基于FS401的视频信号分配和转换方案

吴小鹏 陈维嘉 汕头市超声仪器研究所有限公司 （汕头 515041）

基于FS401的视频信号分配和转换方案

吴小鹏 陈维嘉 汕头市超声仪器研究所有限公司 （汕头 515041）

本文介绍了一种通用的视频信号分配和转换方案。该方案通过单芯片的驱动，达到四个信号接口（VGA，VGA，S-VIDEO和VIDEO）同时使用的功能。

信号 转换 视频

0.引言

当前，超声诊断仪主要通过VIDEO或S-VIDEO信号进行视频打印，采用工作站进行视频采集，以便对诊断结果形成报告。而诊断仪的主显示器一般使用VGA接口或DVI接口，实际使用中往往需要VIDEO、S-VIDEO和VGA（或DVI）等三个以上接口同时使用。

表1.

许多超声诊断仪采用一体化PC主板或PC主板配合多输出接口显卡搭建硬件平台，一体化主板一般只具备一个VGA（或DVI）接口，用于主显示器；多输出接口显卡一般只能同时输出信号

到两个接口：一个接口为DVI接口（或HDMI接口）用于主显示器，另一个接口为D-SUB接口用于输出到辅助显示器，而缺少用于视频打印机或视频采集卡的VIDEO（或S-VIDEO）接口。

总结各接口名称和用途如表1所示。

由此可见，各种信号接口在超声诊断仪中都是重要的组成部分，每个接口都是必不可少的。因此，一种可以进行一分多的视频分配和转换方案显得极为重要。

1.方案的选择

本文介绍的方案是采用分离元件将VGA信号一分为三、采用FOCUS公司的FS401 PC to TV Video Scan Converters芯片实现VGA信号转换为VIDEO和S-VIDEO信号等功能。该方案能够方便地实现多个VGA信号接口、VIDEO及S-VIDEO同时输出的功能，且只需通过I2C总线或串口就能方便实现电视制式切换、图像放大或缩小等功能。

1.1 FS401[1]

FS401芯片基本特征如下：

（1）工作电压：3.3V（Typ.）；

（2）支持最小信号分辨率为640×400，支持最大信号分辨率为2048×1536；

（3）支持显示比例缩放功能；

所谓高校国有资产指的是产权归国家所有，但由高校占有和使用的，且以货币形式计量并能够产生经济效益和社会效益的各种资源的总和。高校的国有资产是高等院校从事基础教学、科学研究、日常运行的物质基础，也是衡量其综合实力的典型指标。加强高校国有资产的管理，实现资产使用效率的最大化，是完善社会主义市场经济体制，促进高等教育体制深化改革，提高高校办学效益的客观要求。因此，需要有针对性地建立高校国有资产管理机制，走机制创新与制度管理相结合的道路，从多角度、多层次加强国有资产管理。

（4）支持2-D抖动滤波；

（5）支持标准NTSC和PAL视频制式输出；

（6）用于IIC控制端口（SIO）；

（7）100pin的PQFP芯片封装模式。

2.电路设计

2.1 电路框图本文给出此方案的硬件电路框图，如图2所示。2.2电路关键运作解析超声诊断仪输出的VGA信号首先经过VGA信号分配的功能电路，将输入的VGA信号进行放大，并分配为三路VGA信号输出：第1、2路的VGA信号输出直接连接到外部VGA信号输出接口，实现VGA信号的一分二，即可以同时在两个具有VGA接口的显示器（CRT、LCD等）上显示；第3路的VGA信号输出作为VGA信号转换为VIDEO、S-VIDEO信号功能电路的输入信号。

图2.

电路比较简单，故采用分离元件实现。其电路框图如图3所示。

VGA信号经过VIDEO、S-VIDEO信号功能电路后，默认情况下转换为NTSC电视制式的VIDEO信号和S-VIDEO信号。由于现在比较常用的电视制式有PAL和NTSC，故主要选取适合这两种制式的晶振17.734 MHz和14.318 MHz。本文给出相应的框图如图4所示。

系统在对FS401进行控制上采用一体化PC主板或PC主板的RS232接口（或IIC总线）进行通信。若采用RS232接口作为通信接口，采用了RS232接口转IIC总线的电路来实现协议转换。

2.3 软件概括

软件开发上重要的设计部分主要有：IIC协议配置，FS401寄存器定义，控制寄存器设置视频

输出参数。

2.4 软件关键代码解析

FS401用IIC进行通信，程序一开始必须对FS401的地址及协议的主要模式进行定义，部分代码如下所示：

同时，构造IIC通信中开始，结束，应当，无应答模式的函数，实现IIC通信的时序变化。部分函数及其代码内容如下所示：

发送和接收函数进行独立编写，程序如下所示：

图3.

图4.

程序中同样需要对FS401寄存器地址进行定义，关键代码如下所示：

软件可是设置的参数主要有视频输出制式，图像亮度，对比度和饱和度等。重点注意在输出制式和模式中涉及的寄存器HCRS，定义的关键代码如下所示：

视频输出的制式（PAL和NTSC）是通过控制寄存器HCRS实现的，涉及定义中的HCRS_ NTSC和HCRS_PAL。而寄存器HCRS中的OFMT则控制选择视频的不同输出格式，实现VGA输出，复合视频和S-video同时输出或分量视频输出的功能，涉及定义中的HCRS_OFMT_ YC，HCRS_OFMT_RGB和HCRS_OFMT_YUV。

3.结语

此方案芯片封装体积小，外围电路简单，成本较低，可以将其设计成各种尺寸的视频转换模块。VIDEO、S-VIDEO和VGA（或DVI）同时输出时各部分信号稳定，通过VGA信号的分立元件电路，可灵活对高频分量进行增强，在一定程度上与FS401配合强化了文字的显示效果。该方案入手简易，性价比高，在规定的合适的显示分辨率下不失为一个好的方案。

[1]FOCUS ENHANCEMENTS, INC, FS401,FS402,FS403 datasheet, 2003.1

[2]谭浩强, C语言程序设计(第三版), 清华大学出版社, 2005.7

[3]童诗白,华成英, 模拟电子技术基础(第三版), 北京:高等教育出版社, 2001

The Video Signal Distribution and Conversion Scheme Based On FS401

WU Xiao-peng CHEN Wei-jia Shantou Institute of Ultrasonic Instruments Co.,Ltd (Shantou 515041)

In this paper, a general video signal distribution and conversion scheme is introduced. By driving single chip, this scheme can achieve the function of four signal interface(VGA,VGA, S-VIDEO and VIDEO) at the same time.

signal, conversion, video

1006-6586(2016)08-0059-04

TP391

A

2016-06-26