幀存儲器AL440B及其在視頻回放系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、幀存儲器al440b及其在視頻回放系統(tǒng)中的應(yīng)用al440b是由averlogic推出的一款性價比較高的視頻幀存儲芯片，目前市場上fifo的存儲容量均比較小，包括該公司前幾年推出的具有3m位容量的al422系列fifo芯片，也逐漸無法適應(yīng)目前高辨別率視頻技術(shù)的進(jìn)展。al440b沿襲了al422b的設(shè)計思想，從功能、容量、速度上比al422均有顯著提高。例如：al440b具有4m位存儲容量，存儲速度可達(dá)80mhz，具實用戶可控的讀寫使能，輸入輸出訪能及讀寫復(fù)位輸入端口，可以通過i2c讀寫其內(nèi)部寄存器控制讀寫初始地址，可以便利舉行擴(kuò)展。文章首先介紹al440b的功能與操作，然后給出一個應(yīng)用實例。芯片

2、簡介 芯片特點(diǎn) al440b的存儲體容量為4m位（512 8bits）。 具有8位自立讀寫端口，可擴(kuò)展總線。 自立且極性可控的讀寫有效、輸入輸出訪能控制端口。 異步讀寫時鐘，最高讀寫時鐘80mhz。 內(nèi)部dram自刷新。 支持窗口讀寫操作，i2c讀寫內(nèi)部寄存器。 3.3v電源，兼容5v輸入信號。 主要管腳功能及操作io7:0，do7:0：8位數(shù)據(jù)輸入輸出。rclk， wclk：讀寫數(shù)據(jù)時鐘。we：寫fifo使能信號。we有效，則在wclk升高沿輸出數(shù)據(jù)，同時內(nèi)部指針自動加1。ie：輸入使能信號。ie有效時，允許數(shù)據(jù)輸入；ie處于無效態(tài)時，數(shù)據(jù)輸出端為高阻，此時若we有效，內(nèi)部指針仍然自動加1。

3、wrst：寫fifo復(fù)位，寫地址指針指向0。re：讀fifo使能信號。re有效，則在rclk升高沿輸出數(shù)據(jù)，同時內(nèi)部指針自動加1。oe：輸出訪能信號。oe有效時，允許數(shù)據(jù)輸出；oe處于無效態(tài)時，數(shù)據(jù)輸出端為高阻，此時若re有效，內(nèi)部指針仍然自動加1。rrst：讀fifo復(fù)位，讀地址指針指向0。ordy：fifo輸出預(yù)備好標(biāo)記位，解釋fifo是否已讀空。irdy：fifo輸入預(yù)備好標(biāo)記位，解釋fifo是否已寫滿。/plrty：plrty打算了以上8個控制信號的有效極性。/plrty置高，以上八個控制信號低有效；/plrty置低，以上八個控制信號高有效。/reset：復(fù)位管腳；復(fù)位操作起碼要提供2

4、00 s負(fù)脈沖，系統(tǒng)復(fù)位后，各寄存器所有置零。sda，scl：串行總線的數(shù)據(jù)線與時鐘線。/sdaen：串行總線使能控制信號。當(dāng)/sdaen置低時，sda與scl使能，可以讀寫內(nèi)部寄存器；反之sda處于高阻態(tài)。令/plrty=vdd，al440b的讀寫時序如表1、表2所示（/plrty=gnd的時序略）。表1：/plrtyvdd時，fifo的寫時序(略)表2：/plrtyvdd時，fifo的讀時序(略)注重：寫地址必需先于讀地址192個周期，否則讀到的為上一幀的數(shù)據(jù)。 寄存器操作與窗口編程al440b內(nèi)部18個可讀寫寄存器主要提供窗口讀寫功能操作，通過串行總線配置。讀寫指令格式如下：寫：開頭&g

5、t;寫從地址>應(yīng)答>寄存器地址>應(yīng)答>數(shù)據(jù)>應(yīng)答>結(jié)束；讀：開頭>讀從地址>應(yīng)答>寄存器地址>應(yīng)答>開頭>讀從地址>應(yīng)答>數(shù)據(jù)>非應(yīng)答>結(jié)束；寄存器定義與配置如下：wstart_l（h）：窗口寫起始地址低位（高位），范圍在08191存儲區(qū)。wxsize_l（h）：定義窗口寫水平方向?qū)挾?，范圍?1023存儲區(qū)。wstride_l（h）：定義窗口寫水平方向最大寬度；范圍在 4096+4096存儲區(qū)，當(dāng)為負(fù)值時表示fifo工作在y-mirror模式，wstride應(yīng)大于等于wxsize。wysize_l

6、（h）：定義窗口寫垂直方向高度，保留且為0。rstart_l（h）：窗口讀起始地址低位（高位），范圍在0 8191存儲區(qū)。rxsize_l（h）：范圍在01023存儲區(qū)。rstride_l（h）：范圍在0+4096存儲區(qū)。rysize_l（h）：定義窗口讀垂直方向高度，范圍在065535。wwctrl：寫窗口功能模式挑選，其中no x-mirror no y-mirror表示根據(jù)存儲區(qū)由左至右、由上到下寫入，x-mirror模式表示由右至左、由上到下寫入，x-mirror y-mirror模式表示由右至左、由下到上寫入。rwctrl：讀窗口功能挑選。al440b的窗口操作將存儲空間分為xy兩個

7、方向，讀寫方向、讀寫數(shù)據(jù)量都可以不同，這使得例如畫中畫、工控領(lǐng)域窗口顯示、圖像截取等應(yīng)用設(shè)計變得非常容易。al440b的典型應(yīng)用視頻幀存儲器可以用在掃描轉(zhuǎn)換、ntsc/pal、svga、xga視頻捕捉系統(tǒng)、時基校正、畫中畫視頻顯示、幀同步器、通信緩沖等。此外，al440b還可應(yīng)用于視頻采集系統(tǒng)，視頻分割系統(tǒng)等等應(yīng)用中。應(yīng)用實例在高辨別（或低辨別率）率高幀頻（或低幀頻）數(shù)字視頻到標(biāo)準(zhǔn)pal制轉(zhuǎn)換的回放顯示系統(tǒng)中，al440b可以做高速視頻緩沖器或視頻格式轉(zhuǎn)換器用法。前端輸入為16位并行yuv格式數(shù)字圖像，辨別率為800 600，幀頻80幀/s，數(shù)據(jù)時鐘為54hz。數(shù)字圖像到標(biāo)準(zhǔn)pal制模擬視頻的

8、轉(zhuǎn)換用專用視頻（cx25871）實現(xiàn)。專用編碼芯片對輸入數(shù)據(jù)的時序與格式有一定的要求，例如輸入幀頻要固定為50幀/s，辨別率有最高最低限度，數(shù)據(jù)時鐘按照不同的輸出要求也各異，對于幀頻較高的輸入要舉行抽幀，反之要舉行插幀或幀重復(fù)讀?。槐鎰e率高于最高限度的要舉行行抽取與象素抽取，反之要舉行行插入與象素插入；輸入輸出時鐘頻率也要舉行相應(yīng)的匹配。囫圇規(guī)律可以由協(xié)作兩組al440b實現(xiàn)。其中al440b用做掃描轉(zhuǎn)換器與數(shù)據(jù)緩沖器，cpld提供對fifo單元的相關(guān)控制規(guī)律與時序規(guī)律。其基本設(shè)計思想為：當(dāng)輸入幀頻高于50幀/s時，抽取50幀，當(dāng)輸入幀頻低于50幀/s時，實行對某些幀重復(fù)讀取的方法；設(shè)計時要考

9、慮所抽取的幀（或重讀的幀）要在時光軸上勻稱散開，保證復(fù)原圖像的延續(xù)性；保證讀fifo單元1（以下簡稱f1）時才允許寫fifo單元2(以下簡稱f2)，假如寫fifo2先于讀f1結(jié)束，那么讀完f1后挺直讀取f2，假如f1讀完f2還沒有寫完則多次重復(fù)讀取fifo1，直到寫f2結(jié)束為止，注重，在延續(xù)讀取f1的過程中只允許寫一遍f2；f2寫完則允許開頭讀取f2，讀f2的過程中寫f1，過程與上類似。每次讀寫fifo之前都要給出fifo的復(fù)位信號，將讀寫起始地址置零，以保證每次fifo中存放的為完整的一幀圖像。其中wrst1、wrst2、rrst1、rrst2分離為兩個fifo單元的幀讀寫復(fù)位信號，writ

10、e1、write2、read1、read2分離為兩個fifo單元的輸入輸出訪能信號。輸入輸出訪能信號必需與輸入數(shù)據(jù)行有效信號h_active、消隱信號blank相與后的輸出才可作為fifo的讀寫使能信號。該規(guī)律可以實現(xiàn)從幾幀/s到上千幀/s圖像到50幀/s圖像的格式轉(zhuǎn)換，同時實現(xiàn)了數(shù)據(jù)輸出輸入兩端低速到高速或高速到低速數(shù)據(jù)時鐘的匹配。因為輸入為16位yuv4:2:2格式圖像，每一組fifo由兩片al440b并連。其中fifo1接收y7-y0，fifo2高四位接收u3-u0，低四位接收v4-v0。結(jié)語文章介紹了視頻幀存儲器al440b的特點(diǎn)及功能，并給出一個已經(jīng)實現(xiàn)的應(yīng)用實例。al440b與al422相比具有更