裝備指揮技術(shù)學(xué)院 測量控制系 平聰慧 曾巒 張?zhí)炱?

摘 要：AL440B是由AVERLOGIC公司新近推出的一款高速大容量視頻幀存儲芯片。本文介紹了它的性能特點(diǎn)，分析了其功能與操作，最后通過目前已實(shí)現(xiàn)的視頻回放系統(tǒng)實(shí)例，詳細(xì)講解了AL440B高速緩沖與視頻格式轉(zhuǎn)換功能的實(shí)現(xiàn)。
    關(guān)鍵詞：視頻幀存儲；AL440B，；回放顯示；格式轉(zhuǎn)換

    引言

    AL440B是由AVERLOGIC推出的一款性價(jià)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)目前高分辨率視頻技術(shù)的發(fā)展。AL440B沿襲了AL422B的設(shè)計(jì)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，具有用戶可控的讀寫使能，輸入輸出使能及讀寫復(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，可以方便進(jìn)行總線擴(kuò)展。文章首先介紹AL440B的功能與操作，然后給出一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。

    芯片簡介

    芯片特點(diǎn)

⑴ AL440B的存儲體容量為4M位（512 8bits）。

⑵ 具有8位獨(dú)立讀寫端口，可擴(kuò)展總線。

⑶ 獨(dú)立且極性可控的讀寫有效、輸入輸出使能控制端口。

⑷ 異步讀寫時(shí)鐘，最高讀寫時(shí)鐘80MHz。

⑸ 內(nèi)部DRAM自刷新。

⑹ 支持窗口讀寫操作，I2C讀寫內(nèi)部寄存器。

⑺ 3.3V電源，兼容5V輸入信號。

    主要管腳功能及操作

IO[7:0]，DO[7:0]：8位數(shù)據(jù)輸入輸出。

RCLK， WCLK：讀寫數(shù)據(jù)時(shí)鐘。

WE：寫FIFO使能信號。WE有效，則在WCLK上升沿輸出數(shù)據(jù)，同時(shí)內(nèi)部指針自動加1。

IE：輸入使能信號。IE有效時(shí)，允許數(shù)據(jù)輸入；IE處于無效態(tài)時(shí)，數(shù)據(jù)
輸出端為高阻，此時(shí)若WE有效，內(nèi)部指針仍然自動加1。

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上升沿輸出數(shù)據(jù)，同時(shí)內(nèi)部指針自動加1。

OE：輸出使能信號。OE有效時(shí)，允許數(shù)據(jù)輸出；OE處于無效態(tài)時(shí)，數(shù)據(jù)輸出端為高阻，此時(shí)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輸出準(zhǔn)備好標(biāo)志位，說明FIFO是否已讀空。

IRDY：FIFO輸入準(zhǔn)備好標(biāo)志位，說明FIFO是否已寫滿。

/PLRTY：PLRTY決定了以上8個(gè)控制信號的有效極性。/PLRTY置高，以上
八個(gè)控制信號低有效；/PLRTY置低，以上八個(gè)控制信號高有效。

/RESET：復(fù)位管腳；復(fù)位操作至少要提供200 s負(fù)脈沖，系統(tǒng)復(fù)位后，各寄存器全部置零。

SDA，SCL：串行總線的數(shù)據(jù)線與時(shí)鐘線。

/SDAEN：串行總線使能控制信號。當(dāng)/SDAEN置低時(shí)，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(shí)序如表1、表2所示（/PLRTY=GND的時(shí)序略）。

表1：/PLRTY＝VDD時(shí)，F(xiàn)IFO的寫時(shí)序(略)

表2：/PLRTY＝VDD時(shí)，F(xiàn)IFO的讀時(shí)序(略)

注意：寫地址必須先于讀地址192個(gè)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(gè)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。讀寫命令格式如下：

寫：開始－>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：開始－>讀從地址－>應(yīng)答－>寄存器地址－>應(yīng)答－>開始－>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0－8191存儲區(qū)。

WXSIZE_L（H）：定義窗口寫水平方向?qū)挾龋秶?－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(shí)表示FIFO工作在Y-MIRROR模式，WSTRIDE應(yīng)大于等于WXSIZE。

WYSIZE_L（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0－1023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0－65535。

    WWCTRL：寫窗口功能模式選擇，其中No X-mirror No Y-mirror表示按照存儲區(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：讀窗口功能選擇。

     圖1給出AL440B寄存器配置與相關(guān)存儲區(qū)讀寫操作的關(guān)系圖（令FIFO工作于No X-mirror No Y-mirror模式，其它模式略）。

圖1 AL440B No X-mirror No Y-