電視信號(hào)的數(shù)字化使得數(shù)字電視設(shè)備越來(lái)越受到廣大電子消費(fèi)者的青睞，如何選擇自己理想的數(shù)字電視產(chǎn)品，也成了消費(fèi)者關(guān)心的問(wèn)題，評(píng)價(jià)、測(cè)試電視系統(tǒng)與設(shè)備運(yùn)行的質(zhì)量狀況成為廣播電視行業(yè)所關(guān)注的熱點(diǎn)。

　　而數(shù)字電視信號(hào)發(fā)生器能提供可視的測(cè)試圖像信號(hào)，直觀、快捷的測(cè)試方法，因此，數(shù)字電視信號(hào)發(fā)生器成為目前電子設(shè)計(jì)的熱門(mén)研究課題，他在數(shù)字電視節(jié)目制作播出、科研、生產(chǎn)以及售后服務(wù)過(guò)程中起著不可或缺的作用。本文設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的數(shù)字電視信號(hào)友生器，該信號(hào)發(fā)生器以一種單芯片多配置的方案，針對(duì)系統(tǒng)各部分功能特性和性能進(jìn)行選片沒(méi)計(jì)，并利用FPGA內(nèi)部存儲(chǔ)資源來(lái)生成各種測(cè)試信號(hào)的圖像。

　　1.數(shù)字電視信號(hào)發(fā)生器的功能與原理

　　1.1 系統(tǒng)功能

　　數(shù)字電視信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)的主要任務(wù)是產(chǎn)生符合SMPTE274M系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的18種數(shù)字信號(hào)測(cè)試圖像，YPbPr，RGB兩種視頻輸出接口符合ITU-R BT．1120-2／GY／T157-2000演播室高清晰度數(shù)字視頻信號(hào)接口標(biāo)準(zhǔn)。本系統(tǒng)的核心是圖像信號(hào)的編碼發(fā)生單元FPGA，采取單芯片多配置方案可使18種圖像信號(hào)方便地進(jìn)行配置與加密。人機(jī)界面由單片機(jī)控制，可快速地進(jìn)行圖像切換和格式轉(zhuǎn)換。在普通電源接入下，系統(tǒng)需生成支持SMPTE274M系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中的1080I 60 Hz，1080I 50 Hz，1080P 60 Hz、1080P 50 Hz四種標(biāo)準(zhǔn)格式的18種高清晰度電視通用測(cè)試圖像的數(shù)字輸出信號(hào)和模擬輸出信號(hào)，其標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試信號(hào)的數(shù)碼發(fā)生內(nèi)核基于FPGA平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，本系統(tǒng)提供了一個(gè)人工可控功能，即用戶(hù)可根據(jù)按鍵，對(duì)以上4種標(biāo)準(zhǔn)的18種測(cè)試圖案進(jìn)行切換控制。考慮到輸出信號(hào)的實(shí)用性，輸出的模擬測(cè)試信號(hào)和數(shù)字測(cè)試信號(hào)都必須滿(mǎn)足相應(yīng)的接口標(biāo)準(zhǔn)。為滿(mǎn)足以上約束條件，系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)如圖1所示。

　　1.2信號(hào)產(chǎn)生的原理

　　數(shù)字電視也是彩色電視(只是信號(hào)的表示形式及信號(hào)的處理方法與模擬電視有所不同)，因此在考慮數(shù)字電視測(cè)試信號(hào)發(fā)生器包含哪些(測(cè)試信號(hào))內(nèi)容時(shí)，本文根據(jù)彩色電視的基本特點(diǎn)，首先應(yīng)考慮包含一般彩色電視廣播測(cè)試圖的基本內(nèi)容，例如觀察顯示設(shè)備掃描非線性失真和幾何失真的棋盤(pán)信號(hào)和圓信號(hào)，觀察圖像清晰度和分辨率的多波群或掃頻信號(hào)，觀察亮度非線性失真情況以及顯示器白平衡調(diào)整是否正確的灰度級(jí)(或階梯波)信號(hào)，觀察彩色重現(xiàn)是否正確的彩條信號(hào)等；另外還考慮增加了在視頻測(cè)量中最常用的2T脈沖信號(hào)、彩色多波群信號(hào)和彩色階梯波信號(hào)，以及更為直觀的斜波信號(hào)等，以便全面地觀察和評(píng)價(jià)彩色電視系統(tǒng)或設(shè)備的基本質(zhì)量。

　　以多波群測(cè)試信號(hào)為例，他包含了亮度多波群信號(hào)和色度多波群信號(hào)，信號(hào)在任何瞬間的值可用數(shù)字硬件中的數(shù)代表。對(duì)于亮度多波群信號(hào)，根據(jù)1125／50高清析度電視亮度信號(hào)采樣頻率(74.25 MHz)，為避免相位跳變，多波群測(cè)試信號(hào)各組應(yīng)含整個(gè)采樣周期，其頻率自左向右各組正弦波的頻率(fs)可分別取4.125 MHz，6.187 5 MHz，7.425 MHz，10.6 MHz，14.85 MHz，18.56 MHz；對(duì)于色度多波群信號(hào)，根據(jù)數(shù)字電視色差信號(hào)采樣頻率(370 125 MHz)的要求，其頻率自左向右各組正弦波的頻率(fs)可分別取2.063 MHz，3.094 MHz，3.713 MHz，5.3 MHz，7.425 MHz，9.28 MHz；每組320個(gè)取樣點(diǎn)，其方程為：

　　2.數(shù)字電視信號(hào)發(fā)生器的FPGA設(shè)計(jì)

　　2.1 FPGA設(shè)計(jì)原理

　　FPGA是整個(gè)數(shù)字電視測(cè)試信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)的核心，各種測(cè)試信號(hào)編碼都在這一部分實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)選用的FPGA是XILINX公司Vertex-E系列的XCV300E，開(kāi)發(fā)工具為XILINX公司的ISE 6.0，所有測(cè)試信號(hào)編碼均采用Vetilog硬件描述語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)。FPGA設(shè)計(jì)原理如圖2所示。