视频解码芯片SAA7113的初始化与控制

引言：
　　SAA7113是飞利浦公司视频解码系列芯片的一种，非常具有代表性，在很多视频产品如电视卡、MPEG2、MPEG4中都有应用，熟悉了7113的原理后，对其它系列芯片SAA7114、7115、7118就会很容易理解。SAA7113的主要作用是把输入的模拟视频信号解码成标准的“VPO”数字信号，相当于一种“A/D”器件。7113兼容全球各种视频标准，在我国应用时必须根据我国的视频标准来配置内部的寄存器，即初始化，否则7113就不能按要求输出，可以说对7113进行研发的主要工作就是如何初始化。对7113初始化需要通过I2C总线进行，本文给出用51单片机控制的例子。
1．SAA7113的基本原理与应用
　　SAA7113是一种视频解码芯片，它可以输入4路模拟视频信号，通过内部寄存器的不同配置可以对4路输入进行转换，输入可以为4路CVBS或2路S视频（Y/C）信号，输出8位“VPO”总线，为标准的ITU 656、YUV 4：2：2格式。
　　7113兼容PAL、NTSC、SECAM多种制式，可以自动检测场频适用的50或60Hz，可以在PAL、NTSC之间自动切换。7113内部具有一系列寄存器，可以配置为不同的参数，对色度、亮度等的控制都是通过对相应寄存器改写不同的值，寄存器的读写需要通过I2C总线进行。
　　7113的模拟与数字部分均采用+3.3V供电，数字I/O接口可兼容+5V，正常工作时功耗0.4W, 空闲时为0.07W。7113需外接24.576MHz晶体，内部具有锁相环（LLC），可输出27MHz的系统时钟。芯片具有上电自动复位功能，另有外部复位管脚（CE），低电平复位，复位以后输出总线变为三态，待复位信号变高后自动恢复，时钟丢失、电源电压降低都会引起芯片的自动复位。7113为QFP44封装。
7113的典型应用如下图所示。

2．SAA7113的寄存器简要介绍
　　SAA7113的地址从00H开始，其中14H、18H~1EH、20H~3FH、63H~FFH均为保留地址，没有用到，00H、1FH、60H~62H为只读寄存器，只有以下寄存器可以读写：01H~05H（前端输入通道部分），06H~13H、15H~17H（解码部分），40H~60H（常规分离数据部分）。
　　下面列表对7113中的寄存器进行简要说明，其中默认值为芯片复位后的寄存器默认值，设置值为可以适用于我国PAL制式的设置参数，这些参数只供参考，详细信息请参考7113数据手册，有些参数如亮度等可以根据用户的需要适当更改。

3．SAA7113寄存器的配置方法
　　SAA7113的寄存器配置通过I2C总线来进行，遵从I2C总线协议，下面从读、写两个方面来说明操作的格式：
对7113寄存器的“写”操作：

对7113寄存器的“读”操作：

说明：S：起始位，条件是SCL高电平时SDA有下降沿；
Sr：重复设一个起始位
Slave address W：7113芯片地址+写标志，0100 1010 = 4AH，若RTS0通过3.3K电阻接地，则为48H；
Slave address R：7113芯片地址+写标志，0100 1011 = 4BH，若RTS0通过3.3K电阻接地，则为49H；
ACK-S：7113产生的回应信号；
ACK-m：主机产生的回应信号；
Subaddress：寄存器地址；
P：停止位，条件是SCL高电平时SDA有上升沿；
对多个寄存器操作时，寄存器地址有自动加1功能。
4．用51单片机对7113初始化和控制
　　SAA7113的初始化就是对寄存器配置合适的参数，使其能够有符合要求的输出。寄存器配置通过I2C总线来进行，很多可以控制I2C总线的器件都可以作为主器件对7113进行初始化，这里介绍用51单片机初始化7113的例子。
　　51单片机和7113的硬件连接非常简单，只要把单片机的两个I/O口（如P1.0、P1.0）直接和7113的SCL、SDA管脚相连，再加上上拉电阻即可。
　　用单片机初始化7113的主要任务是程序的编写，首先要熟悉I2C总线协议，根据I2C总线的原理写出启动、停止、应答信号等的子程序，由子程序再写出发送、接收1个字节的程序，然后根据7113的寄存器操作格式写出读写寄存器的程序，最后根据以上的子程序写出初始化7113的程序段。
　　对7113的控制一般是改变色度、亮度等指标以及输出管脚的输出信号，这可以通过修改相应寄存器的值来完成，程序上写出“读写命令”即可。
　　下面以程序段的形式给出初始化SAA7113以及读写寄存器的具体例子，以供参考。
SDA　　　　　　　　BIT　 P1.0
SCL　　　　　　　　BIT　 P1.1
I2C_ERROR　　　　BIT　00H　；I2C总线数据传输出错标志
DeviceaddressW　 EQU　4AH　　 ；7113器件地址+写
DeviceaddressR　　EQU　 4BH　 ；7113器件地址+读
Subaddress　　　　 EQU　4DH　 ；7113寄存器地址字节在单片机中的存放地址
DATA_I2C　　　　　EQU　 50H　 ；设置写入或读出数据在单片机中的存放地址

；*************启动**************
I2C_START:　　 SETB　 SDA
　　　　　　　　　NOP
　　　　　　　　　SETB　 SCL
　　　　　　　　　NOP
　　　　　　　　　CLR　　SDA
　　　　　　　　　NOP
　　　　　　　　　CLR　 SCL
　　　　　　　　　RET
;***************停止**************
I2C_STOP:　　CLR　SDA
　　　　　　　　　NOP
　　　　　　　SETB　 SCL
　　　　　　　NOP
　　　　　　　SETB　 SDA
　　　　　　　NOP
　　　　　　　RET
;************送应答位************
SEND_ACK:　　 CLR　 SCL
　　　　　　　　NOP
　　　　　　　　CLR　 SDA
　　　　　　　　NOP
　　　　　　　　SETB　 SCL
　　　　　　　　NOP
　　　　　　　　?NOP
　　　　　　　　CLR　 SCL
　　　　　　　　NOP
　　　　　　　　SETB　 SDA
　　　　　　　　RET
;***********送非应答位***********
SEND_NOACK: SETB　 SDA
　　　　　　　　NOP
　　　　　　　　SETB　 SCL
　　　　　　　　NOP
　　　　　　　　NOP
　　　　　　　　CLR　 SCL
　　　　　　　　NOP
　　　　　　　　RET
;***********检查应答位************
CHECK_ACK: NOP
　　　　　　　CLR　　SCL
　　　　　　　NOP
　　　　　　　SETB　 SDA
　　　　　　　NOP
　　　　　　　SETB　 SCL
　　　　　　　NOP
　　　　　　　NOP
　　　　　　　MOV　C, SDA
　　　　　　　MOV　I2C_ERROR, C
　　　　　　　CLR　 SCL
　　　　　　　NOP
　　　　　　　RET
;*******发送1字节数据，待送数据在A中******
I2C_SEND_1BYTE:
　　　　　　　MOV　 R0, #8
　SEND100: RLC　　 A
　　　　　　　MOV　 SDA,　C
　　　　　　　NOP
　　　　　　　SETB　 SCL
　　　　　　　NOP
　　　　　　　NOP
　　　　　　　CLR　　　 SCL
　　　　　　　DJNZ　R0, SEND100
　　　　　　　　RET
;*******接收1字节数据，接收数据放在A中*****
I2C_RECEIVE_1BYTE:
　　　　　　　　MOV　 R0,　 #8
　　RECV100:　SETB　 SDA
　　　　　　　　NOP
　　　　　　　　SETB　 SCL
　　　　　　　　NOP
　　　　　　　　NOP
　　　　　　　　NOP
　　　　　　　　MOV　C,　 SDA
　　　　　　　　CLR　　SCL
　　　　　　　　RLC　　A
　　　　　　　　DJNZ　 R0,　RECV100
　　　　　　　　RET
；*******通过I2C总线向某一寄存器写入一个字节数据*********
I2C_WRITE:　 ACALL　 I2C_START　　　　　 ；发启动信号
　　　　　　MOV　　 A， # DeviceaddressW ；调7113地址+写
　　　　　　ACALL　 I2C_SEND_1BYTE　　；发送7113地址及“写”命令
　　　　　　ACALL　 CHECK_ACK　　　　 ；检查7113的应答信号
　　　　　　JNB　　 I2C_ERROR, WR200　 ；应答正确，继续
WR100:　　ACALL　 I2C_STOP　　　　　　 ；应答不对，返回
　　　　　　RET
WR200:　　MOV　　 A, Subaddress　　　 ；调寄存器地址
　　　　　　ACALL　 I2C_SEND_1BYTE　　；发送寄存器地址
　　　　　　ACALL　 CHECK_ACK　　　　 ；检查7113的应答信号
　　　　　　JB　　　I2C_ERROR, WR100　 ；应答不对，返回
　　　　　　MOV　　 A, DATA_I2C　　　　；调准备写入的数据
　　　　　　ACALL　 I2C_SEND_1BYTE　　　；发送数据字节
　　　　　　ACALL　 CHECK_ACK
　　　　　　JB　　I2C_ERROR, WR100
　　　　　　ACALL　I2C_STOP　　　　　　；发停止信号
　　　　　　RET
；*******通过I2C总线读出某一寄存器的数据*********
I2C_READ:　 ACALL　I2C_START
　　　　　　　MOV　 A, # DeviceaddressW　；调7113地址，写入
　　　　　　　ACALL　 I2C_SEND_1BYTE
　　　　　　　ACALL　 CHECK_ACK
　　　　　　　JNB　　 I2C_ERROR, RD200
RD100:　　ACALL　 I2C_STOP
　　　　　RET
RD200:　　MOV　 A, Subaddress　　　　　 ；调要读的寄存器地址
　　　　　ACALL　 I2C_SEND_1BYTE　　; 发送寄存器地址字节
　　　　　ACALL　 CHECK_ACK
　　　　　JB　　　　I2C_ERROR, RD100
　　　　　ACALL　 I2C_START　　　　　　　；重发起动信号
　　　　　MOV　　A, # DeviceaddressR　　；调7113地址，读
　　　　　ACALL　 I2C_SEND_1BYTE
　　　　　ACALL　 CHECK_ACK
　　　　　JB　　　 I2C_ERROR, RD100
　　　　　ACALL　 I2C_RECEIVE_1BYTE ；接收读出的数据
　　　　　MOV　　DATA_I2C,A　　　　　；读出数据转存
　　　　　ACALL　 SEND_NOACK　　　　　；发送非应答位
　　　　　ACALL　 I2C_STOP　　　　　　 ；停止
　　　　　RET
；***************初始化7113，配置各寄存器************************
INIT_SAA7113:　　 MOＶ　DPTR, #SAA7113_Subaddress
　　　　　　　　MOV　R7, #28
INIT100:　　　　MOV　A, #0
　　　　　　　　MOV　C A, @A+DPTR
　　　　　　　　MOV　Subaddress,　 A　　；调寄存器地址
　　　　　　　　MOV　A,#28
　　　　　　　　MOVC　 A, @A+DPTR
　　　　　　　　MOV　DATA_I2C, A　　 ；调寄存器配置数据
　　　　　　　　INC 　DPTR
　　　　　　　　ACALL　I2C_WRITE　　；配置1个寄存器
　　　　　　　　JＢ　I2C_ERROR, INIT200
　　　　　　　　DJNZ　R7,INIT100
INIT200:　　　　RET
；***************SAA7113寄存器初始化配置数据**********************
SAA7113_Subaddress:
DB 01H,02H,03H,04H,05H,06H,07H,08H,09H,0AH,0BH,0CH,0DH,0EH
DB 0FH,10H,11H,12H,13H,15H,16H,17H,40H,58H,59H,5AH,5BH,5EH
　　；共28个
I2C_REG_VALUE_AI11:
DB 08H,0C0H,33H,00H,00H,0EBH,0E0H,0B8H,01H,7EH,46H,43H,01H,01H
DB 0FH,00H,0CH,0A7H,00H,00H,00H,00H,02H,00H,54H,07H,80H,00H
；*************对SAA7113某一寄存器的改写与读出*******************
WRITE_READ:　　　MOV　 Subaddress, #0AH　 ; 设寄存器地址为0AH
　　　　　　　　　　MOV　 DATA_I2C, #88H　 ；改寄存器的值为88H
　　　　　　　　　　ACALL　I2C_WRITE　　 ；改写
　　　　　　　　　　ACALL　I2C_READ　　 ；读出
结语
　　SAA7113在很多产品中都可以应用，但其初始化与控制的原理都一样，本文中的程序段经过实际应用可以保证7113正常工作，其寄存器设置参数与控制方法可以被借鉴或直接应用。
参考文献
1．陈露晨主编. 计算机通信接口技术. 成都：电子科技大学出版社，1999
2．张洪润主编. 单片机应用技术教程. 北京：清华大学出版社，1997
3．SAA7113H Product specification / Data sheet . PHILIPS, 1999