LCD-VGA 嵌入式微型显示控制系统软件设计说明书

编号:
版本: LCD-VGA微型显示驱动电路
软件详细设计说明书
编写: 2015年05月18日
校对: 2015年06月12日
审核: 2015年06月15日
批准: 2015年06月20日
目录
一、项目背景 (2)
二、软件功能介绍 (2)
三、软件特性介绍 (2)
四、软件的运行环境介绍 (2)
五、系统的物理结构 (2)
六、系统总结构 (3)
七、系统各个模块介绍 (5)
七、算法设计 ............................................................ 错误!未定义书签。

八、接口设计 ............................................................ 错误!未定义书签。

九、需求规定 (10)
十、测试计划 (10)
一、项目背景
随着便携式多媒体终端需求量迅速增加,在视频解码等方面对芯片低功耗的要求也越来越高。

因此,只有将模拟视频信号转换成为符合ITU-R BT、656标准的数字信号,才可方便地利用FPGA或者DSP甚至PC机来进行信号处理。

本模块就就是利用TI公司的超低功耗视频解码芯片TVP5150对视频信号A／D解码,由单片机通过I2C总线控制,实现驱动VGA级别(640X480)的微型显示模组,并预留地址数据等接口,作为模块验证以及后续数字信号处理之用。

二、软件功能介绍
本系统主要由视频转换模块TVP5150、按键模块、8051内核单片机与液晶图形缩放引擎(A912)组成,系统框图6、1所示。

STC单片机通过I2C接口控制其余三部分模块的工作,视频解码IC把复合视频转换成标准8位的ITU-RBI、656格式的数字信号传输到A912,A912通过解码矩阵电路把解调后的信号转换成三基色RGB信号,最后通过增益／偏移控制、伽马校正、抖动处理与图形缩放变RGB信号输出到液晶屏、
三、软件特性介绍
以STC单片机 MCU为控制中心,以视频转换芯片TVP5150为硬件核心。

电路将模拟视频信号编码为ITU-R BT.656类型的数据流。

单片机管理整个工作流程,缩放引擎芯片进行图像处理,把数据流转换为RGB信号,最终在液晶屏上获得显示图像。

该显示器结构轻薄,电路简单,性能可靠,图像显示清晰稳定。

四、软件的运行环境介绍
软件应在以下环境中运行:
硬件环境:选用256字节 RAM+1K AUX-RAM、4KB ROM、S0P 型号为STC11F04E 单片机
计算机软件:采用C语言进行编译并生成相应执行文件格式,在STC11F04E 单片机上运行。

五、系统的物理结构
微型显示嵌入式软件中的硬件就是由主控、显示驱动模块、按键输入模块、视频解码器模块TVP5150组成,其物理结构图如下图所示
视频解码器TVP5150实现PAL/NTSC制式视频信号的解码,输出8 bit ITU-R bt、656数据,CPU通过I2C控制视频解码器的各项参数,比如亮度、对比度、色度等等,CPU通过I2C 控制显示驱动模块,显示驱动模块将视频解码器输出的8 bit ITU-R bt、656数据显示在微型显示屏。

六、系统总结构
6、1系统框架图
微型显示嵌入式软件总共有3大模块,分别就是显示模块A912、按键输入模块、解码器模块TVP5150、其框架如下图所示:
6、2系统总的流程图
当系统初始化之后,解调器开始工作,但检测到视频信号后,把模拟视频信号解调到数字信号已供显示器屏显示,同时按键可以调整合适的亮度,以达到最佳的收瞧效果。

七、系统各个模块介绍
7、1显示模块
7、1、1 模块描述
视频模块主要由A912视频编码芯片与一显示屏构成,可将8位4:2:2的ITU-R BT、656或者ITU-R BT、601输入信号编码成CVBS信号或S-Video信号输出。

如果解码器模块工作正常,利用此验证模块可以得到模拟视频信号,接人显示设备可得到输入图像。

7、1、2 模块接口关系
显示屏显示的视频标准为ITU-RI BT.656,以下为该视频的简单介绍:
ITU-RIBT.656视频标准
ITU-R BT、601就是“演播室数字电视编码参数”标准,而ITU-R BT、656则就是ITU-R BT、601附件A中的数字接口标准。

ITU-R BT.656输出8位Y:Cb:Cr=4:2:2的数据格式,同步信号内嵌于数据流中串行输出,也可以单独引脚与数据流并行输出。

图2所示为完整的一帧数据,分奇偶两场,23～311行就是偶数场数据,366～624行就是奇数场数据,FID为奇偶场指示信号,在场同步信号(VSYNC)下降沿跳变。

VBLK为场消隐信号,高电平有效,可以通过设置视频解码器寄存器来改变其长短,控制有效图像数据输出,因此在VBLK信号低电平期间对应输出视频有效数据
7、1、3 模块实现算法
当接收到标准ITU-RI BT.656或无视频信号后,通过CPU I2C控制其工作状态。

要完成基本的显示功能,A912要通过单片机的I2C指令写入寄存器以完成以下功能: 1)液晶屏参数选择:根据要点亮的液晶屏规格数,写入合适的液晶屏参数,包括分辨率、行场频、像素时钟、行场同步宽度、行场前后沿宽度等、
2)选择输入信号格式及输入信号通道就是YUV0还就是YUV1,并打开数字端口控制、
3)设置显示区域行场起始、结束位置,设置ADC的增益与偏置以及根据输入同步设置ADC_PLL控制;
其流程图如下图所示:
当系统接收到控制信号后,会根据控制指令控制整个系统的运行、
7、2按键输入模块
7、2、1 模块描述
手动控制系统的工作状态
7、2、2 模块接口关系
7、2、3 模块实现算法
当需要调整显示屏亮度时,系统可以通过按键输入模块控制显示屏亮度。

按键的有效输
入分为长按与短按,其中规定,小于1s 的按压定义为短按,大于1s 的按压定义为长按。

长按控制系统的开机及关机,短按在开机状态下控制系统停止运行。

其流程图如下图所示:
7、3视频解码器模块
7、3、1 模块描述 视频解码IC 就是超低功耗、支持NTSC ／PAL ／SECAM 等格式的高性能视频解码器,在正常工作时,它的功耗仅115 mW,并且具有超小封装(32脚的TQFP),因此非常适用于便携、批量大、高质量与高性能的视频产品。

它可以接收2路复合视频信号(CVBS)或1路S-Video 信号。

通过单片机I2C 总线设置内部寄存器,选择信号AIPLA 与AIPIB 输入到内部,AGC(自动增益控制)使得芯片可以支持最高1.5 Vp-p 的信号电压并使输入信号达到ADC 的最大量程,9位的
ADC 按内部PLL 时钟输出像素数据。

转换后的数字信号经过梳状滤波器进行Y 、C 分离,再进一步分离成U 、V 信号,最终经过格式转换输出8位ITU-R BT656信号。

7、4、2 模块接口关系
7、4、3 模块实现算法
A: TVP5150芯片应用原理图如图7、4、2所示。

芯片采用14、318 18 MHz晶振,数字与模拟输入电压为1、8 V,IO口电压为3、3 V;信号输入有CH1与CH2两路,并且都进行阻抗匹配设计,防止对输入信号的反射;YOUT[0:7]输出8路YCbCr信号,消隐信号可选择单独引脚HSYNC与VSYNC输出,或者内嵌于这8路信号中。

PCLK／SCLK脚时钟信号可输出13、5 MHz与27 MHz两种频率,
B: TVP5150寄存器配置
完成TVP5150的初始化,要通过I2C总线把参数写入寄存器,主要有:选择视频输入通道,当输入为Composite信号时,可以选择通道A或者通道B,当输入为S-Video信号时,通道A输入Luminance信号,通道B输入Chrominance信号。

输出格式配置,在本系统中配置为8位ITU-RBT、 656格式的数据输出。

可以按照TVP5150规格书的寄存器初始化表配置。

其工作流程如下图:
七、算法设计
本系统采用编程算法设计,使用最多的就是逻辑结构的判断语句,还有顺序结构,还有当型循环结构。

本系统的算法简单,方便操作,容易上手,方便操作工人的操作。

当型循环算法的算法程序实例如下:
if(longkey_ch_flag==1)
{
longkey_ch_flag=0;
if(long_key==0) {
for(int i=0;i<6;i++)
{
op_par[i]=sleep_par[i];
}
par_change_flag=1 ;
}
else
{
for(int i=0;i<6;i++)
{
op_par[i]=wake_par[i];
}
par_change_flag=1 ;
}
}
八、需求规定
将模拟视频信号转换成为符合ITU-R BT.656标准的数字信号,使用数字化接口的LCD 显示器能获得比传统CRT显示器更清晰、稳定的画面。

九、测试计划
1、测试工作电压范围DC3、5V—5V电路工作正常,显示应正常
2、测试工作电流在要求的范围内
3、测试CVBS不同制式(P/N)下显示应正常
4、使用不同设备(视频信号发生器、DVD、机顶盒等),输出不同图案,测试显示应正常。