基于FPGA的模拟视频转SDI的转换器设计与实现

　　摘要：为了将现有模拟视频系统接入到数字串行视频系统，需要将模拟视频转换成SDI信号。采用SAA7113先将模拟视频数字化，用Altera公司的CYCLONE III系列FPGA完成SDI信号的扰码、编码等功能，接口芯片采用国家半导体公司的LMH0001，使用Tektronix VFM 7120进行测试，信号指标符合SMPTE259M标准。基于FPGA的视频转换器设计，过程简单，可移植性强，并且可以方便字幕叠加。

　　引言

　　目前我国广电系统大都采用SDI数字接口，该接口采用75欧同轴电缆传输未经压缩的数字视频信号，在SMPTE259M中规定了A、B、C、D 4种标准，传输速率分别为143Mbit/s、177Mbit/s、270Mbit/s、360Mbit/s，其中最常见的是270Mbit/s。本文设计的转换器可以将传统的模拟视频信号转换成270Mbit/s的数字视频，以便和数字电视系统相互兼容。

　　设备组成及工作原理

　　本设备可以分为三部分，第一部分是模拟视频的数字化，第二部分是SDI信号编码，第三部分是线路驱动。设备框图如图1所示。模拟视频信号经过SAA7113进行A/D转换，输出10路27Mbit/s的并行数据，FPGA将10路并行数据进行扰码处理以及并串转换后打包成270Mbit/s的SDI串行信号，FPGA输出的串行数据经过线路驱动后最终输出幅度为800mV的标准SDI信号。　　

 

　　A/D转换

　　A/D转换部分采用Philips公司生产的专用视频解码芯片SAA7113，该芯片能将NTSC或PAL复合视频信号转换成8位或10位复合ITU-R BT.656标准的YCbCr分量视频。该芯片有两路视频输入VIN1和VIN2，用户可以通过配置芯片内部相应寄存器选择VIN1或VIN2来进行A/D转换。同时该芯片还具有生成测试模板的功能，当输入端没有视频信号时，SAA7113可自动输出黑屏，也可以通过寄存器配置产生蓝屏、75%彩条或100%彩条输出。

　　SAA7113外围电路简单，只需少量的额外元器件即可工作，具体电路参见SAA7113的芯片手册，在此不再赘述。

　　FPGA信号编码

　　FPGA信号编码为本设计的核心部分，主要包含了PLL模块、扰码模块、并串转换模块以及对SAA7113的I2C配置模块，该部分功能全部由FPGA来完成。本设计采用了Altera公司生产的Cyclone III系列的FPGA芯片，根据设计需求，选用了EP3C5E144来完成SDI信号的编码工作，主要程序代码采用Verilog语言来编写。