视频DA转换器，水平同步分量信号和垂直同步分量信号输出到CPLD; 所述CPLD根据输入的控制信号以及水平同步分量信号和垂直同步分量信号经变换后 输出复合同步信号到视频DA转换器，或者输出2路Η、V同步信号分别送到视频差分驱动 器、差分信号驱动器； 所述视频DA转换器用于将数字RGB分量信号、数据使能分量信号、时钟分量信号进行 数模转换，转换为差分R、G、B视频； 视频差分驱动器接收差分R、G、B视频并对其进行增益提高输出，同时也接收Η、V同步 信号，用于得到同步信号以共模的方式嵌入在R、G、B差分信号中的差分RGB视频； 差分信号驱动器接收Η、V同步信号并输出差分Η、V同步信号。
2. 根据权利要求1所述的一种多功能差分RGB视频生成装置，其特征在于所述CPLD中 驻留逻辑变换软件，包含复合同步信号生成模块、信号延时模块、选择输出控制模块三个组 成部分； 所述复合同步信号生成模块接收水平同步分量信号和垂直同步分量并经内部逻辑运 算后生成复合同步信号XS-g ; 所述信号延时模块采用延时算法对输入的水平同步分量信号和垂直同步分量信号进 行延时输出为HSl-g、VSl-g、HS2-g、VS2-g信号，且延时时间等于视频DA转换的时间； 所述选择输出控制模块根据输入控制信号SELUSEL2的电平值选择输出同步信号XS、 HS1、VS1、HS2、VS2进行三种不同传输模式的差分RGB信号切换。
3. 根据权利要求2所述的一种多功能差分RGB视频生成装置，其特征在于所述选择输 出控制模块还根据输入控制信号SEL1、SEL2的电平值选择输出二路节电控制信号控制数 字信号接收器和视频DA转换器的节能状态模式。
4. 根据权利要求1所述的一种多功能差分RGB视频生成装置，其特征在于所述数字信 号接收器和视频DA转换器的输入端设有节能控制端口，节能状态有效时数字信号接收器 和视频DA转换器终止运行。
5. 根据权利要求1所述的一种多功能差分RGB视频生成装置，其特征在于CPLD输出 的2路Η、V同步信号滞后输入的水平同步分量信号和垂直同步分量信号，滞后的时间为视 频DA转换器的转换时间。
【文档编号】H04N5/04GK104113720SQ201410366162
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】章圣焰, 詹于杭, 童歆, 刘小康 申请人:中国航空无线电电子研究所