LCDVGA 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 (3)
二、软件功能介绍 (3)
三、软件特性介绍 (3)
四、软件的运行环境介绍 (3)
五、系统的物理结构 (3)
六、系统总结构 (4)
七、系统各个模块介绍 (6)
七、算法设计 (12)
八、接口设计 (13)
九、需求规定 (13)
十、测试计划 (13)
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内核单片机和液晶图形缩放引擎(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、抖动处理和图形缩放变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，以达到最佳的收看效果。

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视频编码芯片和一显示屏构成，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是“演播室数字电视编码参数”标准，而ITU-R BT.656则是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行是偶数场数据，366～624行是奇数场数据，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是YUV0还是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的增益和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
入分为长按和短按，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 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、高质量和高性能的视频产品。

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 和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，数字和模拟输入电压为1.8 V，IO口电压为3.3 V；信号输入有CH1和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和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和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。