摘? 要: 介紹了EPSON公司的視頻接口芯片SED1356,及嵌入式系統中視頻接口電路設計的基本原理及其軟硬件實現,給出了本設計的結論。?

　　關鍵詞: 嵌入式系統? 視頻顯示接口 SED1356芯片?

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　　目前,在很多嵌入式系統的設計中需要將圖像數據轉換成視頻信號在終端上顯示。這就需要設計一個基于嵌入式系統的視頻顯示接口,以便把圖像數據轉換成適合終端顯示要求的信號,并控制其在終端上的顯示。由于嵌入式系統便攜式的特點,要求視頻顯示接口電路不但功能強、性能好,而且還要體積小、重量輕,同時要考慮性價比。在實際系統設計中,選擇了EPSON公司的視頻接口芯片SED1356來設計視頻顯示接口電路。?

1 SED1356芯片簡介?

　　SED1356是適用于多種CPU和顯示設備的彩色LCD和CRT/TV的顯示控制芯片。它共有114個寄存器,可以靈活地設置顯示方式,功能非常強大,主要用于低功率、低價位的嵌入式系統,如移動通信、手提電腦、商務自動化等。?

1.1 SED1356的結構及工作原理 ?

　　該芯片的內部結構框圖如圖1所示。來自系統總線的圖像數據被送到主機接口單元。如果數據是由攝像機之類的媒體捕捉到傳送進來的,則通過媒體插件接口單元接收后才送往主機接口單元。主機接口單元根據寄存器的設置對圖像數據進行處理,通過存儲控制單元送往外部DRAM。外部DRAM內的數據則通過LCD通道,經LCD調色板和LCD接口送往LCD顯示設備;也可通過CRT/TV接口轉換成模擬信號送往CRT或TV。圖1中的2D加速器的作用類似于微機中的DMA,可以提高數據傳送速度,以加快圖像的刷新速率。?

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1.2? SED1356的特點?

　　(1)顯示緩沖存儲器為16位的DRAM,可以通過寄存器來設置多種存儲器類型。其速率對于EDO-DRAM可達40MHz(即80MByte/s),對于FPM-DRAM 可達25MHz(即50MByte/s)。存儲器容量一般選擇512KB(256×16bit)或2MB(1M×16bit)。另外可以通過寄存器編程改變存儲控制接口單元的輸出時序,使之與存儲器匹配。?

　　(2)支持多種CPU接口,包括EPSON E0C33、NEC MIPS VR41xx、Hitachi SH-4/SH-3、PC Card(PCMCIA)、StrongARM等在內的13種接口標準。?

　　(3)可以同時輸出數字信號(在LCD上顯示)和模擬信號(在TV或CRT上顯示),支持4/8/15/16bpp的顏色深度,最多可達64K之多的顏色值,最大達800×600的分辨率。支持TV 的NTSC制式和PAL制式。在NTSC制式中支持從400×396到752×484的多種分辨率。?

　　(4)有一個靈活的時鐘管理機制,對內存時鐘、總線時鐘和TV的電掃描時鐘可以靈活地進行調整。它共有三個輸入時鐘:CLKI、CLKI2、BUSCLK。內部需要的5個時鐘:BUSCLK、MCLK、?

LCD PCLK、CRT/TV PCLK、Mediaplus CLOCK都由三個輸入時鐘CLKI、CLKI2、BUSCLK進行分頻運算得到。?

　　(5)可以通過設置寄存器對圖像的顯示進行靈活多樣的選擇。可以在內存儲存的多個光標圖像中,選擇其中的一個;可以設定光標在屏幕上的位置;可以對顯示圖像進行90°、180°、270°的翻轉;可以在內存中儲存一個比實際圖像大的虛擬圖像,而屏幕就相當于一個窗口,可以移動它來顯示虛擬圖像的一部分;在SED1356內部的2D數據加速器可以實現數據塊的快速寫、讀、移動、填充等操作,以加速顯示圖像的刷新。?

2 系統設計原理?

　　本系統原理如圖2所示。整個電路的設計以芯片SED1356為核心。CPU將圖像數據通過總線傳給控制芯片SED1356。在CPU命令的控制下, SED1356將圖像數據寫入EDO-DRAM中,此后則可以通過對SED1356的各個寄存器進行設置,以實現各種不同的顯示要求,然后輸出符合要求的模擬或數字的顯示信號。模擬信號可以送至TV或CRT顯示,數字信號可以送至LCD上顯示。另外可以通過媒體插件接口(MediaPlug Interface)將攝像機等視頻采集設備采集到的視頻信號直接送往SED1356進行處理,再送至顯示設備。這在監視系統中有著廣泛的應用。

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3 硬件實現?

　　硬件電路的實現如圖3所示,電路分四部分:?

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　　第一部分是SED1356與CPU總線的接口,包括地址信號AB[20:0],數據線D[15:0],控制線WAIT、RESET以及總線時鐘BUSCLK。其中CPU地址總線的高位用作片選信號,信號用作選擇讀寫的是存儲器還是寄存器。?

　　第二部分是SED1356和DRAM 之間的接口,包括16根數據線和11位地址線(2M尋址空間),以及讀寫控制線因為數據線是16位的,所以還有高低字節選擇信號LCASE、UCASE來確定讀寫的是高字節還是低字節。?

　　第三部分是SED1356同顯示設備的連接。送往CRT/TV的是RED、GREEN、BLUE,分別輸出紅、綠、藍的模擬色度值,同時還有水平回掃信號HRTC和垂直回掃信號VRTC,另外還需要外接內部DAC的參考電流,是從引腳IREF輸入的。而SED1356同LCD的連接因為輸出的是數字信號,所以仍包括16位數據線,另外還有幀脈沖信號FPFRAME和行脈沖信號FPLINE及輸出允許信號DRDY。?

　　最后是時鐘信號。三時鐘信號BUSCLK、CLK1、CLK2都外接晶體震蕩器。由這三個時鐘信號經過運算可以得到SED1356所需的八個內部時鐘。?

4 軟件設計?

　　軟件設計包括兩部分:一是對寄存器進行設置以實現特定的功能;另一個是系統主機CPU向SED1356發送命令,控制圖像信號的顯示。?

4.1 寄存器設置?

　　SED1356具有豐富的可編程功能,內部有114個寄存器,對這些寄存器的設置可以實現許多功能。寄存器設置程序如下,這些操作在圖像顯示之前進行。?

Registers_Set_Proc()?

　　{?

　　VIDEO_INIT1();?

　　//初始化操作,設置內部時鐘、DRAM參數、顯示模式等?

　　set_video(NTSC_752_484);?

　　//設置NTSC制式的分辨率為752×484?

　　bpp=set_bpp(8);?

　　//設置顏色值為8位,即可以表示出256種顏色值?

　　set_dram_start_addr(0x00000000);?

　　//設置DRAM的初始地址為0x00000000。?

　　set_virtue_image(376);?

　　//設置虛擬圖像寬度為376個象素,而實際圖像可以是該虛擬圖像的一部分?

　　set_LUT(0，0，0，255);?

　　//設置調色板值,本參數位置為0的調色板的R、G、B值分別為0,0,255?

　　enable_cursor();?

　　//打開光標顯示?

　　set_cursor_position(0，0);?

　　//設置光標位置為屏幕左上角?

}?

4.2? 圖像顯示控制流程?

　　當對寄存器進行設置完畢后,就可以在CPU的控制下顯示圖像了。如果顯示的是一幅靜止的圖像,則將其發送到顯存即可,顯示屏就會按事先的設置顯示圖像。如果要連續顯示圖形,一般把顯存分為兩部分,一部分保存當前顯示的圖形,另一部分接收下幅圖像數據,然后輪流交替,其流程如圖4所示。?

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　　本系統在GPS系統中得到成功應用,已經達到以下技術指標: ?

　　·可以在PAL制式和NTSC制式之間轉換(需要設置兩個不同的晶振)。?

　　·使用2M內存,儲存多幅圖畫,并且可以在各幅圖畫之間互相轉換。?

　　·可以改變分辨率,可以在400×396到752×484(NTSC制)改變。?

　　·可以選擇16色、256色、真彩色等多種顏色。?

　　·對于16色和256色可以設置調色板,用以對顯示顏色進行設置。?

　　·可以設置鼠標的圖像和顏色,并可以隨時調整鼠標在屏幕上的位置。?

　　·顯示靜止圖像時,可以通過寄存器開啟SED1356,內建閃爍濾波器,以減小圖像抖動,使圖像顯示效果更好。但在顯示連續圖像時,為滿足動畫的速率要求應將其關閉。?

　　本系統的設計雖然是針對GPS的具體應用,但其設計方法在嵌入式系統的視頻顯示接口設計中具有通用性,對相關的電路設計有一定的參考價值。?

參考文獻?

1 王匯源.數字圖像通信原理與技術.北京:國防工業出版社,2000?

2 Advanced RISC Machines 公司.ARMTTDMI數據手冊,1995?