專利名稱：一種數(shù)字圖像傳輸及轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字圖像傳輸與轉(zhuǎn)換裝置，具體的說是將計(jì)算機(jī)內(nèi)存的數(shù)字圖像轉(zhuǎn)換成視頻信號(hào)傳輸給外設(shè)的裝置。
現(xiàn)有技術(shù)中，已存在有基于VAX機(jī)、PC總線及其它總線的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置通過控制器及圖像存儲(chǔ)器將圖像轉(zhuǎn)換成視頻信號(hào)，但其通用性較差，并且其接口、集成度均不能滿足要求，轉(zhuǎn)換器內(nèi)所采用的芯片也已過時(shí)，體積較大，不適合體積要求小的場(chǎng)合。
本實(shí)用新型的目的是提供一種基于SCSI接口的，可輸出不同制式視頻信號(hào)的圖像傳輸與轉(zhuǎn)換裝置。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種由控制器1(SCSI控制器)及圖像緩存處理器2(Image BufferProcessor)IBP組成的圖像傳輸與轉(zhuǎn)換裝置，該裝置的輸入端與影像設(shè)備計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的SCSI接口相連接，SCSI控制電路負(fù)責(zé)完成SCSI協(xié)議，保證圖像數(shù)據(jù)從主計(jì)算機(jī)上通過SCSI口傳送給圖像緩存處理器IBP，圖像數(shù)據(jù)通過圖形處理器傳送到視頻存儲(chǔ)器、視頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器，將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備可接收的標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于本裝置的接口采用SCSI口，可聯(lián)接于任何配置SCSI接口的計(jì)算機(jī)，通用性增強(qiáng)，數(shù)傳率加快，采用可編程器件，集成度提高，可靠性提高，體積小，易于安裝及維護(hù)。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
附

圖1是本裝置的結(jié)構(gòu)框圖附圖2是SCSI控制器的原理圖。
附圖3是圖像緩存處理器的原理圖。
附圖4是圖像緩存處理器的原理框圖。
附圖5是圖像緩存處理器的FPGA內(nèi)部電原理圖。
在圖1中，由SCSI控制器1及圖像緩存處理器2組成了圖像傳輸與轉(zhuǎn)換裝置，在SCSI控制器1上有一個(gè)SCSI插座3(25×2)與主計(jì)算機(jī)的SCSI相連，有一個(gè)IBP插座4(10×2)與圖像緩存處理器2對(duì)接，SCSI控制單元電路的功能是將主計(jì)算機(jī)工作站上的數(shù)字圖像傳送給IBP板，圖像數(shù)據(jù)信號(hào)通過IBP板的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換后將圖像轉(zhuǎn)換成外設(shè)可接收的標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)，并通過一個(gè)視頻插座5(75歐同軸電纜)與外設(shè)相連接。
在圖2中，由SCSI專用芯片NCR53C94(1.1)，高速單片微機(jī)DS80C320(1.2)及相應(yīng)的接口電路組成的SCSI控制器1，整個(gè)系統(tǒng)集成在一塊PCB2板上。其原理是作為SCSI設(shè)備，必須遵循ANSI X3.131協(xié)議，它制定了SCSI總線的階段，條件及消息系統(tǒng)等規(guī)約，每個(gè)階段都有各自的產(chǎn)生條件與時(shí)序要求，我們選用專用的SCSI IC來保證它們的時(shí)序正確，執(zhí)行其命令來控制每個(gè)階段的產(chǎn)生，SCSI傳送命令以CDB(COMMAND DESCRIPTION BLOCK)的形式進(jìn)行的，當(dāng)SCSI控制單元電路接受到了CDB后，即按命令格式進(jìn)行翻譯命令，然后加以執(zhí)行，數(shù)據(jù)傳送完畢后，根據(jù)執(zhí)行情況進(jìn)入狀態(tài)階段和消息階段，最后又返回到總線空閑階段。
SCSI控制器1所選用的NCR53C94(1.1)作為SCSI接口控制芯片是用于SCSI接口的常規(guī)專用芯片，它能在硬件上保證與SCSI總線的連接以及時(shí)序上的配合，本電路中SCSI專用芯片NCR53C94(1.1)通過SCSI 50pin電纜與工作站相連，DS80C320(1.2)作為高速單片微機(jī)CPU，通過數(shù)據(jù)總線、地址總線，控制總線這三總線與SCSI專用芯片(1.1)相連，CPU(1.2)負(fù)責(zé)對(duì)SCSI控制器1和圖像緩存處理器2的初始化，自診斷，控制SCSI協(xié)議的實(shí)現(xiàn)，翻譯CDB，并執(zhí)行命令，CPU(1.2)通過三總線，將圖像數(shù)據(jù)傳送給圖像緩存處理器2。串行MC1488(1.3)，MC1489(1.4)的作用是把本控制器的自測(cè)試結(jié)果通過串行口輸出到外接監(jiān)視器上，TTL到RS232電平的轉(zhuǎn)換就是用串行MC1488和MC1489來實(shí)現(xiàn)的，驅(qū)動(dòng)器74LS245(1.5)是一個(gè)反向驅(qū)動(dòng)器，它負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)LED和RESET信號(hào)，鎖存器INTEL8282(1.6)是CPU的地址鎖存器，程序存儲(chǔ)器2764(1.7)的作用是將SCSI控制器的程序存放在這里。
圖3所示的圖像緩存處理器2原理圖中，由圖形處理器TMS34010(2.1)，視頻存儲(chǔ)器TMS44C251(2.2)，視頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADV478(2.3)及相應(yīng)的接口電路組成的圖像緩存處理器2，其中接口電路用一片現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列實(shí)現(xiàn)，整個(gè)系統(tǒng)集成在一塊PCB1板上，主機(jī)通過SCSI接口初始化圖形處理器(2.1)的I/O寄存器，以設(shè)定圖像掃描方式，行同步、場(chǎng)同步周期及脈寬，控制VRAM(2.2)的數(shù)據(jù)輸出時(shí)序以實(shí)現(xiàn)屏幕刷新，局部總線接口實(shí)現(xiàn)VRAM(2.2)及D/A(2.1)的統(tǒng)一編址，初始化D/A(2.3)的輸出查找表(LUT)，主機(jī)將672×512×8的圖像陣列數(shù)據(jù)通過圖形處理器GSP(2.1)傳送至視頻存儲(chǔ)器VRAM(2.2)并進(jìn)行屏幕刷新。系統(tǒng)各模塊的功能包括圖形處理器GSP(2.1)包括一個(gè)完全可編程的32位通用處理器，具有128M字節(jié)地址空間，可編程CRT控制，直接與通用DRAM及VRAM接口，有自動(dòng)CRT顯示刷新功能，直接與主機(jī)通訊的主機(jī)接口，GSP(2.1)的CRT控制器經(jīng)編程產(chǎn)生行同步，幀同步，消隱信號(hào)及屏幕刷新地址，GSP(2.1)對(duì)D/A(2.3)的輸出查找表LUT進(jìn)行初始化，通過GSP(2.1)的主機(jī)接口及局部接口將主機(jī)的圖像數(shù)據(jù)傳送至局部幀存，GSP(2.1)控制視頻存儲(chǔ)器VRAM(2.2)進(jìn)行屏幕刷新。
圖形處理器(2.1)的主機(jī)接口為主機(jī)數(shù)據(jù)存取提供了4個(gè)16位可編程寄存器，這些寄存器既可由主機(jī)讀寫，也可由GSP(2.1)讀寫，通過這一接口，主機(jī)和GSP(2.1)之間可以傳送命令，狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)，GSP(2.1)局部存儲(chǔ)器接口由一個(gè)三路復(fù)用的地址數(shù)據(jù)總線及相應(yīng)的控制信號(hào)組成，支持存儲(chǔ)器讀寫、屏幕刷新、VRAM(2.2)刷新等存儲(chǔ)器周期，存儲(chǔ)器周期中，行地址、列地址、數(shù)據(jù)送到同一物理總線上。
視頻存儲(chǔ)器VRAM(2.2)是專為計(jì)算機(jī)視頻顯示而設(shè)計(jì)的一種新型雙端口存儲(chǔ)器，本電路采用TMS44C251，它有兩個(gè)存取端口一個(gè)是普通的DRAM存取口，用于GSP(2.1)對(duì)其進(jìn)行讀寫；另一個(gè)是串行存取口，用于高速視頻數(shù)據(jù)的讀寫，如顯示、圖像采樣等，VRAM(2.2)的串行端口包括可存放一行數(shù)據(jù)的移位寄存器，可用移位時(shí)鐘高速移入或移出數(shù)據(jù)而不影響并行端口的存取，移位寄存器與VRAM(2.2)傳送周期，其具體實(shí)現(xiàn)方式由GSP(2.1)向并行存取口發(fā)一個(gè)普通的存取周期，同時(shí)置VRAM(2.2)傳送周期信號(hào)TR有效即可。
本電路采用ADV478(2.3)為視頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其工作頻率高達(dá)80MHZ，轉(zhuǎn)換位數(shù)為8bit，輸出信號(hào)與RS-343A/RS-170兼容，消隱脈沖電平可編程，視頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器(2.3)內(nèi)部有一個(gè)256×24的彩色查找表(R.G.B)，并帶3路8bit視頻D/A轉(zhuǎn)換器，ADV478(2.3)正常工作前，其內(nèi)部的彩色查找表須初始化，以確定輸入--輸出關(guān)系，在本電路中，輸入--輸出關(guān)系是線性的。參見附圖4。
在圖像緩存處理器2中，采用了新技術(shù)--可編程門陣列FPGA，大大提高了系統(tǒng)的集成度及設(shè)計(jì)效率，本設(shè)計(jì)把除74LS244(2.5)，74LS245(2.6)的所有分立器件用一片F(xiàn)PGA來實(shí)現(xiàn)，如圖5所示。本電路FPGA內(nèi)部包含了以下功能電路(1)GSP(2.1)的局部總線接口電路；(2)視頻存儲(chǔ)器VRAM(2.2)的屏幕刷新控制電路。局部存儲(chǔ)器由VRAM0及VRAM1組成，本局部總線對(duì)VRAM0，VRAM1及視頻D/A(2.3)進(jìn)行地址分配，并實(shí)現(xiàn)VRAM0，VRAM1，D/A(2.3)進(jìn)行讀寫操作；屏幕刷新控制電路實(shí)現(xiàn)以下操作讀/寫周期內(nèi)，由RAS區(qū)分VRAM0，VRAM1；視頻顯示刷新過程，GSP(2.1)向VRAM0，VRAM1同時(shí)發(fā)一個(gè)傳送周期信號(hào)，將同一行的顯示數(shù)據(jù)放入各自串行移位寄存器(發(fā)生在行消隱周期內(nèi))；以消隱電平作為移位計(jì)數(shù)器的復(fù)位信號(hào)，對(duì)移位時(shí)鐘計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值＜512時(shí)，移位時(shí)鐘控制VRAM0逐點(diǎn)移出顯示，當(dāng)計(jì)數(shù)值＞512時(shí)，移位時(shí)鐘控制VRAM1逐點(diǎn)移出顯示。本電路選用了XC3042PC84(2.4)芯片，來取代傳統(tǒng)的分立器件，大大縮小了體積。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字圖像傳輸與轉(zhuǎn)換裝置，它是由控制器(1)及圖像緩存處理器(2)組成，其特征在于該裝置的輸入端通過控制器(1)的SCSI插座(3)與影像設(shè)備計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的SCSI接口相連，控制器(1)負(fù)責(zé)完成SCSI協(xié)議，保證圖像數(shù)據(jù)從主計(jì)算機(jī)上通過SCSI傳送給圖像緩存處理器(2)，圖像數(shù)據(jù)通過圖形處理器傳送到視頻存儲(chǔ)器、視頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器，將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備可接收的標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)，并通過一個(gè)視頻插座(5)與外設(shè)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字圖像傳輸與轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于控制器(1)由SCSI專用芯片NCR53C94(1.1)、高速單片微機(jī)DS80C320(1.2)及相應(yīng)的接口電路組成，SCSI專用芯片(1.1)作為SCSI接口控制芯片，保證與SCSI總線的連接以及時(shí)序上的配合，DS80C320(1.2)作為高速單片微機(jī)CPU，負(fù)責(zé)對(duì)控制器(1)的NCR53C94(1.1)和圖像緩存處理器(2)的初始化，自診斷，控制SCSI協(xié)議的實(shí)現(xiàn)，CPU(1.2)通過地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線傳送圖像數(shù)據(jù)給圖像緩存處理器，本控制電路的自測(cè)試結(jié)果通過串行口輸出到外接監(jiān)視器上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字圖像傳輸及轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于圖像緩存處理器(2)包括圖形處理器TMS34010(2.1)、視頻存儲(chǔ)器TMS44C251(2.2)、視頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADV478(2.3)及相應(yīng)的接口電路，主機(jī)通過SCSI接口初始化圖形處理器TMS34010(2.1)的I/O寄存器，以設(shè)定圖像掃描方式，行同步、場(chǎng)同步周期及脈寬，控制VRAM(2.2)的數(shù)據(jù)輸出時(shí)序，以實(shí)現(xiàn)屏幕刷新，通過圖形處理器(2.1)的主機(jī)接口，主機(jī)和圖形處理器(2.1)之間可以傳送命令，狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)，圖形處理器(2.1)的局部存儲(chǔ)器接口由一個(gè)三路復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線以及相應(yīng)的控制信號(hào)組成，支持存儲(chǔ)器讀寫，屏幕刷新等存儲(chǔ)器周期，存儲(chǔ)器周期中，行地址、列地址、數(shù)據(jù)送到同一物理總線上，圖形處理器(2.1)的局部接口與局部總線接口相連，通過局部總線接口來實(shí)現(xiàn)視頻存儲(chǔ)器VRAM(2.2)及視頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A(2.3)的統(tǒng)一編址，初始化D/A(2.3)的輸出查找表，主機(jī)將圖像陣列數(shù)據(jù)通過圖形處理器GSP(2.1)傳送VRAM(2.2)并進(jìn)行屏幕刷新。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字圖像傳輸與轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于圖像緩存處理器中相應(yīng)的接口電路用一片現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA實(shí)現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字圖像傳輸與轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于FPGA所選用的芯片為XC3042PC84(2.4)。
專利摘要一種基于SCSI接口的，可輸出不同制式視頻信號(hào)的數(shù)字圖像傳輸與轉(zhuǎn)換裝置，它由SCSI控制器、圖像緩存處理器所組成，該裝置的輸入端與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的SCSI接口相連，SCSI控制器負(fù)責(zé)完成SCSI協(xié)議，保證圖像數(shù)據(jù)從主計(jì)算機(jī)上通過SCSI口傳送給圖像緩存處理器，圖像緩存處理器將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成所需制式的視頻信號(hào)，本裝置的優(yōu)點(diǎn)是接口采用SCSI口，通用性增強(qiáng)，采用可編程器件，集成度提高，體積小，易于安裝及維護(hù)。
文檔編號(hào)G06F3/00GK2221798SQ9421718
公開日1996年3月6日 申請(qǐng)日期1994年7月9日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月9日
發(fā)明者韋啟航, 嚴(yán)凱, 謝菲 申請(qǐng)人:深圳安科高技術(shù)有限公司