??? 摘? 要:? gm5020是加拿大genesis公司為液晶顯示器和其它點陣顯示器生產(chǎn)的高度集成的圖像處理芯片,介紹了該芯片的特點、功能、原理。并利用gm5020設計了等離子彩電,給出了其硬件結構和軟件流程。?
??? 關鍵詞: 等離子彩電? 在屏顯示? gm5020?
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??? 等離子彩電能完全避免輻射,是100%的綠色環(huán)保電視。由于不受磁氣和磁場的影響,具有機身纖薄、重量輕、屏幕大、色彩鮮艷、畫面清晰、亮度高、失真度小、節(jié)省空間等優(yōu)點。等離子彩電(PDP)實現(xiàn)電視、電腦、電訊的三合一,直接滿足了寬帶多媒體信息網(wǎng)的要求。PDP電視是目前彩電大型化的方向之一,在未來的數(shù)碼時代將逐步取代體積巨大的盒體狀CPT顯示器而成為未來彩電市場的主導產(chǎn)品。世界上最大的幾家PDP生產(chǎn)廠家紛紛宣布推出了PDP新產(chǎn)品,昭示著PDP已開始躍上顯示器市場的大舞臺。但是,PDP價格高昂,嚴重制約了它的普及。?
??? 采用gm5020設計平板顯示器" title="平板顯示器">平板顯示器,具有簡單、靈活、費用低等特點,國內(nèi)外大多數(shù)液晶顯示器都采用了這種芯片。我們用gm5020設計等離子彩電,借以實現(xiàn)降低等離子彩電的成本。?
1 gm5020的特點及功能?
??? gm5020是加拿大genesis公司為液晶顯示器(LCD)和其它點陣顯示器生產(chǎn)的高度集成的圖像處理芯片,具有以下主要的特征:?
??? (1)三個ADC輸入(RGB),作為計算機顯卡的輸入;?
??? (2)一個8-bit ITU-R BT656視頻輸入信號" title="輸入信號">輸入信號(YUV)?端口;?
??? (3)一個數(shù)字視頻交互接口(DVI),內(nèi)含高帶寬數(shù)字信息加密保護(HDCP);?
??? (4)具有圖像放大/縮小/凍結功能;?
??? (5)具有在屏顯示(OSD)控制的功能;?
??? (6)片內(nèi)有8051結構的單片機;?
??? (7)具有幀率轉(zhuǎn)換(FRC)控制的功能;?
??? (8)視頻工作頻率高達160MHz;?
??? (9)最高分辨率SXGA為1280×1024;?
??? (10)提供一個支持平板顯示器(LCD或PDP)的輸出接口" title="輸出接口">輸出接口和一個支持CRT顯示器的輸出接口;?
??? (11)提供一個9線雙向的數(shù)據(jù)接口(GPIO)與外部的MCU相連;
??? (12)一個2線I2C接口和一個6線I2C接口;?
??? (13)具有調(diào)節(jié)RGB和YUV信號的色度、對比度、亮度、飽和度" title="飽和度">飽和度的功能。?
??? gm5020的供電電壓為3.3V,采用292pin和27mm×27mm的PBGA封裝形式。gm5020原理框圖如圖1所示。?
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??? 除四個外部時鐘外,所有時鐘都是由gm5020內(nèi)部通過直接數(shù)字同步(DDS)來產(chǎn)生所需要的同步時鐘。?
??? gm5020有兩種復位方式:硬件復位和軟件復位。 硬件復位指gm5020的reset腳(T1)接低電平1μs后使gm5020復位。軟件復位指通過設置寄存器HOST_CONTROL的位SOFTWARE_RESET=0使gm5020復位。?
?? ?gm5020可接收三種輸入數(shù)據(jù)格式:(1)24bit RGB;(2)8bit ITU-RBT656(CCIR656 422);(3)數(shù)字視頻交互信號DVI。?
??? gm5020能夠測量輸入視頻信號的行掃描(HS)和場掃描(VS)時間參數(shù),用于檢測輸入視頻信號是否改變和確定輸入視頻信號的模式。?
gm5020能夠?qū)Σ东@的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進行背景、亮度、色度、對比度、飽和度調(diào)節(jié)。?
??? 有相互獨立的水平和垂直兩個方向的放大和縮小功能,其值由輸入圖象尺寸和放大圖像尺寸所確定。?
??? 通過幀存儲接口實現(xiàn)視頻輸入數(shù)據(jù)和視頻輸出數(shù)據(jù)的幀率轉(zhuǎn)換(FRC)。?
gm5020提供兩個OSD模式:字符模式和圖形模式。字符模式支持4種顏色字體同時顯示,圖形模式支持256種顏色顯示。OSD可以在內(nèi)部SRAM或外部擴展SDRAM存儲字表或位圖。通過對OSD寄存器的設置,可以控制其字型、尺寸、顯示位置顏色、閃爍、背景透明、背景不透明、旋轉(zhuǎn)等功能。?
??? gm5020提供一個支持平板顯示器(LCD或PDP)的輸出接口和一個支持CRT顯示器的輸出接口,輸出接口信號包括18bit或24bit RGB象素數(shù)據(jù)、顯示允許(DEN)、顯示時鐘、行同步(DHS)和場同步(DVS)等信號,所有顯示的數(shù)據(jù)和時鐘與輸出時鐘DCLK同步,其顯示模式可通過I2C接口編程控制。?
2 gm5020寄存器描述?
??? gm5020共設有512個內(nèi)部控制寄存器" title="控制寄存器">控制寄存器,通過I2C接口對寄存器編程,可以控制gm5020,以實現(xiàn)各種功能。下面對部分寄存器分類介紹。?
??? 通用配置寄存器: 00h用于分別記錄公司ID、版本號和芯片序列號;0x006H,0x0d5h,0x0d6h用于FRC設置。?
??? 輸入模式控制寄存器(0x50h,0x004h,0x6dh,0x74h): 用于設置輸入信號模式ADCTMDSYUV。?
??? ADC寄存器(50h～6Ah):用于設置RGB(紅、綠、藍)的參數(shù)。?
??? TMDS寄存器(6Bh～73h): 用于設置DVI的參數(shù)。?
??? YUV寄存器(7dh～86h):當輸入信號Video解碼為YUV時, 用于設置YUV的參數(shù)。?
??? 輸入模式寄存器(8dh～A4h):用于存儲輸入信號模式的參數(shù),包括輸入信號的水平顯示起始位置、水平顯示終止位置、垂直顯示起始位置、垂直顯示終止位置、水平顯示延遲和垂直水平顯示延遲。?
??? 測量寄存器(A9h～b6h):將測量RGB和TMDS信號的HS、VS、HT存入該寄存器。?
??? 輸入時鐘寄存器(1Bh～20h):包括六個讀寫寄存器,用于設置合適的時鐘脈沖。?
??? 輸出寄存器(156h～1DFh,1FFh):分別用于定義輸出顯示的水平掃描總線數(shù)HT、垂直掃描總線數(shù)VT、水平顯示起始位置、水平顯示終止位置、垂直顯示起始位置、垂直顯示終止位置和幀延遲等。?
??? OSD控制寄存器(11Ah～153h): 通過這些寄存器可以定義OSD模式和OSD所用的四種顏色以及兩個OSD窗口的各自參數(shù)。?
背景亮度控制寄存器(24h～29h):通過這些寄存器設置PWM,用于調(diào)節(jié)LCD的背景亮度。?
??? GPIO控制寄存器(24h～29h):用于檢測鍵盤的輸入狀態(tài)和輸出指示狀態(tài)。?
3 gm5020在PDP顯示系統(tǒng)中的應用?
??? 圖2是gm5020應用在PDP平板顯示系統(tǒng)中的硬件電路結構圖。?
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??? MCU采用可編程芯片AT89C51RD2,具有64K Flash ram,軟件代碼存儲在該芯片內(nèi)。MCU的作用為:(1)接收鍵盤或遙控的指令。(2)通過I2C總線設置視頻解碼器、gm5020、TV調(diào)諧器、PT2313寄存器,完成指定的功能。?
??? 視頻解碼器采用三星LG公司的KS0127, Video、S-Video、component-Video信號輸入到KS0127,KS0127將視頻模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)闈M足BT656協(xié)議的YUV數(shù)據(jù)傳給gm5020。?
??? TV調(diào)諧器采用菲利浦公司的Fl1236MK2,通過I2C總線選擇頻道。射頻信號經(jīng)TV調(diào)諧器分解產(chǎn)生Video和Audio信號。?
??? 音量控制器采用四通道的PT2313,通過I2C總線選擇通道,控制音量(Volume)、均衡(Balance)、高低音質(zhì)(Treble&Bass)和響度(Loudness)。?
??? SDRAM采用LG公司的K4S16162,SDRAM容量為16M,主要用于存儲圖像數(shù)據(jù)。?
??? 串口芯片采用ICL232CPE,用于CMOS/TTL電平轉(zhuǎn)換,供單片機MCU和PC機進行通信。實現(xiàn)等離子體彩電的軟件修改。?
??? 來自視頻解碼器的YUV信號、PC機的RGB圖形信號、數(shù)字視頻交互信號(DVI)經(jīng)Gm5020芯片處理,直接驅(qū)動等離子體顯示屏顯示。?
4 系統(tǒng)軟件設計?
??? PDP平板顯示系統(tǒng)中軟件的程序流程圖如圖3所示。系統(tǒng)軟件主要分為三大部分:?
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??? (1)初始化:主要包括MCU初始化,全局變量初始化,gm5020內(nèi)部MCU初始化,視頻解碼初始化。?
??? (2)輸入信號模式檢測:自動識別Video、NTSC/SECAM, 支持顯示Video、S-Video、Component-Video。偵測無信號輸入狀態(tài)并提示,1分鐘后處于待機狀態(tài)。?
??? (3)用戶參數(shù)設置:①顯示屏尺寸。②圖象縮小/放大,具有16:9,4:3兩種畫面切換。③圖像亮度、對比度、飽和度調(diào)節(jié)。④輸出圖象行頻HS,場頻VS, 場掃描總線數(shù)VT。⑤圖像位置調(diào)節(jié): 圖像位置左右、上下移動,圖像位置左右、上下倒置。⑥圖像凍結。?
參考文獻?
1 gm5020 Preliminary Data Sheet.Genesis Microchip Inc.,?2001?
2 gm5020 Programmin Guide, Genesis Microchip Inc., July??2000?
3 陳浩雪.平板顯示控制器AL300及其應用. 國外電子元器件, 2000(7)?