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DATA SHEET 蔡生 18312533639 QQ:1520564389 GM7150BN/ GM7150BC 低功耗 NTSC/PAL 视频解码器 2014.4 成都振芯科技股份有限公司

成都振芯科技股份有限公司数据手册低功耗 NTSC/PAL 视频解码器 GM7150BN/GM7150BC GM7150BN/ GM7150BC 版本记录：1.5 当前版本时间：2015 年 12 月新旧版本改动比较：旧版文档页数 33 当前版本文档页数主题（和旧版本相比的主要变化） 33 推荐工作条件增加 1.8V 的描述如果您有技术、交付或价格方面的任何问题，请联系成都振芯科技股份有限公司的相关办公室或当地的代理商，或访问官方网站：http://www.corpro.cn 谢谢！蔡生 18312533639 QQ:1520564389 编制时间：2015 年 12 月由成都振芯科技股份有限公司发布发布地点：成都成都振芯科技股份有限公司版权所有

蔡生 18312533639 QQ:1520564389 成都振芯科技股份有限公司数据手册低功耗 NTSC/PAL 视频解码器 GM7150BN_BC 1 概述 GM7150 是一款 9 位视频输入预处理芯片，该芯片采用 CMOS 工艺，通过 I2C 总线与 PC 或 DSP 相连构成应用系统。它内部包含 1 个模拟处理通道，能实现 CVBS、S-Video 视频信号源选择、A/D 转换、自动钳位、自动增益控制（AGC）、时钟发生（CGC）、多制式解码、亮度/对比度/饱和度控制（BCS）。 2 特征 a） 1 个 30MSPS 9 位 A/D 转换器 b）支持 NTSC (M/J/4.43)，和 PAL (B/D/G/H/I/M/N/NC）的 CVBS、S-Video 视频解码 c） 2 个模拟视频输入端口供使用选择 d）可对芯片编程进行白峰（White peak）控制、自动增益控制、抗混叠滤波 e）可编程视频输出格式： -8bit 4:2:2 ITU-R BT.656 YCbCr，AV 码内嵌行、场同步信号 -8bit 4:2:2 ITU-R BT.601 YCbCr 和行、场同步信号输出 f）可编程 HSYNC/VSYNC 的输出位置、宽度及 FID 输出 g）可进行亮度、对比度、饱和度(BCS)控制 h）带有色度瞬态增强（CTI）、色度自动增益控制处理 i）自适应 2D-5 线梳状滤波器和色度陷波器 j）自动视频标准检测（NTSC/PAL）和切换 k）专利设计结构，能对弱信号、有噪声或不稳信号进行行、场锁定处理 l）采用 14.31818MHz 单一时钟频率晶体 m）片内时钟产生，内含 DDS、PLL 进行行锁系统时钟频率产生 n）实时状态控制 (RTC) 输出 o）带有 I2C 总线，400kbits/s 数据率 p）具有低功耗模式及上电复位操作 q） LQFP32 或 QFN32 封装 3 订购须知型号封装形式 GM7150BN LQFP32 GM7150BC QFN32 4 封装及引脚功能说明表 1 订购须知封装外形简述薄型四侧引脚扁平封装，32 引线，外形 7mm*7mm*1.4mm 四侧无引脚扁平封装，32 引线，外形 5mm*5mm*0.75mm 备注 GM7150 采用 LQFP32 或 QFN32 封装，如下图所示。 1

蔡生 18312533639 QQ:1520564389 成都振芯科技股份有限公司数据手册低功耗 NTSC/PAL 视频解码器 GM7150BN_BC D D V A _ H C 32 D N G A _ H C 31 M F E R 30 P F E R 29 N D P 28 Q E R T N I 27 I D V A 26 C N Y S H 25 GM7150 24 23 22 21 20 19 18 17 VSYNC/PALI FID/GLCO SDA SCL DVDD DGND YOUT0 YOUT1 AIP1A AIP1B PLL_AGND PLL_AVDD XTAL1 XTAL2 AGND RESETB 1 2 3 4 5 6 7 8 9 / P C L K S C L K 10 I O _ D V D D 11 Y O U T 7 12 Y O U T 6 13 Y O U T 5 14 Y O U T 4 15 16 Y O U T 3 Y O U T 2 图 1 GM7150 引脚排布图该芯片的各引脚功能描述见表 2：表 2 芯片引脚功能说明引脚号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 引脚名 AIP1A AIP1B PLL_AGND PLL_AVDD XTAL1/OSC XTAL2 AGND RESETB PCLK/SCLK IO_DVDD 方向 In In G P In Out G In Out P YOUT7/I2CSEL Inout YOUT6 YOUT5 YOUT4 Out Out Out 说明 CVBS/Y 模拟视频输入 CVBS/C 模拟视频输入模拟 PLL1.8V 接地模拟 PLL1.8V 电源晶振输入晶振输出模拟 1.8V 接地复位信号：在 PDN＝1 时才可用 0：复位状态 1：工作状态像素时钟或行锁时钟输出 3.3V/1.8V 数字电源多功能端口，端口内部带 pull-down 电阻 -YCbCr 数据，bit7，MSB -I2C 总线从机寻址： 0：写地址为 0xB8、读地址为 0xB9 1：写地址为 0xBA、读地址为 0xBB YCbCr 数据，bit6 YCbCr 数据，bit5 YCbCr 数据，bit4 2

蔡生 18312533639 QQ:1520564389 成都振芯科技股份有限公司数据手册低功耗 NTSC/PAL 视频解码器 GM7150BN_BC 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 YOUT3 YOUT2 YOUT1 YOUT0 DGND DVDD SCL SDA Out Out Out Out G P In Inout FID/GLCO Out VSYNC/PALI HSYNC AVID Out Out Out 27 INTREQ/GPCL/VBLK Inout 28 PDN REFP REFM CH_AGND CH_AVDD 29 30 31 32 5 功能描述 In P G G P YCbCr 数据，bit3 YCbCr 数据，bit2 YCbCr 数据，bit1 YCbCr 数据，bit0，LSB 数字接地数字 1.8V 电源 I2C 时钟 I2C 数据 FID：奇偶场信号或场锁定信号，当输出奇偶场信号时逻辑 1 表示奇场信息 GLCO：色度锁相环步长信息的序列输出，外围设备可从这端口获取色度频率步长控制字，在 RTC 模式下，序列时序时钟是 SCLK/4 VSYNC:场同步信号 PALI：PAL 行指示信号或行锁定指示信号行同步输出有效视频标志信号输出 INTREQ:中断请求输出 GPCL/VBLK:复用控制逻辑，这个端口有两个功能： GPCL：固定电平输出，固定电平由 I2C 配置决定 VBLK：场消隐信号输出，指示输出视频信号的场消隐期间，起始和结束位置由 I2C 配置决定功耗模式控制，端口内部带 pull-up 电阻 0：低功耗 1：正常模式 ADC 参考电源 ADC 参考地 1.8V 模拟电源接地 1.8V 模拟电源 5.1 模拟处理和 A/D 转换下图是模拟处理和 ADC 的功能框图。这模块提供到所有视频输入的模拟接口。它有 2 个输入端，源选择器，视频钳位，视频放大，A/D 转化和增益调整。 AIP1A AIP1B M U X 钳位 PGA 9位 ADC CH1 ADC数据行锁采样时钟 5.1.1 视频输入开关控制图 2 模拟处理的功能框图 3

蔡生 18312533639 QQ:1520564389 成都振芯科技股份有限公司数据手册低功耗 NTSC/PAL 视频解码器 GM7150BN_BC 解码器有 1 个模拟通道，能够支持 2 个视频输入端口。用户可以由 I2C 配置来进行视频输入的切换。2 个模拟视频输入可以用于不同输入模式。输入源选择由 I2C 的地址 00H 寄存器来配置。 5.1.2 模拟输入钳位和增益处理钳位控制电路部分控制模拟输入信号的钳位电平，模拟输入端的一对电容用于钳位电压的保持及滤波。内部数字钳位比较器产生上钳和下钳控制信号。通常，钳位时间位置设在视频信号的行消隐后肩的 HCL 期间。增益控制电路通过 I2C 总线可将模拟通道设置为静态增益级别，或者自动增益级别。亮度的增益控制用于放大/衰减 CVBS/YC 信号，以达到所需的电压幅度，满足 ADC 输入电压范围。通常，自动增益控制有效时间位置设在视频信号的同步底期间。白峰控制能够限制信号过冲的增益，使钳位和自动增益控制导致的电压改变被自动消除。图 3 模拟行的钳位(HCL)和增益(HCL)范围 5.2 数字视频处理 ADC 量化后的视频数据经数字视频处理转化成 YCbCr 信号。图 4 是 GM7150 数字复合视频信号处理电路框图。该电路接收复合信号或 S-video 的图 4 复合信号和 S-video 处理数字化信号，进行 Y/C 分离和 BCS 调整。 5.2.1 色度处理 9 位数字色度信号（数字 CVBS 数据或者 Y/C 的色度数据)被送入正交解调器，正交解调器需要的两个副载波信号由色同步处理模块提供，解调器输出经低通滤波器后得到色差信号。 4

蔡生 18312533639 QQ:1520564389 成都振芯科技股份有限公司数据手册低功耗 NTSC/PAL 视频解码器 GM7150BN_BC 色同步处理模块提供色度 PLL 的反馈环路，产生与色度副载波同频同相的本地载波信号，包含以下内容： n 副载波有效区间累加器； n 色彩识别和色彩屏蔽； n 比较标准副载波幅度与实际副载波幅度（只适合 PAL 和 NTSC）； n 环路滤波器色度增益控制（只适合 PAL 和 NTSC）； n 环路滤波器色度 PLL（只在 PAL 和 NTSC 标准有效）。色差信号经过下采样被送入 5-line 自适应梳状滤波器。色度梳状滤波器是实现亮色分离的关键，用于消除色差信号中的亮度串扰成分，得到实际的色度分量信号，经重调制之后与输入复合信号相减，得到完整的亮度信号，实现 Y/C 的准确分离，自适应梳状滤波可兼容 PAL 和 NTSC 两种复合视频信号制式。梳状滤波器可根据需要关断和开启，若关闭梳状滤波，Y/C 分离过程由色度陷波滤波器实现。梳状滤波器输出的色差信号，经色度瞬态增强（CTI）模块提高色度信号对比度。色度空间转换完成 YUV 至 YCbCr 的转换后，经亮度/对比度/饱和度（BCS）模块处理后输出最终的色差信号 Cb 和 Cr，BCS 包括以下功能： n 色度信号的自动增益控制（AGC）； n 色度信号幅度匹配； n 色度 Hue 调整； n 色度饱和度调整； n 限制 YCbCr 在 1 到 254 范围内（符合 ITU-R BT 601 标准）；另一方面，在解调过程中需要保存载波信号相位信息，梳状滤波输出的色度分量信号按照对应的载波相位信息进行重调制，产生色度信号 C，以便进一步完成 Y/C 分离。最后，经过处理的信号送到可调 Y-延时补偿单元和输出接口。输出接口模块主要功能是输出格式转换器和输出控制逻辑。 5.2.2 亮度处理 9 位亮度信号（数字 CVBS 数据或者亮度数据（S－VHS、HI8）)首先经过行延时补偿器，匹配色度梳状滤波器的行延时，然后从 CVBS 中减去解调后色差信号再调制的色度 C 信号，就可以得到完整的亮度信息，完成 Y/C 分离；同时，亮度信息的也可以采用色度陷波器来完成，只是会造成高频（特别是载频附近）的亮度信息丢失。分离后的亮度信号经过峰化滤波、格式转换以及亮度对比度调整后，送至输出接口。 5.3 时钟电路内部线路锁定锁相环 (PLL) 生成系统和像素时钟。 14.31818 MHz 的时钟需要驱动 PLL。从 PIN5（XTAL1）输入到解码器上，或通过 PIN5 和 PIN6 14.31818MHz 晶振相连。如果一个平行谐振电路用于如下图，那么外部电容器必须具有下列关系： C L 1 = c L 2 = C 2 L - C STRAY 5

蔡生 18312533639 QQ:1520564389 成都振芯科技股份有限公司数据手册低功耗 NTSC/PAL 视频解码器 GM7150BN_BC 5.4 实时控制（RTC）图 5 参考时钟结构虽然解码器是行锁系统，但色度 burst 信息可用来确定色度副载波频率和相位。这可以保证非标准视频信号的准确的色度副载波频率和相位关系。内部色度副载波频率控制字 PLL 和副载波相位复位位通过端口 23 (GLCO) 传送. 色度副载波频率控制字是一个 23 位二进制数。该频率可由以下公式计算： F PLL F ctrl = 232 · F sclk PLLF 是色度副载波 PLL 的频率， ctrlF 是 23 位 PLL 频率控制字， sclkF 是系统工作时钟。图 6 GLCO 和 RTC 输出序列时序图 5.5 输出格式表 3 显示可用的输出模式 6

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