??? 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?
?
??? 等離子彩電能完全避免輻射,是100%的綠色環保電視。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、節省空間等優點。等離子彩電(PDP)實現電視、電腦、電訊的三合一,直接滿足了寬帶多媒體信息網的要求。PDP電視是目前彩電大型化的方向之一,在未來的數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品。世界上最大的幾家PDP生產廠家紛紛宣布推出了PDP新產品,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,國內外大多數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)一個數字視頻交互接口(DVI),內含高帶寬數字信息加密保護(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)片內有8051結構的單片機;?
??? (7)具有幀率轉換(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線雙向的數據接口(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)具有調節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。?
?
?
??? 除四個外部時鐘外,所有時鐘都是由gm5020內部通過直接數字同步(DDS)來產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可接收三種輸入數據格式:(1)24bit RGB;(2)8bit ITU-RBT656(CCIR656 422);(3)數字視頻交互信號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,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能夠對捕獲的數字圖像數據進行背景、亮度、色度、對比度、飽和度調節。?
??? 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視頻輸入數據和視頻輸出數據的幀率轉換(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象素數據、顯示允許(DEN)、顯示時鐘、行同步(DHS)和場同步(DVS)等信號,所有顯示的數據和時鐘與輸出時鐘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。?
??? TMDS寄存器(6Bh～73h): 用于設置DVI的參數。?
??? 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。?
??? 輸入模式寄存器(8dh～A4h):用于存儲輸入信號模式的參數,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HT、垂直掃描總線數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。?
背景亮度控制寄存器(24h～29h):通過這些寄存器設置PWM,用于調節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和輸出指示狀態。?
3 gm5020在PDP顯示系統中的應用?
??? 圖2是gm5020應用在PDP平板顯示系統中的硬件電路結構圖。?
?
?
??? 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。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將視頻模擬信號轉變為滿足BT656協議的YUV數據傳給gm5020。?
??? TV調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TV調諧器分解產生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(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據。?
??? 串口芯片采用ICL232CPE,用于CMOS/TTL電平轉換,供單片機MCU和PC機進行通信。實現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、數字視頻交互信號(DVI)經Gm5020芯片處理,直接驅動等離子體顯示屏顯示。?
4 系統軟件設計?
??? PDP平板顯示系統中軟件的程序流程圖如圖3所示。系統軟件主要分為三大部分:?
?
?
??? (1)初始化:主要包括MCU初始化,全局變量初始化,gm5020內部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并提示,1分鐘后處于待機狀態。?
??? (3)用戶參數設置: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、飽和度調節。④輸出圖象行頻HS,場頻VS, 場掃描總線數VT。⑤圖像位置調節: 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)?