摘要：介紹一種以單片機(jī)為主控ｃｐｕ的嵌入式視頻切換器，簡(jiǎn)述其工作過程、硬件構(gòu)成、軟件設(shè)計(jì)。該切換器已成功地應(yīng)用于湖南省地縣電視會(huì)議系統(tǒng)中，實(shí)際應(yīng)用表明，切換器工作可靠、成本低廉，具有很強(qiáng)的通用性和很高的實(shí)用價(jià)值。該切換器亦可用于普通的多媒體監(jiān)控系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：８９ｃ５１單片機(jī) 視頻切換 嵌入式 ｉ２ｃ總線

隨著多媒體通信技術(shù)的迅速發(fā)展，會(huì)議電視的理論研究和實(shí)用系統(tǒng)研制也得到了迅速發(fā)展。近年來，我國(guó)的會(huì)議電視業(yè)務(wù)也以超出人們想象的速度得到推廣應(yīng)用。視頻矩陣切換電路是會(huì)議電視系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。要求具有以下功能：

·具有與多媒體電腦通訊的功能�？筛鶕�(jù)實(shí)際安裝的不同需要，提供可選的通訊接口。

·對(duì)主機(jī)發(fā)送的命令具有分析、判斷、處理的功能。

·具有上電、掉電和死機(jī)等異常情況下的自恢復(fù)能力。

·對(duì)系統(tǒng)配置的更新具有保存的功能。當(dāng)上級(jí)控制命令對(duì)系統(tǒng)更改成功時(shí)，能及時(shí)保存所更改的信息。

考慮到該部分電路在系統(tǒng)中的獨(dú)立性和功能要求，決定選用８９ｃ５１單片機(jī)作為主控ｃｐｕ實(shí)現(xiàn)嵌入式的視頻矩陣切換；視頻切換電路則根據(jù)視頻通道的多少，可選用 ｍａｘ４５９、ａｄ８１１１等不同的視頻矩陣切換芯片。

1 硬件構(gòu)成

硬件電路主要由單片機(jī)控制器、矩陣切換電路、通訊接口、ｉ２ｃ總線數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、看門狗電路及其它外圍電路組成。框圖如圖１所示。

1.1 單片機(jī)控制器

８９ｃ５１單片機(jī)是ａｔｍｅｌ公司生產(chǎn)的８位單片機(jī)，采用ｃｍｏｓ工藝，與ｉｎｔｅｌ的８０５１單片機(jī)在管腳功能上完全兼容。該控制器采用ｐ０口作為矩陣切換數(shù)據(jù)的輸出口；ｐ１口用來對(duì)矩陣切換發(fā)出／ｕｐｄａｔｅ、／ｃｅ等控制命令；ｐ２口用來設(shè)置該控制器在整個(gè)會(huì)議電視系統(tǒng)中的地址。由硬件來設(shè)置控制器的地址可以增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，方便軟件的設(shè)計(jì)。

1.2 通訊接口部分

通訊接口可以根據(jù)實(shí)際安裝的不同需要，提供ｒｓ－２３２標(biāo)準(zhǔn)和ｒｓ－４８５標(biāo)準(zhǔn)，其波特率可由用戶編程設(shè)定。這部分電路主要由ｍａｘ２０２ｅ（＋５ｖ ｒｓ－２３２接收發(fā)送器）、ｍａｘ４９１和光電耦合器件６ｎ１３７構(gòu)成。

1.3 復(fù)位與看門狗電路

采用ｍａｘ８１３ｌ作為電源監(jiān)視和看門狗電路。當(dāng)電源上電、掉電時(shí)，該芯片都可提供復(fù)位電平，并且當(dāng)其ｗｄｉ管腳不能采集到翻轉(zhuǎn)信號(hào)時(shí)，就會(huì)發(fā)送２００ｍｓ的復(fù)位脈沖。單片機(jī)控制器采用ｐ３．２腳定時(shí)向看門狗電路發(fā)送電壓翻轉(zhuǎn)信號(hào)，以示系統(tǒng)正常工作。當(dāng)由于外部干擾或其他原因?qū)е滤罊C(jī)時(shí)，看門狗電路會(huì)自動(dòng)發(fā)出復(fù)位信號(hào)。

1.4 ｉ２ｃ總線數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

ｉ２ｃ總線是由ｐｈｉｌｉｐｓ公司提出的串行通訊接口規(guī)范，使用串行數(shù)據(jù)線（ｓｄａ）和串行時(shí)鐘線（ｓｃｌ）來進(jìn)行主從器件之間的數(shù)據(jù)傳輸。ｉ２ｃ總線上的數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)１００ｋｂｉｔ／ｓ，快速方式下可達(dá)４００ｋｂｉｔ／ｓ。在ｉ２ｃ總線傳輸中，開始和停止條件定義如下：當(dāng)ｓｃｌ為高時(shí)，ｓｄａ由高變?yōu)榈蜑殚_始條件；當(dāng)ｓｃｌ為高時(shí)，ｓｄａ由低變?yōu)楦邽橥Ｖ箺l件（如圖２）。ｓｄａｈ和ｓｃｌ都是雙向傳輸線，ｓｄａ線上的數(shù)據(jù)在時(shí)鐘高期間必須是穩(wěn)定的，只有當(dāng)ｓｃｌ線上的時(shí)鐘信號(hào)為低時(shí)，數(shù)據(jù)線上的狀態(tài)才可以改變（如圖３）。輸出到ｓｄａ線上的每一個(gè)字節(jié)必須是８位，每次傳輸?shù)淖止?jié)不受限制，每個(gè)字節(jié)必須有一個(gè)應(yīng)答位。

在該控制器中，采用的串行ｅ２ｐｒｏｍ芯片是ｘ２４ｃ０４，ｓｃｌ和ｓｄａ分別接單片機(jī)的ｐ３．６和ｐ３．７腳數(shù)據(jù)的讀寫完全由軟件控制。

1.5 矩陣切換電路

矩陣切換電