GM7221 视频编码芯片 数据手册 编制时间：２００８ 年９ 月 由成都国腾电子技术股份有限公司设计 由上海福跃电子科技有限公司提供应用技术解决方案及样片 版权所有：成都国腾电子技术股份有限公司 DATA SHEET GM7221 产品名称：视频编码电路 2008.09 视频编码电路 产品名称 数据手册 GM7221 GM7221 版本记录：１．０ 当前版本时间：２００８ 年 ９ 月 新旧版本改动比较： 旧版 文档页数 当前版本 文档页数 主题（和旧版本相比的主要变化） 技术销售服务热线：＋８６－２１－５８９９８６９３／５８９９４４７０ 在使用过程中所遇到问题或申请免费样片及索取相关解决方案均可发Ｅｍａｉｌ 至： Ｔｅｃｈ＠ｆｏｓｖｏｓ．ｃｏｍ 您会得到工程师快捷、准确的回答． www.fosvos.com -1- 技术销售服务热线：+86-21-58998693/58994470 视频编码电路 产品名称 １ 数据手册 GM7221 概述 视频编码电路主要实现接收 8 位 CCIR656 格式的 YUV 数据， （例如 MPEG 解码数据）， 并编码成亮度 Y 和色度信号 C，以及合成 CVBS 信号，经过 D/A 转换后输出。基本的编码 功能包括副载波产生，色差信号调制，同步信号内插。 主要应用在视频处理，军事图像处理。 ２ 特征 列出该产品主要的功能特点、性能指标、封装信息和质量等级等。 GM7221 主要具备如下功能和特点： a） CMOS3.3V b） 数字 NTSC/PAL 编码器 c） 数据波特率 13.5MHz d） 可接收 8 位 MPEG 解码数据（输入数据格式为 CB-Y-CR（CCIR 656）） e） 3 个数模转换（D/A）（Y、C、CVBS），2 倍的过采样，10 位的精度 f） 适时控制副载波 g） 串色滤波器 h） I2C 总线控制（可达 400KHz 波特率） i） 编码器可在主/从模式工作 j） 彩色条产生器 k） Down 模式的 DACs l） 可控同步信号的上升下降沿时间和消隐输出信号 m） 色度控制 n） 黑电平、场消隐控制 o） Burst 幅度控制 p） QFP44 陶瓷封装 q） 质量等级为 B 级 ３ 封装及引脚功能说明 芯片为 QFP44 管脚陶瓷封装。 封装见下图： www.fosvos.com -2- 技术销售服务热线：+86-21-58998693/58994470 视频编码电路 产品名称 数据手册 GM7221 图 1 GM7221 引脚排布图 该芯片的各引脚功能描述见表 1： 表 1 芯片引脚功能说明 引脚号 引脚名 1 NC 悬空 2 NC 悬空 3 NC 悬空 4 LLC 5 VSSD1 数字地 1 6 VDDD1 数字电源 1 7 RCV1 8 RCV2 9 MP7 10 MP6 www.fosvos.com 方向 I I I I I -3- 说明 行锁时钟，27MHz 的主时钟 此管脚接收 VS 信号 此管脚接收行信号（HS） MPEG 端口，接收 CCIR656 格式的 CB-Y-CR 数据 同上 技术销售服务热线：+86-21-58998693/58994470 视频编码电路 产品名称 数据手册 GM7221 11 MP5 I 同上 12 MP4 I 同上 13 MP3 I 同上 14 15 MP2 同上 MP1 I I 16 17 MP0 I 同上 VDDD2 数字电源 2 18 VSSD2 数字地 2 同上 适时控制输入； 19 RTCI I 如果 LLC 时钟由 SAA7111 或 SAA7151B 提供，RTCI 信号应 该被连接到对应解码器的 RTCO 端口，以提高信号质量 20 悬空 NC I2C 总线从地址选择输入管脚； 21 SA I 为低电平：从地址为 88H 为高电平：从地址为 8CH 22 23 NC 悬空 NC 悬空 24 25 C 色差信号模拟输出 VDDA1 模拟电源 1，供给 C 路 D/A 电源 26 27 NC 悬空 28 29 30 VDDA2 31 32 VDDA3 模拟电源 3，供给 CVBS 路 D/A 电源 VSSA1 模拟地 1 33 34 VSSA2 模拟地 2 35 36 Y O CVBS 亮度信号模拟输出 模拟电源 2 供给 Y 路 D/A 电源 悬空 NC O CVBS 复合信号模拟输出 XTALO O 晶振输出 XTALI I 晶振输入 模拟电源 4，提供给晶振和参考电压 VDDA4 VSSD3 数字地 3 39 VDDD3 数字电源 3 40 RSTN I 复位输入，低有效 41 SCL SDA I I/O I2C 串行时钟输出 I2C 串行数据端口 XCLK 43 44 O 晶振时钟输出 37 38 42 ４ O NC NC 功能描述 视频编码器对数字亮度和色差信号进行编码，并转换成模拟复合电视信号 CVBS 和模 www.fosvos.com -4技术销售服务热线：+86-21-58998693/58994470 视频编码电路 产品名称 数据手册 GM7221 拟分离电视信号 S-video 信号输出。支持 NTSC-M，PAL-B/G 标准及其子标准。 可交互或单独使用其中某一种制式。 基本的编码功能包括副载波产生器，色彩调制和同步信号内插，亮度和色度按照 “RS-170-A”和“CCIR624”标准进行滤波处理。 为了加速模拟处理，在数模转换之前滤波信号必须以像素时钟为基准 2 倍过采样。 整个滤波传输特性见图 2~3，实现 Y、C、CVBS 的 D/A 均为 10 位的精度。 当芯片工作在从模式时，8 位复合的 CB-Y-CR 均为“CCIR656”兼容格式。 可将 PHILIPS 公司的解码芯片（SA7111 或 SAA7151B）和本芯片配合使用。将 RTCI 管脚和解码器的 RTCO 管脚相连。 数字视频编码器同步所有需要的内部信号，彩色副载波频率和来自时钟的同步信号。 可选择设置不同的视频参数： 例如黑电平和消隐电平控制、色度副载波频率控制；burst（K 脉冲）幅度可控； 复位后，所有的控制寄存器都回到默认状态。默认为 PAL 制。 ４．１ 数据管理 适时编码数据仲裁，以预先设置好的顺序可读出存储的查找表色彩值。完全由控制字控 制产生测试彩色条。 ４．２ 编码模块 ４．２．１ 视频编码部分 编码器产生带有亮度和色差载波的 Y、U、V 基带信号，用作合成单独的 CVBS 或 Y、 C 信号。 可改进亮度信号增益和幅度（在一定范围内可设置不同的消隐电平），消隐电平可在插 入一个固定的同步脉冲电平设置消隐电平之后按照标准的复合同步设置。 为了使模拟滤波处理更容易，通过亮度信号内插处理，使速率从 13.5MHz 变为 27MHz， 精度为 10 位。这个滤波器也用作平滑同步脉冲和消隐区间的瞬态突变。亮度内插处理滤波 器的传输特性如下图示： 图表 1 www.fosvos.com -5- 亮度滤波器频谱图 技术销售服务热线：+86-21-58998693/58994470 视频编码电路 产品名称 数据手册 GM7221 图表 2 CCRS1=0，CCRS0=0 时放大图 色差信号增益可控（可编程分别对 U、V 控制），在将色差信号内插处理从 6.75MHz 的 波特率提高到 27MHz 的波特率前，可进行内插处理。色差内插处理滤波器如下图： 图表 3 www.fosvos.com -6- 色度滤波器频谱图 技术销售服务热线：+86-21-58998693/58994470 视频编码电路 产品名称 数据手册 GM7221 图表 4 SCBW=1，SCBW=0 Burst 幅度，在一定范围内可编程实现，达到某种图像效果。在积分调节后，10 位精度 的色差信号被加载到副载波上。Y 和 C 输出比例需与各自的标准一致。 ４．３ Ｄ／Ａ 输出接口 数字 Y 和 C 信号以 10 位的精度转变为模拟信号，Y 和 C 信号也可被组合成 10 位精度的 CVBS 信号输出。 CVBS 信号与 Y 和 C 信号有同样的延迟，CVBS 数字信号输入到 D/A 时参照 Y 和 C 信号。 ４．４ 同步模块 有两种模式 ４．４．１ 从模式 在从模式，电路从端口 RCV1 接收同步场信号；从端口 RCV2 接受行信号的输入，并根 据接收的行场信号从 MP 端口接收有效视频数据，芯片内的行场信号需与 RCV1 和 RCV2 一致。 ４．４．２ 主模式 主模式下，芯片接收 CCIR656 格式的数据，并从接收的数据中解析出行场信号用作整个 芯片的行场信号，同时根据 CCIR656 标准格式数据解析出有效的视频数据。 ４．５ Ｉ２Ｃ 接口 I2C 总线接口是一个标准的从收发器，支持 7 位从地址，和 400kbit/s 的传输速率。具有 8 位子地址，并可支持地址自动增加功能。 当 SA 管脚为低电平时，I2C 总线接口地址为 88H，当 SA 管脚为高电平时，I2C 总线接口 地址为 8CH。 ４．６ 输入电平和格式 GM7221H 芯片要求输入数据格式中 Y、CB、CR 数据满足“CCIR601”标准； 针对 C、CVBS 输出，色差信号的振幅偏差可以被独立的增益控制设置补偿，亮度增益可 以被设置成预先的值，设置 7.5IRE 的亮度精度区别，或者不设置。 参考电平确认： 参考水平电平以彩色条为标准，100%白色，100%振幅，100%色度饱和。 表 1：CCIR601 信号组成 www.fosvos.com -7- 技术销售服务热线：+86-21-58998693/58994470 视频编码电路 数据手册 产品名称 GM7221 信号 颜色 Y CB CR 白色 235 128 128 黄色 210 16 146 青色 170 166 16 绿色 145 54 34 紫色 106 202 222 红色 81 90 240 蓝色 41 240 110 黑色 16 128 128 表 2：8 位 CCIR656 标准格式数据信号（与 CCIR601 格式相近） 数据信号 时间 采样 0 1 2 3 4 5 6 7 CB0 Y0 CR0 Y1 CB2 Y2 CR2 Y3 亮度像素序号 0 1 色差信号像素序号 2 0 3 2 ４．７ 控制寄存器位功能 （从机地址 88H 或 8CH） 寄存器功能 子地址 数据位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 0 0 0 0 28H 0 0 BS5 BS4 BS3 BS2 BS1 BS0 29H 0 0 BE5 BE4 BE3 BE2 BE1 BE0 0 0 0 0 0 0 0 0 00H 到 空 25H 适时控制 突发开始 突发结束 2AH 到 空 39H 输入端口控制 3AH CBENB 0 0 SYMP 0 0 Y2C UV2C 色差相位控制 5A CHPS7 CHPS6 CHPS5 CHPS4 CHPS3 CHPS2 CHPS1 CHPS0 U 增益控制 5BH GAINU7 GAINU6 GAINU5 GAINU4 GAINU3 GAINU2 GAINU1 GAINU 0 www.fosvos.com -8- 技术销售服务热线：+86-21-58998693/58994470 视频编码电路 数据手册 产品名称 V 增益控制 GM7221 GAINV 5CH GAINV7 GAINV6 GAINV5 GAINV4 GAINV3 GAINV2 GAINV1 0 U MSB 增益， 适时控制，黑电 BLCKL 5DH GAINU8 0 BLCKL5 BLCKL4 BLCKL3 BLCKL2 BLCKL1 0 平 V MSB 增益， 适时控制，消隐 BLNNL 5EH GAINV8 0 BLNNL5 BLNNL4 BLNNL3 BLNNL2 BLNNL1 0 电平 空 60H 0 0 0 0 0 0 0 0 标准控制 61H 0 0 0 0 0 SCBW PAL 0 62H RTCE BSTA6 BSTA5 BSTA4 BSTA3 BSTA2 BSTA1 BSTA0 副载波 0 63H FSC07 FSC06 FSC05 FSC04 FSC03 FSC02 FSC01 FSC00 副载波 1 64H FSC15 FSC14 FSC13 FSC12 FSC11 FSC10 FSC09 FSC08 副载波 2 65H FSC23 FSC22 FSC21 FSC20 FSC19 FSC18 FSC17 FSC16 副载波 3 66H FSC31 FSC30 FSC29 FSC28 FSC27 FSC26 FSC25 FSC24 RCV 端口控制 6BH 0 0 0 ORCV1 PRCV1 0 ORCV2 PRCV2 触发控制 6CH HTRIG7 HTRIG6 HTRIG5 HTRIG4 HTRIG3 HTRIG2 HTRIG1 HTRIG0 触发控制 6DH HTRIG10 HTRIG9 HTRIG8 VTRIG4 VTRIG3 VTRIG2 VTRIG1 VTRIG0 RTC 使能， BURST 振幅控 制 ４．８ Ｉ２Ｃ 接口数据格式 I2C 总线地址格式，见表 I2C 总线地址格式说明： I2C 总线接口数据 S 从地址 ACK 子地址；见注释 2 数据 …… Ｐ 数据段描述 数据开始 1000-100X 或者 1000-110X；见注解 1 应答信息；由从机产生 子地址字节 数据字节 连续的数据字节和应答信号 停止位 注释 1：X 为读写控制位；X=0 表示写；X=1 表示读；没有子地址代表读； 注释 2：如果有多个字节数据传输，可按照上面重复操作。 www.fosvos.com -9- 技术销售服务热线：+86-21-58998693/58994470 视频编码电路 产品名称 数据手册 GM7221 ４．９ 控制字接口及说明 ４．９．１ 子地址 ２８Ｈ 和 ２９Ｈ，适时控制，ｂｕｒｓｔ 开始，ｂｕｒｓｔ 结束 数据字节 逻辑电平 BS — BE — ４．９．２ UV2C Y2C SYMP CBENB ４．９．４ 备注 PAL：BS=33（21H），复 K 脉冲的起始点（以时钟周期计算） 位后默认设置； NTSC：BS=25（19H） PAL：BE=29（1D），复位 K 脉冲的结束点（以时钟周期计算） 后默认设置； NTSC：BE=29（1D） 子地址 ３ＡＨ 输入端口控制 数据字节 控制位 ４．９．３ 描述 逻 辑 电平 描述 0 Cb,Cr 补码输入 1 Cb,Cr 为直接二进制，复位默认状态 0 Y 补码输入 1 Y 为直接二进制，复位默认状态 0 行场（同步）分别从 RCV2 和 RCV1 输入，复位默认状态 1 0 行场触发（同步）通过解码输入数据（CCIR-656）获取 编码从端口中输入的数据，复位默认状态 编码彩色条信号 1 子地址 ５ＡＨ，色差相位控制 数据字节 描述 建议值 CHPS 色副载波相位 控制，按照 360/255 的相差 纠正 00H 备注 子地址 ５ＢＨ 和 ５ＤＨ，Ｕ 增益控制 数据字节 描述 建议值 GAINU 对 Cb 进行增 益控制，输入的 Cb 与 CCIR601 标准规定的一 致。 GAINU=125（7DH） U 增益控制 www.fosvos.com -10- 备注 技术销售服务热线：+86-21-58998693/58994470 视频编码电路 产品名称 ４．９．５ ４．９．６ ４．９．７ GM7221 子地址 ５ＣＨ 和 ５ＥＨ，Ｖ 增益控制 数据字节 描述 建议值 GAINV 对 Cr 进行增 益控制，输入的 Cb 与 CCIR601 标准规定的一 致。 GAINU=175（AFH） V 增益控制 数据字节 描述 BLCKL 黑电平控制，输 入 的 Cb 与 CCIR601 标准 规定的一致。 建议值 备注 BLCKL=22（21H） 子地址 ５ＥＨ Ｖ 高位增益，适时控制，消隐电平 数据字节 描述 建议值 可变消隐电平 控制 控制黑电平增益 备注 BLCKL=31（1FH） 消隐电平增益控制 子地址 ６１Ｈ 标准制式控制（默认：０６Ｈ） 数据字节 PAL SCBW ４．９．９ 备注 子地址 ５ＤＨ Ｕ 高位增益，适时控制，黑电平 BLNNL ４．９．８ 数据手册 逻辑电平 描述 0 NTSC 编码（V 分量无逐行倒相） 1 PAL 编码（V 分量有逐行倒相），复位默认状态 0 选择色差低通滤波器（传输特性见图 2，4） 1 选择色差低通滤波器（传输特性见图 2，4），复位默认状 态 子地址 ６２Ｈ 使能 ＲＴＣ，ｂｕｒｓｔ 幅度控制 数据字节 逻辑电平 描述 RTCE 0 1 副载波频率无实时控制，复位默认状态 通过 SAA7151B 或者 SAA7111 实时控制副载波频率（时序见图 10） www.fosvos.com -11- 技术销售服务热线：+86-21-58998693/58994470 视频编码电路 产品名称 ４．９．１０ 数据手册 GM7221 数 据 字节 描述 BSTA 色度副载 波脉冲幅 度，输入与 BSTA =47（3BH） CCIR601 标 准定义的 一致 建议值 备注 Burst 幅度控制 子地址 ６３Ｈ 到 ６６Ｈ（４ 字节控制副载波频率）载波 ０、载波 １、载波 ２、载波 ３。 数据字节 描述 条件 备注 ffsc=副 载 波 频 率( 行频 FSC3=最 most significant 的 的 倍数)； FSC0 to FSC=round(ffsc/fllc×2^32) 字节 f =时 钟 频 率 (行 频 的 见注释 FSC0=最 least significant 的 FSC3 llc 倍数)； 字节 注释：默认值（2A098ACBH） 1、 例如： 2、 A）NTSC-M：f fsc=227.5，fllc=1716? FSC=569408543（21F07C1FH） B）PAL-B/G：ffsc=283.7516，fllc=1728? FSC=705268427（2A098ACBH） ４．９．１１ 子地址 ６ＢＨ，ＲＣＶ 端口控制，默认值：００Ｈ 数据字节 逻辑电平 描述 0 RCV2 作为输出时，高电平有效； 作为输入时，上升沿触发；复位默认状态 PRCV2 1 ORCV2 0 1 0 PRCV1 1 ORCV1 ４．９．１２ 0 RCV2 作为输出时，低电平有效； 作为输入时，下降沿触发 RCV2 锁定为输入管脚，默认状态 RCV2 锁定为输出管脚 RCV1 RCV1 RCV1 RCV1 RCV1 作为输出时，高电平有效； 作为输入时，上升沿触发，复位默认状态 作为输出时，低电平有效； 作为输入时，下降沿触发 锁定为输入管脚，默认状态 RCV1 锁定为输出管脚 1 子地址 ６ＣＨ 和 ６ＤＨ，触发控制 数据字节 描述 HTRIG 设置行触发相位，禁止值超过 1715（FISE=1）或 1727（FISE=0）； 默认，F5H www.fosvos.com -12- 技术销售服务热线：+86-21-58998693/58994470 视频编码电路 数据手册 产品名称 ４．９．１３ GM7221 子地址 ６ＤＨ，触发控制 数据字节 VTRIG ４．１０ 描述 设置场触发相位，禁止值超过 1715（FISE=1）或 1727（FISE=0）； 默认，B1H ＲＴＣＩ 数据比特及功能 1、 如果允许有效，GM7221 副载波可来自于 RTCI 中的 FSCPLL； 2、 如果 RTCE=1，副载波由 RTCI 中的 FSCPLL 位控制；RTCE=0，副载波由 I2C 接口控制 字 FSC 控制产生； ５ 参数指标 ５．１ 极限工作条件 极限工作条件如下所示： 电源电压：3.1~3.5V 输入电压：-0.5~VDDD+0.3V 输出电压：０Ｖ~ VDDD 贮存温度ＴＳＴＧ ： －６５℃￣＋１５０℃ 工作温度ＴA ：－５５℃￣＋１２５℃ ５．２ 推荐工作条件 推荐工作条件如表 3 所示。 表 2 推荐工作条件 符 号 参 数 最 小 最 大 单 位 VCC 电源电压 3.1 3.3 Ｖ VI 输入电压 -0.5 VDDD+0.3 Ｖ VO 输出电压 0 VDDD Ｖ TA 工作温度 -55 125 ℃ …… ５．３ 静态参数 静态参数如表 4 所示。 表 3 静态特性参数 参数符号 最小值 典型值 最大值 单位 VIL -0.5 0 0.8 V VIH 2.0 3.3 V 0.3 VOL www.fosvos.com VDDD+ 测试条件 0 -13- 0.4 V 技术销售服务热线：+86-21-58998693/58994470 视频编码电路 数据手册 产品名称 GM7221 VOH 2.4 IO 3 3.3 V mA IDDD 45 mA IDDA 62 mA ５．４ 动态参数 动态参数如表 5 所示。 表 4 动态特性参数 参数符号 最小值 典型值 晶振频率 f 最大值 单位 30 MHz 测试条件 …… ６ 机械尺寸 芯片采用 CQFP44 封装： 注：1）为引出端识别标志区。 单位为毫米 尺寸符号 www.fosvos.com 数 -14- 值 技术销售服务热线：+86-21-58998693/58994470 视频编码电路 数据手册 产品名称 GM7221 最 ７ 小 公 称 最 大 A ― ― 3.5 b 0.30 ― 0.50 e － 0.8 － L 2.2 － 2.9 Lp 0.74 D 9.80 ― 10.20 D1 9.1 ― 9.6 HD 12.3 ― 12.9 E 9.80 ― 10.20 E1 9.1 ― 9.6 HE 12.3 ― 12.9 Z 0.8 ― 1.2 θ(℃) 0 ― 15 1.7 产品应用信息 ７．１ 典型应用图 GM7121 的典型应用图如下： ７．２ 应用说明 GM7121 芯片最好采用解码器 GM7111/GM7113，SA7111\SA7113 提供的时钟信号， GM7121 输入图像数据为时钟同步数据，效果比较好。 ＧＭ７２２１ 上海福跃电子科技有限公司提供应用技术解决方案 ＤＥＭＯ 及免费样片 ０２１－５８９９８６９３／５８９９４４７０ 免费样片申请请将公司名称、详细地址、应用场合、应用产品、工程师联系方式， 发送到邮箱 Ｔｅｃｈ＠ｆｏｓｖｏｓ．ｃｏｍ 便于我们准确地发送样片，提供更好的技术等相关服务！ www.fosvos.com -15- 技术销售服务热线：+86-21-58998693/58994470