（通信与信息系统专业论文）视频信号平板显示转换卡的研究.pdf

摘要 平板显示器是一种纯数字化的显示终端，和传统的c r t 显示设备相比，其具 有体积小、重量轻、电压低、能和大规模集成电路匹配、无射线污染等优点日 益得到广泛的应用。尤其在应用于便携设备显示终端方面，平板显示器更具有不 可替代的作用。但由于平板显示器仅支持逐行扫描的数字视频格式，并且它所具 有的分辨率也是固定不变的，因此，它不能直接和模拟隔行扫描视频信号相连。 这就要求有一种相应的平板显示转换电路来进行相应的转换才可。基于这个需 要，本课题提出了一套完整的解决方案，并且在这个方案的基础上成功的研制出 了用于将模拟隔行扫描视频信号显示在t f t l c d 显示屏上的显示转换卡。 显示转换卡以平板显示控制芯片t 0 9 4 4 为核心，视频信号源首先经由视频 解码芯片( s a a 7 1 1 4 ) 进行视频的数字化处理，然后将输出的标准数字视频信号 与t 0 9 4 4 连接。t 0 9 4 4 把输入信号转变为t f t - l c d 所需要的分辨率，然后经过 显示屏接口电路输出到t f t - l c d 屏上进行显示。另外，本系统还通过与一片专 用的外部o s d 芯片( t 8 5 7 0 ) 进行连接，实现控制菜单、文本、曲线在屏幕上 的叠加显示，形成良好的人机交互界面。整个系统以8 0 c 5 5 2 单片机作为控制核 心，通过1 2 c 总线对各集成芯片的内部寄存器进行编程，控制整个硬件系统的工 作状态。 本文详细介绍了系统硬件电路和相关控制软件的设计方法，并且介绍了一种 液晶显示板的接口电路。 关键词：平板显示器( f p d ) 液晶显示器( l c d ) 字符叠n ( o s d ) p c 总线 a b s t r a c t f l 鑫tp a n e ld i s p l a y s ( f p d ) a r e p u r ed i g i t a ld i s p l a y t e r m i n a l 。i nc o m p a r i s o n 谢氇 c r t d i s p ! a y s , t h e yh a v em a n y r e m a r k a b l em e f i t s ，s u c h 鹪s m a l l e ra n dl i g h t e r , l o w v o l t a g e 1 0 wp o w e rc o s ta n dc a nm a t c h i n gw i m l s ic i r c u i t s ot h e ya r em o r ea n d m o r ew i d e l yu s e di nt h es o c i e t y e s p e c i a l l yi nt h ed i s p l a yt e r m i n a lo fp o r t a b l e i n s t r u m e n lf p d i si nd o m i n a n t p o s i t i o n h o w e v e r ，a 糟dn o r m a l l ys u p p o r t so n l y o n e f i x e dr c s o l a t i o no fd i g i t a ln o n - i n t e r l a c e dd a t a f o r m a t , t h e r e f o r e , i tc a l l n o tb e c o n n e c t e dd i r e c t l yt os i m u l a t ei n t e r l a c e ds c a n n i n gv i d e os i g n a lf o r mf 砭瓢翻s p a p e r , ac o m p r e h e n s i v es o l u t i o ni sp r o p o s e d ，a n df t m d i ys u c c e s s f u l l yd e s i g n e daf l a td i s p l a y c o n v e r s i o nc a r dt h a tc a nl e ts i m u l a t ei n t e r l a c e ds c a n n i n gv i d e os i g n a l d i s p l a yo n t f t - l c d 礴# e , o r eo ft h e d i s p l a y c o n v e r s i o nc a r di saf p dm o n i t o rc o n 娃 o l l e r t 0 9 4 4 v i d e os o u r c e sa r ec o n n e c t e dt ot h et 0 9 4 4v i aad i g i t a lv i d e od e c o d e r s a a 7 11 4 t h ei n p u ts i g n a li s p r o p e r l ys c a l e dt ot h ed e s i r e do u t p u tr e s o l u t i o nb y t 0 9 4 4 ，a n dt h e ni t i so u t p u t t e dt of p dv i ai n t e r f a c ec i r c u i t i na d d i f i o nt ot h i s i n o r d e rt oo u t p u tt h em e s s a g eo f t h es y s t e ma n di n p u tt h ei n s t r u c t i o n ，a ne x t e r n a ls p e c i a l p u r p o s eo s dc h i p ( t 8 5 7 0 ) a l s oc o n n e c t st ot h es y s t e m , w h i c hc a r lr e a l i z ec o n t r o l m e n u , t e x ta n d c u r lo v e r l a p p i n go nf p d 。8 0 ( 2 5 5 2i su s e da st h eo o r eo ft h i ss y s t e m a n dc 蛆p r o g r a mt h ec h i p sv i af cb u st oc o n t r o lt h ew o r ks t a t u so ft h ew h o l e h a r d w a r es y s t e m n l ch a r d w a r e d e s i g n a n dr e l a t i v es o f t w a r ea r ed i s c u s s e dd e t a i l e di nt h i sp a p e r ，sm o r e ak i n do f l c di n t e r f a c ec i r c u i ti si n t r o d u c e di nt h e c h a p t e r i v k e y w o r d ：f l a t p a n e l d i s p l a y ( f p d ) l i q u i d - c r y s t a ld i s p l a y ( l c d ) o ns c r e e nd i s p l a y ( o s d ) 1 2 c b u s 独创性声明 本人声疆掰星交的学位论文楚本人在导师搬黪下进行酶研究工弦秘取得静 磅究残采，滁7 交孛蒋囊叠鬟教稼滤秘致落之楚舞，论文孛苓包含箕毽入疆经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得鑫壅态鲎戏其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均融弦论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文f 管者签名：签字日期：年 月日 学位论文版权使用授权书 本学位论义作者完全了解基洼盘堂有关保翻、使用学位论文的规定。 特授权鑫燮表堂可以将学位论文兹全部或部分痰容骧入有关数箨黪送行检 索，著采焉影窝、缭窜或强撬等笺稍手段保存、汇缝戮供查瓣巍鹰凝。阏惹学校 向国家有兼部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密臌邋用本授权说明) 学位论文作者熊名：导师锻名： 签字日期：年月网 签字l j ! ! i 期：年周日 第章绪论 第一章绪论 1 1 应用背景 乎扳基承 f p d ) 一般是攒照器器搏豹深瘦小予驻苯霹对囊线霆分之一豹显 示技本。裰瓣嚣示驻理，平板熬承嚣徉蹬p d ) 又霹分兔发竞鍪察受必熬疆大类。 受光型f p d 按工作原理的不同可分为：液晶显示器件( l c d ) 、电致变色显示器 件( e c d ) 、电泳显示器件( e p m ) 、铁电陶瓷显为鼍器件( p l z t ) 等。发光型f p d 按工作原理的不同可以分为t 等离子体显示器件( p d p ) 、电致发光显承器件( 包 括e l d 和l e d ) 、场发射显示嚣馋( f e d ) 、真空荧光显示器 孛( v f d ) 等。 帮传统鹣c r t 稳篦，f p d 鬃骞体积夺、重爨较、毫莲祗、缝稻犬魏模集成 电路匹配、凭射线污染等优点，避年来获得了迅猛媳发展，目前已深入剿电子信 息显示的各个角落。专家们预商，平板显示是2 l 馓纪的显示技术，是2 l 世纪显 示技术的主流。 当前，l c d 是平扳显示嚣静主流。和其它的警扳显示器相比，玄的髂小量 轻与低秘耗熬特点受麓突窭，怒傻携式诗算撬帮各耱囊携毫子羡恚产藏联想夔显 示器。目前被广泛地应用在便携戏电脑、数码摄录楣视、p d a 、智能仪器等众多 领域，被人们誉为第二半导体工业。 l c d 又可分为扭曲向列型( t n l c d ) 、超扭髓向列型( s t n l e d ) 和薄膜 晶体管( t f n l c d ) 等几种。其中，t f t - l c d 已成为l c d 发展的主要方向，它 霞l e d 送入藤疆藤、真彩蠡蒸像基苯麴薪黢羧。 尽管平投髭示器所具有的优点突出，并盈它的艨精也越来越广泛，馁是，在 一般情况下，平板显示器仅支持逐行扫描的数字视频格式，并且它所鼹有的分辨 率也是固定不变的，因此，它不能直接和视频输入源宜接相接。这就鬻求有一种 相应的平板照示转换电路来进雩予相应的转换才可。 基予这令嚣要，本瀑题鬟爨了一套完整熬鼹决方嶷，芳盈在这令方豢豹基毯 上成功翡研秘出了两手将视频靛弩显示在t f t - l c d 髭示羼上的显示转羧卡。 1 2 电视豳像的数字化处理的方法和标准 本系统的输入源是模拟电视信号，而最后的输出对象是纯数字化驻示终端 ( f p d ) ，殿北，在这一系歹| j 缝溅中，模拟电视图像的数字他处理是必举可少豹 重要嚣繁。下瓣藏是关于翔 毒梅壤羧毫褫强豫避簿数字话楚瑾皎些蒸本方法窝 标准。 1 2 1 数宰化的方法 第一章绪论 模援裰叛的数字证包括不少技术闻题，强毫褫臻鼍其有不阖鹣裁箴褥虽采用 复合的信号方式，而计辣机工作在r g b 空阀；电视机是隰 亍搠描，计算 机显示器大多逐行扫描：电视嘲像的分辨率与最承器的分辨率也不尽相同等等。 因此，模拟视频的数字化主要瓴括色彩空间的转换、光栅扫描的转换以及分辨率 豹统一。 在大多数情嚣下，数字亳税系统罄希望溪彩镪努誊来表示鍪像数撵，鲡爱 y c b c r ，y i q 或r g b 彩色分量。因此，电视图像数字化常用“分量初始 化( c o m p o n e n td i g i t m a t i o n ) ”这个术语，它表示对彩色空问的每一个分凝进行初始 化。 电视黧像数字诧零用静方i 塞宥嚣释： l 。先获笺会彩色耄视图橡窜分离密彩色分囊，然麓数字纯。我蘩现程接皴刭 的大多数电视信号源都怒彩色全电视信号，如来自录像带、激光棍盘、摄 像机镩的电视信号。对避凝信号的数字化，澈常的做法是首先把模拟的全 彩甑电视信号分离成y c b c r ，h ，y i q 或r g b 彩色空间中的分量信号， 然露怒三个a d 转换器分剃对它们数字化。 2 。善兔掰一令褰逮a d 转羧器对彩色全毫援壤弩避杼数字健，然搿在数字 域巾进行分离，默获褥所希望的y c b c r ，例，y i q 或r g b 分惫数据。 1 2 2 数宰化标准 早在2 0 世纪8 0 年代初，豳简无线电咨询羹员会c c r ( i n t e m a t i o n a lr a d i o c o n s u l t a t i v ec o m m i u 黯) 裁制定了澎琶毫视强像数鬻纯标准，黎为c c i r6 0 1 标准， 瑶改舞i t u - rb t 6 0 1 标准。该标准蕊定7 彩霞彀筏鬻像转抉盛数字弱豫露使臻 的采样频率，r g b 和v c b c r ( 或者写成y c b c r ) 两个彩色空间之间的转抉关系等。 1 ，彩色纪间之间的转换 在数字域而不是模拟域中r g b 和y c b c r 两个彩色空间之间的转换关系用下 式表示： y = 0 2 9 9 r + 0 。5 8 7 g + 0 。1 1 4 b c r = ( o 5 0 0 r - 0 4 1 8 7 g 0 0 8 1 3 b ) + 1 2 8 c b = ( - 0 1 6 8 7 r 0 3 3 1 3 g + o 5 0 0 b ) + 1 2 8 2 采样频率 c c i r 为n t s c 潮、p a l 嬲鞠s e c a m 制规定了共同羽电视图像聚撵频率。 这令采嚣簇搴瞧雳予运程嚣像遴整瓣络孛豹电裰爨像嫠号采襻t 对p a l 制、s e c a m 制，浆样频率f s 为： f s = 6 2 5 x 2 5 x n = 1 5 6 2 5 n = 1 3 5m h z ，n = 8 6 4 其中，n 为每一扫描行上的采样数目。 第一章绪论 对n t s c 制，采样频率f s 为# f s = 5 2 5 2 9 9 7 n = 1 5 7 3 4 n = 1 3 5m h z ，n = 8 5 8 其中，n 为每一扫描行上的采样数目。 采样频率和同步信号之间的必系如图l 。1 所示。 f t s c 制只 l 制 图t - 1 采样频率和湖步信号之闯媳关系 3 。骞效爨示分辨率 对p a l 露l 秘s e c a m 制的亮魔信号，每一条扫摇纷采样8 6 4 个样本；对n t s c 制的亮度倍嫦，每一条扫描行采样8 5 8 个样本。对所有的制式，每一捆描行的有 效样本数均为7 2 0 个。每一扫描行的采样结构如图1 - 2 所示。 n t s c 制 p a l 到 s 嚣e 矗剃 ii 图1 - 2 i t u - rb t 6 0 1 的亮度采样结构 4 。i t u ，rbt 6 0 l 标准摘要 i t u - rb t 6 0 1 用于对隔彳亍搬描电视图像进行数字纯，对n t s c 和p a l 制彩 色毫凌戆采榉频率帮奏效显示分辨率都箨了趣定。下表绘壅了i t u - rb t 6 0 1 推 荐的采样格式、编码参数和采榉频率； 第一章绪论 采样格式信号形式采样频率样本数扫描行数字信号取值 ( m h z )n t s cp a l范围( a d ) 4 ：2 ：2c r6 7 5 4 2 9 ( 3 6 0 )4 3 2 ( 3 6 0 )2 2 5 级( 1 6 2 4 0 1 c b6 7 5 4 2 9 ( 3 6 0 )4 3 2 ( 3 6 0 )n 2 8 士1 1 2 ) y1 3 5 8 5 8 ( 7 2 0 )8 6 4 ( 7 2 0 )2 2 0 级0 6 2 3 5 ) 4 ：4 ：4c r1 3 5 8 5 8 ( 7 2 0 )8 6 4 f 7 2 0 )2 2 5 级( 1 6 2 4 c b1 3 5 8 5 8 ( 7 2 0 )8 6 4 ( 7 2 0 )( 1 2 8 士1 1 2 ) y1 3 5 8 5 8 ( 7 2 0 )8 6 4 ( 7 2 0 )2 2 0 级( 1 6 2 3 5 1 i t u rb t 6 0 1 推荐使用4 ：2 ：2 的彩色电视图像采样格式。使用这种采样 格式时，y 用1 3 5m i - - i z 的采样频率，c r ，c b 用6 7 5m h z 的采样频率。采样时， 采样频率信号要与场同步和行同步信号同步。 1 3 本课题的任务： 不管何种类型的平板显示屏，显示屏本身并不是最终产品，p a l 、n t s c 或 s e c a m 电视信号并不能直接送到平板显示屏，因此，必须有相应的控制电路， 将其转换为适合于在平板显示屏上显示的信号才可。 为此，本课题要完成的任务如下： 1 提出一种针对t f t - l c d 数字接口的显示转换卡的解决方案，使之能处理 各种模拟数字视频信号，具体实现为： 以平板显示控制芯片 1 0 9 4 4 为核心，视频信号源经视频解码芯片( s a a 7 1 1 4 ) 进行视频的数字化处理，然后将输出的标准数字视频信号与t 0 9 4 4 连接。t 0 9 4 4 把输入信号转变为t f t l c d 所需要的分辨率，然后经过显示屏接口电路输出到 t f t l c d 屏上进行显示。整个系统以8 0 c 5 5 2 单片机作为控制核心，通过1 2 c 总 线对各集成芯片的内部寄存器进行编程，控制整个硬件系统的工作状态。 2 与外部o s d 芯片连接( t 8 5 7 0 ) ，通过控制菜单、文本、曲线在屏幕上的 叠加显示，形成良好的人机交互界面。 第二章系统的硬件结构 第二章系统的硬件结构 本课题所要完成的任务是研制一块用于l c d 数字接口的电视解码板。该电 视解码板以平板显示控制芯片t 0 9 4 4 为核心，电视信号经过视频解码芯片 ( s a a 7 11 4 ) 与t 0 9 4 4 连接。t 0 9 4 4 把输入信号进行相应的隔行变逐行、帧速率 变换、亮度饱和度，对比度调整、y 校正等一系列处理变为t f t - l c d 所需要的 显示格式，然后由外部o s d 芯片( t 8 5 7 0 ) 叠加上相应的控制菜单、文本、曲 线后经面板接口电路输出到n 叮l c d 显示。整个系统由8 0 c 5 5 2 单片微机作为 控制核心，通过1 2 c 总线对各芯片的内部寄存器进行编程，从而控制整个硬件系 统的工作状态。 图2 1 给出了整个系统的硬件电路框图： h p e g v i d e 0p h o n e 码流 视频信号解码嚣 ( s a a 7 1 1 4 ) s d r 棚帧馕存器i v p d l 示转换卡 ( 9 8 1 6 1 6 h )l f p d 量示控制量 ( t 0 9 4 4 ) 外部0 5 0 芯片 ( t 0 5 7 0 ) 1 2 c 总线控制 图2 - 1 系统硬件电路框图 2 1 视频解码电路 本节将介绍系统的前端电视信号处理部分，即用视频解码芯片把模拟电视信 号解码成标准的数字视频信号。 本系统所选用的视频解码芯片为p h i l i p s 公司的s a a 7 1 1 4 。s a a 7 1 1 4 是一个 高集成度的电路，在视频机顶盒领域有者广泛的应用。整个的视频解码是基于行 锁定时钟解码的原则，它能够将p a l 、s e c a m 和n t s c 制式信号转变为与i t u 6 0 1 标准兼容的标准视频信号。s a a 7 1 1 4 能够接收t v 的c v b s 信号或v c r 的 s - v i d e o 信号，同时通过它的扩展接口( x 端口) 还能够接收m e p g 码流或 v i d e op h o n e 码流的数字视频信号。经过s a a 7 1 1 4 解码后的视频信号，其还 能够根据实际的应用选择8 位或1 6 位宽度的数据输出格式。 s a a 7 1 1 4 的主要任务就是捕捉和缩放视频图像，向平板显示控制器提供标 lll龇 蝴一 麟 i 靖竺土黼 第二章系统鼗硬箨结构 准的y t w 数字撬频流输蹬格式，然君由平扳最冢控铡芯片去控涮与照示。 s a a 7 1 1 4 所撼有的特点介绍如下 1 支持6 路模拟输入，可以髓6 路c v b s 信号戏2 路y c 信号和2 路c v b s 谊号戏1 路y t c 信号和4 路c v b s 薅号。 2 。骞两个横羧逶遭，每个逶道内建摸掺黪爨叠滤淡嚣。 3 对每路c v b s 或y c 输入信号可戳选雨可缡疆静静态增盏或盘韵增整控 制。 4 自动电平控制和可以作开必切换的自峰控制。 5 含有两个9 b i t 视频a d 变换器，在扩展接翻巾可以接收数字c v b s 信号 蕺w e 嫠号戆羲天。 & 数字镁耀环震 二逶盛予务摊标准和嚣标准褫颗傣号源懿霹参赴骥秘辩静 的产嫩。 7 水平和熊直同步信号的检测。 8 自动梭测5 0 6 0 i - i z 场频，并自动在p a l 和n t s c 翻之间切换，支持对p a l b g d h i n ，p a ln ，p a lm ，n t s c m ，n t s c - j a p a n ， n t s c4 , 4 3 秘 s e c a m 裁信号静亮度和惫凄楚莲。 9 自邋臌2 4 线色度，亮庹分离梳状滤波器。 1 0 独立的激度、对比度、德和腹控制。 11 对p a l 制信号使用延迟线来校正p a l 相位必真。 1 2 ，在冀产生簿合i t u6 0 1 豁壤戆簿锬定嚣势。 1 3 。裹靛熬斡最示委橡臻藏功艟，胃竣支持显示辫稼在瘩平嚣垂煮蠢囊戆独 立的缩放功能。 s a a 7 1 1 4 邂提供一个1 2 c 撩阴，用于和主控芯片相连接，从而可以对熟内部 的寄存器进行读写操作，控制s a a 7 1 1 4 的工作状态。s a a 7 1 1 4 的内部功能框图 如图2 - 2 掰承# s a a 7 t 1 4 内嚣建骞一争双淹遴嫒攒羲跫莲楚蘧嘏黯毽耩番号输入源选撵 电路、限制输入倍号带宽的防混藏滤波器、鑫动谈靛秘增益控错电路、2 路9 位 a d d 变换器) ，时钟发生器电路，数字多制式解码器( 包括用来分离亮胰和色差 信号的白适应梳妆滤波器电路、个能支持水平与舔_ 赢方向独立的不同缩放比例 静绩放电路魏亮溲、对拢疫及饱搬浚控铡电路) 。 第二章系统的硬件结构 t r s tt i i st d o 氓c l k 心x c l k 图2 - 2s a a 7 1 1 4 内部功能框图 2 1 1s m 7 11 4 的i o 端口： s a a 7 1 1 4 共有三个i o 端口，它们分别是：i 端口h 端口和x 端口。其中 i 端口为图像数据输出端口，它是处理由模拟视频信号解码所生成的标准y u v 信号的输出口；h 端口除了作为y u v 信号的输出口外，同时还可以作为数字视 频信号的输入口：x 端口既能作为数字视频信号的输入口，也能作为数字视频通 过s a a 7 1 1 4 解码后的v 信号的输出口。这三个端口具体的工作状态是通过 对s a a 7 11 4 相应寄存器的设置所确定。 2 1 2 模拟输入处理模块： s a a 7 1 1 4 提供了6 路模拟信号的输入，它的两个模拟主通道都含有：输入 源选择电路、电平谈位电路、模拟放大电路、防混叠滤波器和9 位a d 转换电 路。模拟输入处理模块的框图如图2 3 所示： 第二章系统的硬件结构 s s a l 斛 s s 2 。 r 。 a o s l i ：0 】 4 到 1 2 l 丁讣 d 阱2 1 1 2 网。网恼乓i 商可 i 匕_ 匕_ 口l d 。b l 。i | 口b i t - f ：】l ： 攫拟控制 ! f u s e10 r g n d 1 。l 厂 j 交叉多髂蕾用嚣 i 瞬2 3模掇输入处理模块框图 输入信号源的选择可以通过对s a a 7 1 1 4 的a i c o i ( 0 2 h ) 寄存器的最低四位 设鬻来决定。其俸设置翔下西懿表格所示； b 程穗述取毽功能 d 3 ：0 】 模式00 0 0 0c v b s 信号从a 1 1l0 i n 2 0 ) 输入 模式l0 0 0 lc v b s 信号筑a 1 1 2 p i nl 踯赣入 模式20 0 0 c v b s 信号从a 1 2 1 ( p i n1 6 ) 输入 模式3l l c v b s 信号双a 1 2 2 i n1 4 ) 辏入 模式40 1 0 0 c v b s 信号从a 1 2 3 ( p i n1 2 ) 输入 揆式50 1 0 1 c v b s 穰号) , a 1 2 4 i nl o ) 输入 模式6o l l o y 信号从a i i i o i n2 0 ) + c 信号( 增益可以通过g a l 2 8 位 鼙j g a l 2 0 位遴努调节) 炎a 1 2 1 ( p i n1 6 ) 辕入 模式70 1 1 l y 信号从a l l 2 ( p i n1 8 ) + c 信号( 增益可以通过g a l 2 8 位 萋j g a l 2 0 位进行调苇) 执a 1 2 2 攮1 4 ) 输入 模式81 0 0 0y 倍母从a l l l ( p i n2 0 ) + c 信号( 根据y 增益进行增益 调萤) j f a m i n1 6 ) 输入 模式91 0 0 l y 信号从a l l 2 ( p i n1 8 ) + c 信号( 根据y 增益进行增益调 节) 从a 1 2 2 ( p i n1 4 ) 输a 滤波控制电路使茨混爨滤波器与季亍锁定时钟媳频率棚逶应。在场消隐期间， 箝位和增菔控制都将失效。箝位电路用来控制模拟输入信号的电平范围，对于箝 第二章系统的硬件结构 位电压存储和滤波是通过耦合电容来实现的。在两个a d c 通道中，亮度信号电 平被箝位在6 0 ，色度信号电平被箝位在1 2 8 ，在正常应用中，箝位时间被设置在 视频信号的行消隐期间。增益控制电路是通过1 2 c 总线设置两个a d c 通道的静 态增益或对两个通道中的一路使用a g c 功能，另一路使用静态增益。a g c 是可 以在c v b s 或y 信号过大( 或过小) 时，降低( 或增大) 电路的增益，从而使 信号强度满足a d c 通道对输入电压范围的要。a g c 的有效时间被设置在视频信 号的水平同步期间。图2 - 4 详细说明了增益和箝位控制分别在模拟视频行中的有 效时间： 图2 - 4 增益和箝位在模拟视频行中的有效时间 2 1 3 色差信号和亮度信号的处理： 色差信号和亮度信号的处理过程如图2 5 所示： 经过d 变换后的9 位的c v b s 信号或色差信号首先输入到正交解调器的 输入端，它分别和负载波发生器1 产生的两个负载波信号( 相位分别与解调向量 成0 0 和9 0 0 ) 相乘进行解调，负载波的频率取决于当前的输入信号的彩色制式。 然后将解调后的输出信号通过向下采样低通滤波器1 进行滤波处理。可以通过对 寄存器1 0 h 的低三位l c b w 0 到l c b w 2 编程来获得低通滤波器1 的八种不同滤 波特性。经过低通滤波器1 的处理同时还能使亮度信号的等级受到减弱，且滤波 器l 的带宽越宽对亮度信号等级的衰减就越大。接着，从低通滤波器1 输出的信 号输入到自适应梳妆滤波器进行亮度和色度信号的分离。从亮度信号中分离出色 差信号再进一步通过低通滤波器2 处理能就将色差信号的u 、v 信号的完全分离 开来。滤波器2 的不同滤波特性是通过对寄存器1 0 h 的c h b w 位的设置来实现 的。 亮度信号是通过在原9 位的c v b s 或y 信号的基础上减去通过二次调制处理 的色差信号而得到的。从自适应梳妆滤波器输出的色差信号通过内插低通滤波器 3 的向上采样，然后通过正交调制器对色差信号进行二次调制处理。正交调制器 的两个时分载波信号是由负载波发生器2 产生的。原c v b s 或y 信号与二次调制的 葡i 章甬确朐儡仟荷杓 色差信号通过一个减法电路的处理，从而进行亮度信号的分离。亮度信号再输入 到一个亮度峰值模块或低通模块进行峰化处理，以提高图像的清晰度。用户可以 通过对对寄存器0 9 h 的l u f l 3 到l u f l 0 的编程来设置图像的不同清晰度。 图2 5色差信号和亮度信号的处理 2 1 4 亮度色度饱和度控制模块和输出级别 亮度信号( y ) 和色差信号( u v ) 最后都输到亮度饱和度肛寸比度控制模块 ( b s c ) 进行控制与处理，以求得在屏幕最佳的显示效果。b s c 的处理过程是通 过对s a a 7 1 1 4 相应寄存器的不同设置来实现的。相关寄存器说明如下： 1 色差饱和度的控制是通过d s a t 7 到d s a t 0 的设置来完成的 2 对比度和亮度分别是由d c o n 7 到d c o n 0 和d b r l 7 到d b r l 0 寄存器 来控制的。 亮度和色差的计算公式如下： l l r n h a t t c o ：y o l t r 巾i 掣叫y 一1 2 8 ) + d b 刚 c h t o r n i n a n c 。：u v o u t = i n t - - 喾d s a tx i c 阡c i | 一1 2 8 ) + 1 2 8 经过b s c 处理的y u v 或c v b s 信号必须符合c c i r6 0 1 6 5 6 标准，即限制 y u v 或c v b s 信号的量化级在l 到2 5 4 之间。y 、u 、v 信号在c c i r6 0 1 6 5 6 标准下的量化范围如图2 - 6 所示： 舞二犟系统熬硬件结构 ，2 ；萃 b l 礴 潞冁 2 4 0 n 峙7 # 槿 2 晰蔼镌+ 4 4 d l o w1 惦 1 6 0 鲻濑i 黼 l # 嘲 0 e 埘7 5 目酣。i 稿$ 绍 w a n 伸0 a yo u t p u tr a n g e b u o u l p t | t 糟n g e c 龋c v o u t p u tr a r t g e 0 r ) 莲2 - 6 y 、捩v 落号熬量像熬鹱 2 ， 。5 辩钟产生毫路 露) c g c 电路能够产生进行视獭输入处理的所有时钟信号，c g c 电路的框图如 图2 7 所泳： 捌2 7 c g c 电籍框图 荬串，海稳l 国0 0 蕴号爱国零平镁蕤舔夔袋趋麓半鼗字嚣摸援转换熬嫠每， 宅戆爵簿颁攀建6 7 5 m h z e 它蕊蘧过霹孬频蘸穗纂褥嚣蘸，公式懿下； 巷- 7 5 m & 2 4 2 9 蜘( s o h z ) 或6 7 5 = 4 3 2 f h ( 6 0 h z ) 在p l l ( 包括鉴相器，环蹴滤波器和压控撤端器) 电路中通过对内籼l 此o 信号乘以煞数因子2 或4 得到输出的对钟信号，s a a 7 1 1 4 解码器支持的输出时钟频 率絮下表掰瀑： e l o o k f r e q u e n c y 秘k 凄 x 1 a l o 2 4 。s 7 6o r3 2 1 1 0 l l c 2 7 l l c 2 1 3 5 l l c 4 i n t e r n a l 6 7 5 l l c 8 v i r t u o j )3 3 7 5 2 。 6 瓣碣输窭牾式： s a a t l l 4 支持各种不同格式的数据输出，它j ! 阡挝特的数据输出格式刿袭如 第二章系统的硬件结构 d a t at y p en u m b e rd t a t v p ed e c o d e ro u t p u td a t af o r m a t 0l e | e t e x t 芝湃耐￥s c c s t 1 e u r o p e a nd o s 鲥c a d t i o n 2v i d e op r 。鲫m m i 呻s e r v i c ef v p s ) 3w i d es c r e e n 哟# h gb i t s 4u st e l e l e x t ( w s t ) 5u sd o s e dc a p t i o n ( 1 i n e2 1 l 8晌o c o m p o n o n t s g n a l v b im g 嘲v 啊4 ：2 ：2 7c v b sd a t a 8t e l e t e x t gv i t c 难s ut i m eo o d e s s t # 秭 1 0v i t c s m p t et i m ec o d e s ( u s a ) 1 1r e s e n , e d 1 2撼黼毽 t 3 m o l l j = c 日n e s e ) 1 4 j a p a n e s ef o r m a ts w i t c h ( 1 2 0 2 2 ) 5 v i d e o c o m p o n e n ts i g n a l ；a c t i v e v i d e or e g i o n y u v 4 ：2 ：2 以上的各种数据输出格式是遇过对s a a t l l 4 内部特殊的寄存器l c r 2 到 l c r 2 4 ( 4 1 h 蘩5 l 珏) 豹设鬟来确定豹。l c r 2 至 j l c r 2 3 分嗣j l 雩瘦子一皎鎏绦中掰 指定的某一行，l c r 2 4 则代液一帧图像中没有被指定的所有剩余行。l c r 2 到 l c r 2 4 寄存嚣凝指定孬蕊羧滋数据类鍪l 箍够被单疆瓣缓程确定。其麓霞位攒健在 奇场中所对_ 呶行的输出数据擞型，低四位则表示在偶场中所对应行的输出数据类 型。l c r 毒存嚣帮一续数据孛各舒懿怼癍关系筑逶遘对寄存器5 b h 4 j 、 5 a h 7 ：0 】、5 b h f 2 ：o 】、5 9 h 7 ：0 和5 b h 7 的设置进行调节。下面表格为对应6 2 5 行5 0 h z 系统中荟毒存器懿凝篷兔v o f f 8 ：0 】= 0 3 h ( 5 b h 4 霸5 a h 7 ：0 ) 、 h o f f 10 ：0 】一3 4 7 h ( s b h 2 ：0 1 和5 9 1 4 1 7 ：o ) 、f o f f 一1 ( 5 b h 【7 】) 时l c r 寄存器与 各幸亍鹣对应关系： l l m n u m b e f l 髓 i 磁 6 2 3 l 6 2 4 l 6 2 5 i 1 l 23 i 4 i 5 c l n * 悯 l a 湘喇 l 棚龃l z 出雕蚺slii 膊i 阳p l i 祷iq 嫩a i 脚 【粕m 搬鞠l3 弱l 誉 l 黧2l 3 1 3 l 3 n l 3 1 5 l m 6 l3 1 7 | 3 1 8 幢l d _ i m a 曲v 啪帕i z 珊口u i 拍s e r r a t h l d 黼e q u 拙l a nd d 9 蕾 l c r 劓23ls l i m n u m b w6 f 7 i 8 i 9 f 1 0 l 1 1 l 1 2l1 3i1 4i1 s1 81 71 8伸2 2 22 3n12 5 t l t 制m m 膏讨v b ! - i i 婚s f 4a c 掾e 调d 。o l b e n u m l 抽r 3 蜉l3 3 2 t3 嚣3 怂款3 2 s3 2 b3 嚣3 2 b搿强3 裂3 毪3 3 喜3 越鹊强嚣7 l3 3 8 绉喇f l e d ) 埘时一镥t 4 f 醇# 2删v l d l c r 6 i 7891 01 11 21 31 41 51 61 71 81 92 02 12 22 32 4 经过s a a 7 1 1 4 解码后静视频信号，爨须保持藏确静时序对应关系，这样才 能完艇无误的恢复原来的视频图像。s a a 7 1 1 4 输出的时序包括行场同步信号、 行砀滂豫信嚣、行颡，绣颓、场识溺信号等。疆p a l 锫l 信罨为饲萁彳予、场辩序关 系如图2 - 8 所示： 第二章系统的硬件结构 ujuu u 1 丁 l 厂uul j l 厂_ l 几一 i li v b t o 伊：q - 1 3 州 1 _ 厂厂 _ 厂l 厂u 1r u i： 槲o 醐- 1 3 h 图2 - 8p a l 制信号时序图 其中，h r e f 信号为行消隐信号，v g a t e 代表场消隐信号( 其可以通过对寄 存器v s t o 8 ：0 和v s t a 8 ：0 的编程进行确定) ，h r e f 和v 1 2 3 信号结合能判断 当前为奇场或是偶场，f i d 为场识别信号。以上各信号都能通过s a a 7 1 1 4 的相 关管脚进行输出( 如r t s o 、r t s l 、x r h 和x r v 管脚等) 。r t s 0 、r t s l 、x r h 、 x r v 各管脚可以通过对s a a 7 1 1 4 内部相关寄存器的设置组合出不同的时序输出 要求，它们的组合形式如下表： n a m e r t s 0 ( p i n3 4 )r t s l ( p i n3 s )x r h ( p i n 9 2 ) x r v ( p i n9 1 ) h r e fxxx f i t u 6 5 6x v 1 2 3xx x v g a t exx f i dxx 表中“”表示可以输出该时序信号，“一”表示不能输出该时序信号。 2 1 7s a a 7 1 1 4 的应用电路及与t 0 9 4 4 连接如图所示： 若采用8b i t 的y u v 4 ：2 ：2 的数据输出格式，所选择的行锁定时钟频率应该为 僻 嘲 刚 舭 肿 雌 胁 蛊 哪 h f 6 j e d 阱 一 删 一 邮 第= 簿系统妁硬癸结构 2 7 m h z ，廷嚣簧用戮s a a 7 1 1 4 的l 端日迸行数据的输出& g 霹；若采掰1 6m t 的 y u v 4 ：2 ：2 静数据输穗格式，则搿选择熊行镇定时钟频率应该为1 3 + 5 m h z ，除了 应用s a a 7 1 1 4 的i 端口外，还必须用到宙的h 端口进行数据的输出才可。 s a a 7 1 1 4 部分翡实辩应嚣龟鼹魏图2 - 9 掰拳： 强2 - 9s a a 7 1 1 4 庄爰电路 2 2f p d 盥示控制部分 本系统袋溺台湾t r u m p i o n 公镯生产游t 0 9 4 4 游静律势液磊宅橇靛鼗幂控载 芯菏。t 0 9 4 4 芯片熬够将p c m a c 襄a t s c 褪叛绩号转羧舞遁台于滚瑟( 燕 t f t l c d ) 显示鹣数字嫠号。撤攥输凄显豢的要求，它鼹够完成辩输入跨像在 水平和垂殿方向上独虚的线性缩放，缩放倍数可蚍编程。它还包括个s d r a m 控翻器模块，霄疆遴避对该耩缓辩接一片嵩速大鸯激骧缓存器芯片，获鬻霹淡方 便的实现输入图像帧速率变换躐隔杼到逐行的转换。另外，该芯片包括一个o s d 逶鞲疆及辨部o s d 嫠号输入连接瓣壤叠，致实褒控铡菜荸、文本、鼗线在羼幕 上翡爨翔鬟承，形成筵磐翡a 辘交癸蘑。谈芯片在任侮显示状态辩都鞋进行 菝率、鞠靛、农平，蘩壹显永醒域黎鑫平舞瓣塞动调节，在没有羽户予颧豹条薛 下，宦能够撇据显示模式的澈幼来提供无抖动和最佳画质的湿示效嫩。硬件模式 釜测邀踌谈爨爨竣入强缘僖弩鹣翔撼频率帮分辨察羚存壤戮t 0 9 4 4 密撵器孛， 第= 帮蒹统的硬件结构 徽控裁器逐适i z c 总线接霜获褥这些信惠，孬稷瓣液燕辱辩羧蕹格式斡要求对蕊 片编程。使输入图像能在液赫屏上全屏显示。 2 2 1 擞援特点： t 0 9 4 4 霄1 2 8 脚和1 6 0 脚l q l z 4 m s 两种封装形式，下面介绍一下t 0 9 4 4 所具 喜翦圭癸特点： l 。支持最嵩显示努辩率菇；1 2 8 0 1 2 0 4 ，最大蒙豢速率免1 0 8 m h z 2 内援d r a m 控制器用予进行视频信号的隔行到逐行转换以及输出图像的 帧遵率转换。 3 支攮输入图像在水平藏粪童方向的独立黔缩放功能。 4 ，聪掰辩蛰溪产赛瑟鹣嚣上爵骧翟o s d 。 5 。肉餐显冢模式莰蕊硬转惫路。 6 自渤调整频率、相位、水平，垂直显示位凝殿自平衡。 7 片内色度，饱和度、巍廉、对比度调整以及丫校正。 8 2 4 - b i tr o b 输入，最大像素速率达1 0 8 m h z 。 垒三个遵凑p w m ( 辣爨满稍) 臻1 2 1 。 l 筑妇( x y x 滤渡器鞋减少噤声。 l1 0 2 5 u m c m o s - r 艺。5 v 耐笨。 1 2 w 以接收多种输入数据格式 1 2 b i tr m c h ，2 4 b i tr g b ，8 _ b i ty u v4 ：2 ：2 ( c c i r 6 5 6 ) ，1 6 - b i t y u v 4 ：2 ：2 视频输入。 1 3 。袭霹步整号缺失对可以以自癌藏步搂试运行。 2 ，2 。2 塞簧管脚赍缓 下丽介绍t 0 9 4 4 的主要撩蹦管脚。 1 数据输入接口：输入的y u v 数据和r o b 数据共用相同管脚，魍时钟和 同步信号的管脚是相互分开的 i c l k ( y u v l l c ) ：瓢v o a 信号凌鬣叛整号靛孵锌 l v s y n c 濑入垂直嚣参祷碍； i h s c ：输入水平同步倍母； i r e