視頻信號處理中模數(shù)轉(zhuǎn)換的應用設計

劉本斌 衛(wèi)壽星

摘要：在所設計的相機系統(tǒng)中，對于模數(shù)轉(zhuǎn)換這個重要過程，使用AD9945作為視頻信號處理芯片，設計系統(tǒng)的時序電路。配合FPGA提供的驅(qū)動控制功能，對這個轉(zhuǎn)換芯片的驅(qū)動信號進行編程，使得芯片發(fā)揮作用并取得非常效果，完成視頻處理系統(tǒng)中的這個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：視頻處理;模數(shù)轉(zhuǎn)換;AD9945;FPGA

中圖分類號：TP29? ? ?文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1009-3044（2018）34-0264-02

數(shù)字圖像處理類的應用，都是基于將傳統(tǒng)的模擬信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信息這一基本的原理。如數(shù)碼相機與傳統(tǒng)相機兩者的原理是不同的，雖然存在本質(zhì)上的差異，但是用數(shù)碼相機拍出來的照片不僅同樣逼真，而且數(shù)碼相機的后期處理更加方便和快捷，所以現(xiàn)在大部分消費類電子產(chǎn)品應用都轉(zhuǎn)為數(shù)字處理了。而在視頻信號的應用中，最終成像的質(zhì)量優(yōu)劣，最主要的一個因素是相機的成像質(zhì)量。所以在這類電子產(chǎn)品的電路的設計中，對感光元件輸出的信號的處理就顯得非常關(guān)鍵了。所以，就生產(chǎn)出了專門的芯片處理這個模擬信號轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，下文就在所設計的電路中使用該芯片。

1 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片

在設計中所使用的AD9945是一款12位的高速CCD信號處理芯片，有如下幾個功能模塊：第一部分是處理采樣的模塊，這是信號處理的基礎(chǔ)，也是它的信號鏈的開端;第二部分功能是對信號進行放大處理，并且提供的是可編程控制的方式，可以根據(jù)需要控制放大倍數(shù);第三部分是恢復視頻信號的直流成分的鉗位電路，以使同步電平能固定不變，而不隨圖像信號的內(nèi)容產(chǎn)生變化;最后一部分是模數(shù)轉(zhuǎn)換器組成，前面的所有工作都是為了這最后部分的工作做的鋪墊。有了這樣的功能結(jié)構(gòu)，使得它是一款高速信號處理芯片，最高頻率可處理40 MHz的模擬信號。

2 時序電路設計

視頻信號處理過程中所有的時序驅(qū)動信號的發(fā)生，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的驅(qū)動，都是由FPGA器件編程實現(xiàn)。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片接收到感光元件的輸入信號后，其對應的功能處理模塊，即內(nèi)置的直流電平恢復電路，再加一個很小的外部耦合隔直電容，使感光元件輸入來的信號的直流分量與轉(zhuǎn)換芯片的電平匹配。接著模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片對感光信號進行相關(guān)雙采樣處理，雙采樣能有效地防止低頻噪音。然后模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片通過串行數(shù)字接口編程設置，對感光元件輸入的信號的增益進行調(diào)整。通過程序調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，使模數(shù)轉(zhuǎn)換滿量程信號達到均一化，因而提高視覺效果。感光信號中包含交流和直流兩種信號，當感光信號被放大處理時，會丟失直流分量，所以要設計視頻鉗位電路，并處理相應的信號。

3 模數(shù)轉(zhuǎn)換驅(qū)動設計

必須要提供各種脈沖信號給模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，才能讓其發(fā)揮正常工作，這必須由時序發(fā)生器參與，才能保證其內(nèi)部寄存器有合適的值。而對這些存儲器的正確賦值，才能保證發(fā)出要求的時序脈沖信號，也是對感光信號進行正確處理基礎(chǔ)。必須要處理好如下幾個方面：為了保證內(nèi)部寄存器的正確賦值，要處理好串行數(shù)字接口信號;為了保證采樣的準確性，要處理好相關(guān)雙采樣信號;為了使同步頭固定在一條電平線，即同步電平不受圖像內(nèi)容的影響，必須要恢復它丟失的直流分量，要處理好光學暗電平鉗制。

4 結(jié)束語

在所設計的系統(tǒng)中，通過對轉(zhuǎn)換芯片的電路設計，主控芯片的軟件編程，初步實現(xiàn)了系統(tǒng)的功能，發(fā)揮了這款數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的作用。

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【通聯(lián)編輯：梁書】