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一种单片机实现的嵌入式视频切换器
来源:本站整理  作者:佚名  2009-06-17 10:50:49



随着多媒体通信技术的迅速发展,会议电视的理论研究和实用系统研制也得到了迅速发展。近年来,我国的会议电视业务也以超出人们想象的速度得到推广应用。视频矩阵切换电路是会议电视系统的关键部件。要求具有以下功能:
  ·具有与多媒体电脑通讯的功能。可根据实际安装的不同需要,提供可选的通讯接口。
  ·对主机发送的命令具有分析、判断、处理的功能。
  ·具有上电、掉电和死机等异常情况下的自恢复能力。
  ·对系统配置的更新具有保存的功能。当上级控制命令对系统更改成功时,能及时保存所更改的信息。
  考虑到该部分电路在系统中的独立性和功能要求,决定选用89C51单片机作为主控CPU实现嵌入式的视频矩阵切换;视频切换电路则根据视频通道的多少,可选用 MAX459、AD8111等不同的视频矩阵切换芯片。
1 硬件构成
  硬件电路主要由单片机控制器、矩阵切换电路、通讯接口、I2C总线数据存储器、看门狗电路及其它外围电路组成。框图如图1所示。

1.1 单片机控制器
  89C51单片机是ATMEL公司生产的8位单片机,采用CMOS工艺,与Intel的8051单片机在管脚功能上完全兼容。该控制器采用P0口作为矩阵切换数据的输出口;P1口用来对矩阵切换发出/UPDATE、/CE等控制命令;P2口用来设置该控制器在整个会议电视系统中的地址。由硬件来设置控制器的地址可以增强系统的可靠性,方便软件的设计。
1.2 通讯接口部分
  通讯接口可以根据实际安装的不同需要,提供RS-232标准和RS-485标准,其波特率可由用户编程设定。这部分电路主要由MAX202E(+5V RS-232接收发送器)、MAX491和光电耦合器件6N137构成。
1.3 复位与看门狗电路
  采用MAX813L作为电源监视和看门狗电路。当电源上电、掉电时,该芯片都可提供复位电平,并且当其WDI管脚不能采集到翻转信号时,就会发送200ms的复位脉冲。单片机控制器采用P3.2脚定时向看门狗电路发送电压翻转信号,以示系统正常工作。当由于外部干扰或其他原因导致死机时,看门狗电路会自动发出复位信号。
1.4 I2C总线数据存储器
  I2C总线是由Philips公司提出的串行通讯接口规范,使用串行数据线(SDA)和串行时钟线(SCL)来进行主从器件之间的数据传输。I2C总线上的数据传输率可达100Kbit/s,快速方式下可达400Kbit/s。在I2C总线传输中,开始和停止条件定义如下:当SCL为高时,SDA由高变为低为开始条件;当SCL为高时,SDA由低变为高为停止条件(如图2)。SDAH和SCL都是双向传输线,SDA线上的数据在时钟高期间必须是稳定的,只有当SCL线上的时钟信号为低时,数据线上的状态才可以改变(如图3)。输出到SDA线上的每一个字节必须是8位,每次传输的字节不受限制,每个字节必须有一个应答位。

在该控制器中,采用的串行E2PROM芯片是X24C04,SCL和SDA分别接单片机的P3.6和P3.7脚,数据的读写完全由软件控制。
1.5 矩阵切换电路
  矩阵切换电路以16×8为基本单元,可根据实际需要扩充为32×8、64×8、128×16等不同规模。控制电路可通过参数的设定控制不同规模的切换电路。所采用的芯片AD8111是一种高速视频切换矩阵,具有260MHz的视频带宽。AD8111可在并行或串行模式下工作,八个输出通道可任选十六路视频输入中的一路。并行模式(本次所用的为并行模式)下,在信号/UPDATE为高,/CE为低的条件下,当CLK为高时控制器发出更新数据,在CLK由高变低时,AD8111通过A0~A2和D0~D4管脚分别将数据送至输出和输入寄存器。其中A0~A2表示选中的输出;D0~D3为所对应的输入;若D4=1,则A0~A2表示的输出为选通状态,否则输出为高阻态。当/UPDATE由高变为低时,选中的输出与输入连通,矩阵的更改完成。

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