摘要：介绍了基于AM-209M芯片的16画面分割器的系统组成。给出了通过AT89C55单片机对16路视频输入画面进行实时监控的各部分设计方案，同时给出了硬件组成和软件实现程序。
关键词：AM-209M 16画面分割器 AT89C55
目前，在电视台、银行、商场、仓库等场所常常需要对多路视频信号进行实时监测、处理。而视频画面分割器正好可将多路视频信号合成显示在一个画面上，是视频监测系统的核心部分。
本文介绍的基于AM-209M芯片的视频多画面分割器具有以下特点：
·可同时监测16路视频信号；
·具有多画面和画中画、画外画显示功能；
·具有画面盲检测功能；
·具有时间、位图及字幕显示功能；
·可以通过按键现场控制，也可以通过远程RS-485接口来进行控制；
·可以随时更新和保存系统配置，可改变系统功能和技术参数；
·系统稳定可靠，实时处理，对掉电、死机等异常现象具有复位功能。
整个系统包括硬件和软件两部分，其中硬件包括编码、数字视频处理、解码和单片机控制等。
1 系统组成
16画面分割器由16路视频解码、多画面处理、视频编码以及AT89C55系统控制、人机接口等部分组成。图1所示是一个16画面分割器的组成框图。图中，视频输入1～16是系统的复合视频输入信号（CVBS）或分离视频S-VIDEO信号，这些信号通过视频解码器SAA7113（A/D）可转换成标准的CCIR656 YUV 4：2：2格式数据。视频多画面处理器AM-209M主要用来对视频解码器SAA7113的输出信号进行混合处理，并将处理后的信号送入视频编码器SAA7121（D/A），以将其还原成视频模拟信号CVBS送显示器输出。
2 视频信号处理
2．1 视频编码
SAA7113数字视频解码器用来把复合视频输入信号CVBS或分离视频信号S-VIDEO解码成标准ITU 656 YUV 4：2：2格式的8位数据，SAA7113支持NTSC、PAL制式，可自动监测50Hz、60Hz场频信号，并可在PAL制式和NTSC制式下自动转换。芯片内部有亮度、色调、色饱和度控制电路，并提供有I2C总线接口，本系统通过I2C总线配置SAA7113。
系统由16片SAA7113组成16路视频输入通道。并将AT89C55单片机的P1[0：7]分别连接到16片SAA7113的SDA引脚，每个IO线连接两个SAA7113（SAA7113芯片有两个I2C总器件地址，当26脚悬空时，地址为0x48；当26脚通过一个3.3kΩ电阻上拉到3.3V时，器件地址为0x4A）。解码数据输出端VPO[7：0]接在视频画面分割芯片AM-209M的Camera_n_vdin [7:0]数据线上，n∈(1,2...,8)，同时将通道1～8解调数据输出接在主片（master）上，通道9～16解码数据输出接在从片（slave）上。
2．2 多画面处理芯片AM-209M
AM-209M是一种带有记录、运动检测和回放等功能的多画面实时处理芯片，其主要特点如下：
·支持CCIR 656YUV 4：2：2编解码数据格式；
·支持多画面、画中画、画外画处理模式；
·字符、位图可编程显示；
·支持NTSC、PAL、SECAM视频信号；
·单芯片可进行9通道画面实时显示（30桢/秒），两芯片可连接16通道画面并实现实时显示（30桢/秒）；
·两个独立数据输出通道：监视和记录道；
·有画面物体移动检测功能；
·外部字体可通过嵌入式字体RAM（64字符）进行编程；
·监视输入盲检测功能；
·通道信息的存取和控制通过8位并行数据接口来实现。
AT89C55单片机通过并口向AM-209M发送控制命令，以改变当前的输出状态。AM-209M芯片有2个16Mbit SDRAM芯片接口，一个用做显示数据缓存，一个用做记录缓存。同时芯片内部还有SDRAM读写操作控制逻辑，因而无需外部控制。有两个编码芯片接口，每个芯片接口都包含8个数据线和1位clock信号线，输出则是多个视频输入混合处理后的CCIR 656格式数据。其内部结构框图如图2所示。
b.基于两片AM-209M的主从式结构
当用AM-209M实现16画面分割器时，可用两芯片组成16个输入通道以构成主从式结构，主片的slave管脚接地，从片的slave管脚接VCC，主片的记录通道信号线rec_vdout[7:0]连接到从片监视信号线mon_vdout[7：0]，主片1的监视输出通道mon_vdout[7:0]作为视频画面分割器的监视输出，从片的记录输出通道rec_vdout[7:0]作为分割器的记录输出。主从芯片的运动检测信号motion_intr可以共同连接到AT89C55单片机的P3.2脚以作为外部中断INT0输入。场同步中断信号mpout则可共同连接到P3.3以作为外部中断INT1输入。其它信号线的连接方法见图3所示。两片AM-208M最多可组成16个画面。速度为30帧/秒，基本能满足实时播放要求。
2．3 视频编码
SAA7121是视频编码芯片，主要功能是把标准YCbCr(CCIR 656)或者MPEG格式数据编码成复合视频输入信号（CVBS）或分离视频信号S-VIDEO。SAA7121支持NTSC-M、PAL B/G和子标准，并具有Y、C和CVBS三个信号的数模转换器。基本编码函数由副载波生成、彩色调制和同步信号内插组成。SAA7121提供有I2C总线接口，可按主动方式或从动方式工作。本系统通道I2C接口来对SAA7121进行配置。
3 单片机控制电路
基于单片机的控制电路如图4所示。该电路主要完成以下功能：与PC机串行通信 以完成命令和数据传输；通过8位并行接口读写AM-209M；通过I2C总线读写SAA7113和SAA7121；保存、更新系统配置数据；通过键控功能及键盘命令切换系统的当前状态。
本系统所选用的AT89C55是Atmel公司的8位CMOS单片机，该芯片与MCS-51系列单片机兼容，并带20K字节的片内Flash程序存储器和256字节的内部数据存储器及三个16位定时器。
系统接口电路主要由MAX488（RS-485收发器）构成。因此RS-485标准不仅与RS-232兼容，而且适合远距离数据传输。
系统键盘有8个按键，通过串行移位74LS164芯片与AT89C55单片机相连。P2.4是按键LED指示信号，P2.5是74LS164串行移位时钟信号，P2.6是键盘输出信号，P2.7是键盘输入判断信号。系统初始化时，P2.4为1，LED处于熄灭状态，P2.5、P2.6都为0，QA-QH为0状态，此时P2.7的输入状态为1。系统键控原理图如图5所示。
图5
4 软件设计