CN103237190B - 一种vga信号转hdmi信号转换器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于多媒体技术领域，提供了一种VGA信号转HDMI信号转换器，包括模拟VGA视频信号输入、模拟音频信号输入、TMDS差分信号输出、视频信号转换模块、音频信号转换模块、HDMI视频格式转换及HDCP解码模块和储存信号处理器等。本发明的主要优点在于着重解决了不同显卡分辨率的识别，更好的进行了信号校正和转换，主要采用了外置存储常见显卡的参数特征来进行自动辨识和校正的方法，很好的解决了某些显卡的分辨率转换的盲区问题，自带模数转换自动补偿功能可有效抑制色彩非平衡抖动以及错配。
Description
技术领域
本发明属于多媒体技术领域，涉及一种VGA信号转HDMI信号转换器，尤其涉及一种自动识别显卡分辨率和自带HDCP信息处理的VGA信号转HDMI信号转换器。
背景技术
目前随着带有高清数字接口的电视迅速普及，多媒体音视频领域快速发展，越来越多的需要将视频信号从带有VGA输出接口的电脑主机、笔记本电脑、家庭DVD、家庭游戏机等设备链接到大屏幕电视机、投影机等高清显示设备上，现有的一些转换器在转换时会对某些显卡的产生不兼容现象，不同显卡的分辨率在转换时存在着盲区问题，因此需要研发了一种可自动识别显卡分辨率信息并与之相匹配的转换器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种VGA信号转HDMI信号的转换器，本转换器着重解决了不同显卡分辨率的识别，更好的进行了信号校正和转换，主要采用了外置存储常见显卡的参数特征来进行自动辨识和校正的方法，很好的解决了某些显卡的分辨率转换的盲区问题。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种VGA信号转HDMI信号转换器，其特征在于，包括模拟VGA视频信号输入、模拟音频信号输入、TMDS差分信号输出、视频信号转换模块、音频信号转换模块、HDMI视频格式转换及HDCP解码模块和储存信号处理器，所述的模拟音频信号输入和HDMI视频格式转换及HDCP解码模块连接，HDMI视频格式转换及HDCP解码模块与TMDS差分信号输出连接，所述的视频信号转换模块包括嵌位控制器、视频自动增益控制器、模数转换器、视频捕捉器以及色彩转换器，所述的嵌位控制器、模数转换器和视频自动增益控制器依次循环连接，嵌位控制器与模拟VGA视频信号输入连接，模数转换器与视频捕捉器连接，视频捕捉器通过色彩转换器与HDMI视频格式转换及HDCP解码模块连接，所述的储存信号处理器在检测到有模拟VGA视频信号输入时通过I2C数据总线总线配置视频信号转换模块和HDMI视频格式转换及HDCP解码模块相应的设置，使TMDS差分信号输出最优化。
为优化上述方案采取的措施具体包括：
在上述的一种VGA信号转HDMI信号转换器中,所述的模拟VGA视频信号输入主要包括3路模拟输入的RGB信号、行同步信号以及垂直同步信号，所述的3路模拟输入的RGB信号输入到嵌位控制器、模数转换器和视频自动增益控制器中，并经视频自动增益控制器程控增益、锁相环以及嵌位控制后将VGA模拟输入的RGB信号转换为8位数字信号,所述的行同步信号以及垂直同步信号经同步处理和时钟产生后与转换后的8位数字信号一起输送到视频捕捉器上。
在上述的一种VGA信号转HDMI信号转换器中，所述的音频信号转换模块包括低频滤波器、音频自动增益控制器、数字抽选过滤器、高通滤波器以及音频信号捕捉器，所述的模拟音频信号输入与低频滤波器连接，音频自动增益控制器循环连接在低频滤波器上，低频滤波器、数字抽选过滤器、高通滤波器依次连接，所述的高通滤波器输出音频串行信号到音频信号捕捉器上，音频信号捕捉器与HDMI视频格式转换及HDCP解码模块连接。
在上述的一种VGA信号转HDMI信号转换器中，该转换器还包括用于存放显卡参数信息的串行外部储存器，视频信号转换模块具有视频模数转换串行寄存器，HDMI视频格式转换及HDCP解码模块具有HDMI配置寄存器，所述的串行外部储存器与储存信号处理器连接，视频模数转换串行寄存器与HDMI配置寄存器均双向连接到储存信号处理器上。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、具有自动识别显卡参数、自动识别相应分辨率的功能，解决了分辨率识别问题的功能，将模拟输入转换为数字输出时可达到150MSPS，因此可支持1080P视频格式输出；
2、自带模数转换自动补偿功能可有效抑制色彩非平衡抖动以及错配；
3、完全遵从HDMI1.3和HDCP1.1，并且向后兼容DVI1.0，除了支持诸多格式，本芯片还可最多支持8路24位采样192KHz速率的I2S数字音频信号，另外还支持高达192kHz的S/PDIF输入信号，本转换器配置了HDCPROM，从而确保数字信号的安全传输；
4、转换器前端可支持长达15m的VGA信号输入，后端可支持长达15m的HDMI高清数字信号输出。
附图说明
图1是本VGA信号转HDMI信号转换器的工作连接图；
图2是本VGA信号转HDMI信号转换器的工作原理图；
图3是本VGA信号转HDMI信号转换器的外形结构示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
图中，模拟VGA视频信号输入1；模拟音频信号输入2；TMDS差分信号输出3；视频信号转换模块4；音频信号转换模块5；HDMI视频格式转换及HDCP解码模块6；储存信号处理器7；嵌位控制器8；视频自动增益控制器9；模数转换器10；视频捕捉器11；色彩转换器12；低频滤波器13；音频自动增益控制器14；数字抽选过滤器15；高通滤波器16；音频信号捕捉器17；串行外部储存器18；视频模数转换串行寄存器19；HDMI配置寄存器20。
如图1、图2以及图3所示，本VGA信号转HDMI信号转换器，包括模拟VGA视频信号输入1、模拟音频信号输入2、TMDS差分信号输出3、视频信号转换模块4、音频信号转换模块5、HDMI视频格式转换及HDCP解码模块6和储存信号处理器7，模拟音频信号输入2和HDMI视频格式转换及HDCP解码模块6连接，HDMI视频格式转换及HDCP解码模块6与TMDS差分信号输出3连接，模拟VGA视频信号输入1主要包括3路模拟输入的RGB信号、行同步信号以及垂直同步信号，这里前端的视频信号转换模块4主要采用CAT9883C芯片，通过CAT9883C芯片将VGA模拟输入的RGB信号转换为相应的8位数字信号，特别指出它将模拟输入转换为数字输出时可达到150MSPS，因此可支持1080P视频格式输出。
视频信号转换模块4(CAT9883C芯片)包括嵌位控制器8、视频自动增益控制器9、模数转换器10、视频捕捉器11以及色彩转换器12，嵌位控制器8、模数转换器10和视频自动增益控制器9依次循环连接，嵌位控制器8与模拟VGA视频信号1输入连接，模数转换器10与视频捕捉器11连接，视频捕捉器11通过色彩转换器12与HDMI视频格式转换及HDCP解码模块6连接，这里CAT9883C芯片集成了3个可程控增益、锁相环以及嵌位控制和具有补偿性能的模数转换器10；因此芯片自带模数转换自动补偿功能可有效抑制色彩非平衡抖动以及错配，HDMI视频格式转换及HDCP解码模块6是采用芯片CAT6611，其为一款高性能低成本的HDMI格式转换器，完全遵从HDMI1.3和HDCP1.1，并且向后兼容DVI1.0。
储存信号处理器7采用CS8955F芯片，储存信号处理器7在检测到有模拟VGA视频信号输入1时通过I2C数据总线总线配置视频信号转换模块4和HDMI视频格式转换及HDCP解码模块6相应的设置，使TMDS差分信号输出3最优化。
3路模拟输入的RGB信号输入到嵌位控制器8、模数转换器10和视频自动增益控制器9中，并经视频自动增益控制器9程控增益、锁相环以及嵌位控制后将VGA模拟输入的RGB信号转换为8位数字信号,行同步信号以及垂直同步信号经同步处理和时钟产生后与转换后的8位数字信号一起输送到视频捕捉器11上。
音频信号转换模块5采用CS5340芯片可以实现将模拟音频信号转换为相应的I2S数字信号，可最多支持8路24位采样192KHz速率的I2S数字音频信号，音频信号转换模块5(CS5340芯片)主要包括低频滤波器13、音频自动增益控制器14、数字抽选过滤器15、高通滤波器16以及音频信号捕捉器17，模拟音频信号输入2与低频滤波器13连接，音频自动增益控制器14循环连接在低频滤波器13上，低频滤波器13、数字抽选过滤器15、高通滤波器16依次连接，所述的高通滤波器16输出音频串行信号到音频信号捕捉器17上，音频信号捕捉器17与HDMI视频格式转换及HDCP解码模块6连接。
该转换器还包括用于存放显卡参数信息的串行外部储存器18，视频信号转换模块4具有视频模数转换串行寄存器19，HDMI视频格式转换及HDCP解码模块6具有HDMI配置寄存器20，串行外部储存器18与储存信号处理器7连接，视频模数转换串行寄存器19与HDMI配置寄存器20均双向连接到储存信号处理器7上。
本VGA信号转HDMI信号转换器的工作原理如下：
前端CAT9883C芯片---视频信号转换模块4解决将输入模拟视频信号转换为高精度数字信号；CS5340芯片--音频信号转换模块5实现将模拟音频信号转换为相应的I2S数字信号；CAT6611芯片---HDMI视频格式转换及HDCP解码模块6将数字音视频信号生成HDMI格式的数字信号；串行外部储存器18解决显卡参数信息的内容存放，当检测到有模拟VGA视频信号输入1时，CS8955F芯片---储存信号处理器7负责自动识别信号的输入发出命令信息给予信号指示，并通过I2C总线校验串行外部储存器18内相应的显卡参数信息，并通过I2C总线配置CAT9883C芯片中视频模数转换串行寄存器19的和CAT6611芯片中HDMI配置寄存器20的相应设置，使工作最优化，使之TMDS差分信号输出3最优化，TMDS差分信号输出3包括输入的“+”和“-”信号，在布线时需考虑高频信号传输特性，作相应的地包络处理，信号传输线需满足阻抗匹配的要求，信号发送强度符合相应的电磁兼容国际标准。
本VGA信号转HDMI信号转换器按以上设计后可以得到下列技术指标：
1、支持HDMI1.3规范，兼容HDMI1.1，HDCP1.1和DVI1.0规范；
2、支持像素频率65MHz到165MHz；
其中DTV分辨率支持：480i,576i,480p,576p,720p,1080i，1080p；
计算机分辨率支持：VGA,SVGA,XGA,SXGA,UXGA等。
3、支持数字视频标准：
24-bitRGB/YCbCr4:4:4；
16/20/24-bitYCbCr4:2:2；
8/10/12-bitYCbCr4:2:2(CCIR-656)；
12-bitdouble数据速率接口；
4、支持数字音频接口：音频采样频率支持32～192KHz；
采样长度：16～24位；
5、高达4个I2S接口，支持8通道音频信号；
6.兼容IEC60958和IEC61937标准；
7.集成了预编程的HDCP的密匙集；
8、外置了可存储校验的显卡参数信息；
9、纯硬件HDCPENGINE增加了运行的鲁棒性和安全性；
10、具有对输入信号和输出实时监视的功能。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神所定义的范围。
Claims (2)
1.一种VGA信号转HDMI信号转换器，其特征在于，包括模拟VGA视频信号输入(1)、模拟音频信号输入(2)、TMDS差分信号输出(3)、视频信号转换模块(4)、音频信号转换模块(5)、HDMI视频格式转换及HDCP解码模块(6)和储存信号处理器(7)，所述的模拟音频信号输入(2)和HDMI视频格式转换及HDCP解码模块(6)连接，HDMI视频格式转换及HDCP解码模块(6)与TMDS差分信号输出(3)连接，所述的视频信号转换模块(4)包括嵌位控制器(8)、视频自动增益控制器(9)、模数转换器(10)、视频捕捉器(11)以及色彩转换器(12)，所述的嵌位控制器(8)、模数转换器(10)和视频自动增益控制器(9)依次循环连接，嵌位控制器(8)与模拟VGA视频信号输入(1)连接，模数转换器(10)与视频捕捉器(11)连接，视频捕捉器(11)通过色彩转换器(12)与HDMI视频格式转换及HDCP解码模块(6)连接，所述的储存信号处理器(7)在检测到有模拟VGA视频信号输入(1)时通过I2C数据总线配置视频信号转换模块(4)和HDMI视频格式转换及HDCP解码模块(6)相应的设置，使TMDS差分信号输出(3)最优化；所述的模拟VGA视频信号输入(1)主要包括3路模拟输入的RGB信号、行同步信号以及垂直同步信号，所述的3路模拟输入的RGB信号输入到嵌位控制器(8)、模数转换器(10)和视频自动增益控制器(9)中，并经视频自动增益控制器(9)程控增益、锁相环以及嵌位控制后将VGA模拟输入的RGB信号转换为8位数字信号,所述的行同步信号以及垂直同步信号经同步处理和时钟产生后与转换后的8位数字信号一起输送到视频捕捉器(11)上；该转换器还包括用于存放显卡参数信息的串行外部储存器(18)，视频信号转换模块(4)具有视频模数转换串行寄存器(19)，HDMI视频格式转换及HDCP解码模块(6)具有HDMI配置寄存器(20)，所述的串行外部储存器(18)与储存信号处理器(7)连接，视频模数转换串行寄存器(19)与HDMI配置寄存器(20)均双向连接到储存信号处理器(7)上。
2.根据权利要求1所述的一种VGA信号转HDMI信号转换器，其特征在于，所述的音频信号转换模块(5)包括低频滤波器(13)、音频自动增益控制器(14)、数字抽选过滤器(15)、高通滤波器(16)以及音频信号捕捉器(17)，所述的模拟音频信号输入(2)与低频滤波器(13)连接，音频自动增益控制器(14)循环连接在低频滤波器(13)上，低频滤波器(13)、数字抽选过滤器(15)、高通滤波器(16)依次连接，所述的高通滤波器(16)输出音频串行信号到音频信号捕捉器(17)上，音频信号捕捉器(17)与HDMI视频格式转换及HDCP解码模块(6)连接。
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