所有测试信号的编码均基于图像的行／列坐标而产生，其行坐标和列坐标分别为像素计数器和行计数器根据全局时钟上升沿进行计数所得数值。行域信号生成模块对行计数器输出的值进行阈值划分，将测试图像按行划分为不同的区域，称为行域。在不同的行域中，根据像素计数器值进行不同的像素区域划分，将测试图像进一步划分为相对独立的信号编码区域，每个区域对应一个标志信号。此时，行／列坐标与信号编码区域一一对应，称当前输出信号所在行／列所对应的信号编码区域为当前域，其标志信号为当前域标志信号。最后，根据当前域标志信号对测试信号的定时基准码、有效区域等信号进行编码，由测试图案编码模块输出全图像信号数字视频分量的码值。
2.2 FPGA设计总体结构
2.2.1 图像信号产生单元
该模块是系统工作的核心，如图3所示，他由XILINX公司生产的XCV300E组成，是单芯片多配置方式中的主芯片，可提供支持SMPTE274M 1080I 60 Hz／1080I 50 Hz格式的18种高清电视通用测试图，如综合测试卡信号、SMPTE219-2002测试图、SMPTE 198-1998场检测图等。主芯片根据控制模块输出的图案／格式选择信号，选择不同的配置程序，输出相应测试图的数字Y、Cb／Cr信号码值，以及相关的同步／消隐控制信号。
2.2.2 图像信号配置与加密单元
该模块由8片配置芯片XCF02S与1片XC95144XL组成，是成功实现单芯片多配置方案的关键模块。配置程序选择连接开关即根据控制模块输出的5 b配置芯片选择信号，选择相应测试图案的配置芯片PROM的系统可编程JTAG连线与主芯片对应引脚相连接。
2.2.3 图像信号输出单元
数字输出部分由驱动电路与接口芯片组成，模拟输出部分由TI公司的D／A转换芯片THS8200及其内部IFIR数字滤波器以及外围运算放大器电路实现数模转换功能。可根据控制模块的图案／格式以及模拟输出接口类型选择信号，将Y、Cb／Cr的并行数字视频分量信号转换为模拟输出，或者转换为RGC模拟输出。
2.2.4 人机界面与控制单元
控制模拟信号输出类型，并通过输出I2C总线对D／A转换芯片的寄存器进行相应配置。根据外部输入信号，产生相应的图案／格式选择信号和配置芯片选择信号，控制主芯片与配置芯片的断电与上电时序，与选择连接开关模块共同完成测试图切换功能。这种单片多配置方案，信号转换速度很快，与单片单配置方案一样，为毫秒级。
2.3 FPGA测试图像信号产生
综合测试图像信号实际上是由多种测试信号合成的，包括圆信号、棋盘信号、多波群信号、彩条信号等。设计将综合测试图分为三个层次实现。第一层设计采用圆信号作为选通信号，圆信号外的视频有效区域输出棋盘信号，而圆信号内的视频有效区域输出多种测试信号；第二层设计采用行计数器值作为信号划分边界值，不同的行域输出不同的测试信号，用于测试设备的各种性能；第三层设计采用像素计数器值作为信号内部的区域划分参数，完成每种测试信号的生成。其代码设计基本框图如图4所示。
其中圆外的棋盘信号采用灰底白格棋盘，圆内信号从上至下依次设计为白场、信号、2T脉冲信号、黑白场交织信号、100％彩条信号、亮度多波群信号、6电平亮度五阶梯信号、2T脉冲信号与色亮时延差观察信号。其中黑白场交织信号中黑场与白场交替出现，每场宽80个像素点；彩条信号电平符合 100／0／100／0，每个彩条信号宽160个像素点；亮度多波群信号每波带信号宽160个像素点；6电平亮度五阶梯信号每阶梯宽160个像素点；2T 脉冲信号为半幅值宽度为34 ns、幅度为80％视频幅度的2T正弦平方正脉冲和负脉冲信号；根据黄、红色亮度电平相差较大及便于观察等因素，色亮时延差观察信号采用黄、红信号，其红黄交界处与其上面的2T脉冲峰值点在测试图中的水平方向位置相一致。为有效利用
FPGA
资源，并缩短开发周期，综合测试图中的多波群信号直接调用ROM的 IP核实现。
3结 语
基于FPGA的数字电视信号发生器体积小，携带方便，能生成了综合测试图、SMPTE RP 219-2002彩条测试图等复杂信号，可全面地评估数字电视系统或设备的基本质量，特别适合用于电视台(数字节目)播出前对系统或设备进行测试评价及接收、显示设备的调整，同时也适合电视台其他技术部门以及数字电视设备生产流水线上或维修部门等用于对系统或设备进行调整和检测；另外还可以借助选行视频测试仪对系统或设备进行模拟视频指标的测量，作为低成本的数字电视信号源具有广泛的应用前景。
