基于SED1356的嵌入式視頻顯示接口設計

摘要：介紹了EPSON公司的視頻接口芯片SED1356，及嵌入式系統(tǒng)中視頻接口電路設計的基本原理及其軟硬件實現(xiàn)，給出了本設計的結論。

關鍵詞：嵌入式系統(tǒng) 視頻顯示接口 SED1356芯片

目前，在很多嵌入式系統(tǒng)的設計中需要將圖像數(shù)據(jù)轉換成視頻信號在終端上顯示。這就需要設計一個基于嵌入式系統(tǒng)的視頻顯示接口，以便把圖像數(shù)據(jù)轉換成適合終端顯示要求的信號，并控制其在終端上的顯示。由于嵌入式系統(tǒng)便攜式的特點，要求視頻顯示接口電路不但功能強、性能好，而且還要體積小、重量輕，同時要考慮性價比。在實際系統(tǒng)設計中，選擇了EPSON公司的視頻接口芯片SED1356來設計視頻顯示了接口電路。

1 SED1356芯片簡介

SED1356是適用于多種CPU和顯示設備的彩色LCD和CRT/TV的顯示控制芯片。它共而114個寄存器，可以靈活地設置顯示方式，功能非常強大，主要用于低功率、低價位的嵌入式系統(tǒng)，如移動通信、手提電腦、商務自動化等。

1.1 SED1356的結構及工作原理

該芯片的內部結構框圖如圖1所示。來自系統(tǒng)總線的圖像數(shù)據(jù)被磅到主機接口單元。如果數(shù)據(jù)是由攝像機之類的媒體捕捉到傳送進來的，則通過媒體插件接口單元接收后才送往主機接口單元。主機接口單元根據(jù)寄存器的設置對圖像數(shù)據(jù)進行處理，通過存儲控制單元送往外部DRAM。外部DRAM內的數(shù)據(jù)則通過LCD通道，經(jīng)LCD調色板和LCD接口送往LCD顯示設備；也可通過CRT/TV接口轉換成模擬信號送往CRT或TV。圖1中的2D加速器的作用類似于微機中的DMA，可以提高數(shù)據(jù)傳送速度，以加快圖像的刷新速率。

1.2 SED1356的特點

（1）顯示緩沖存儲器為16位的DRAM，可以通過寄存器來設置多種存儲器類型。其速率對于EDO-DRAM可達40MHz（即80MByte/s），對于FPM-DRAM可達25MHz（即50Mbyte/s）。存儲器容量一般選擇512KB（256×16bit）或2MB（1M×16bit）。另外可以通過寄存器編程改變存儲控制接口單元的輸出時序，使之與存儲器匹配。

（2）支持多種CPU接口，包括EPSON E0C33、ENC MIPS VR41xx、Hitachi SH-4/SH-3、PC Card(PCMCIA)/StrongARM等在內的13種接口標準。

（3）可以同時輸出數(shù)字信號（在LCD上顯示）和模擬信號（在TV或CRT上顯示），支持4/8/15/16bpp的顏色深度，最多可達64K之多的顏色值，最大達800×600的分辨率。支持TV的NTSC制式和PAL制式。在NTSC制式中支持從400×396到752×484的多種分辨率。

（4）有一個靈活的時鐘管理機制，對內存時鐘、總線時鐘和TV的電掃描時鐘可以靈活地進行調整。它共有三個輸入時鐘：CLKI、CLKI2、BUSCLK。內部需要的5個時鐘：BUSCLK、MCLK、LCD PCLK、CRT/TV PCLK、Mediaplus CLOCK都由三個輸入時鐘CLKI、CLKI2、BUSCLK進行分頻運算得到。

（5）可以通過設置寄存器對圖像的顯示進行靈活多樣的選擇?？梢栽趦却鎯Υ娴亩鄠€光標圖像中，選擇其中的一個；可以設定光標在屏幕上的位置；可以對顯示圖像進行90°、180°、270°的翻轉；可以在內存中儲存一個比實際圖像大的虛擬圖像，而屏幕就相當于一個窗口，可以移動它來顯示虛擬圖像的一部分；在SED1356內部的20數(shù)據(jù)加速器可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)塊的快速寫、讀、移動、填充等操作，以加速顯示圖像的刷新。

2 系統(tǒng)設計原理

本系統(tǒng)原理如圖2所示。整個電路的設計以芯片SED1356為核心。CPU將圖像數(shù)據(jù)通過總線傳給控制芯片SED1356。在CPU命令的控制下，SED1356將圖像數(shù)據(jù)寫入EDO-DRAM中，此后則可以通過對SED1356的各個寄存器進行設置，以實現(xiàn)各種不同的顯示要求，然后輸出符合求的模擬或數(shù)字的顯示信號。模擬信號可以送至TV或CRT顯示，數(shù)字信號可以送至LCD上顯示。另外可以通過媒體插件接口（MediaPlug Interface）將攝像機等視頻采集設備采集到視頻信號直接送往SED1356進行處理，再送至顯示設備。這在監(jiān)視系統(tǒng)中有著廣泛的應用。

3 硬件實現(xiàn)

硬件電路的實現(xiàn)如圖3所示，電路分四部分：

第一部分是SED1356與CPU總線的接口，包括地址信號AB[2:0]，數(shù)據(jù)線D[15:0]，控制線WE0、WE1、RD、RD/WR、WAIT、RESET以及總線時鐘BUSCLK。其中CPU地址總線的高位作片選信號。信號M/R用作選擇讀寫的是存儲器還是寄存器。

第二部分是SED1356和DRAM之間的接口，包括16根數(shù)據(jù)線和11位地址線（2M尋址空間），以及讀寫控制線WE、RAS。因為數(shù)據(jù)線是16位的，所以還有高低字節(jié)選擇信號LCASE、UCASE來確定讀寫的是高字節(jié)還是低字節(jié)。

第三部分是SED1356同顯示設備的連接。送往CRT/TV的是RED、GREEN、BLUE，分別輸出紅、綠、藍的模擬色度值，同時還有水平回掃信號HRTC和垂直回掃信號VRTC，另外還需要外接內部DAC的參考電流，是從引腳IREF輸入的。而SED1356同LCD的連接因為輸出的是數(shù)字信號，所以仍包括16位數(shù)據(jù)線，另外還有幀脈沖信號FPFRAME和行脈沖信號FPLINE及輸出允許信號DRDY。

最后是時鐘信號。三時鐘信號BUSCLK、CLK1、CLK2都外接晶體震蕩器。由這三個時鐘信號經(jīng)過運算可以得到SED1356所需的八個內部時鐘。

4 軟件設計

軟件設計包括兩部分：一是對寄存器進行設置以實現(xiàn)特定的功能；另一個是系統(tǒng)主機CPU向SED1356發(fā)送命令，控制圖像信號的顯示。

4.1 寄存器設置

SED1356具有豐富的可編程功能，內部有114個寄存器，對這些寄存器的設置可以實現(xiàn)許多功能。寄存器設置程序如下，這些操作在圖像顯示之前進行。

Registers_Proc()

{

VIDEO_INIT1()；

//初始化操作，設置內部時鐘、DRAM參數(shù)，顯示模式等

set_vode(NTSC_752_484)；

//設置NTSC制式的分辨率為752×484

bpp=set_bpp(8)；

//設置顏色值為8位，即可以表示出256種顏色值

set_dram_start_addr(0x00000000);

//設置DRAM的初始地址為0x00000000。

Set_virtue_image(376);

//設置虛擬圖像寬度為376個像素，而實際圖像可以是該虛擬圖像的一部分

set_LUT（0，0，0，255）；

//設置調色板值，本參數(shù)位置為0的調色板的R、C、B值分別為0，0，255

enable_cursor();

//打開光標顯示

set_cursor_position(0，0)；

//設置光標位置為屏幕左上角

}

4.2 圖像顯示控制流程

當對寄存器進行設置完畢后，就可以在CPU的控制下顯示圖像了。如果顯示的是一幅靜止的圖像，則將其發(fā)送到顯存即可，顯示屏就會按事先的設置顯示圖像。如果要連續(xù)顯示圖像，一般把顯存分為兩部分，一部分保存當前顯示的圖像，另一部分接收下幅圖像數(shù)據(jù)，然后輪流交替，其流程如圖4所示。

本系統(tǒng)在GPS系統(tǒng)中得到成功應用，已經(jīng)達到以下技術指標：

·可以在PAL制式和NTSC制式之間轉換（需要設置兩個不同的晶振）。

·使用2M內存，儲存多幅圖畫，并且可以在各幅圖畫之間互相轉換。

·可以改變分辨率，可以在400×396到752×484（NTSC制）改變。

·可以選擇16色、256色、真彩色等多種顏色。

·對于16色和256色可以設置調色板，用以對顯示顏色進行設置。

·可以設置鼠標的圖像和顏色，并可以隨時調鼠標在屏幕上的位置。

·顯示靜止圖像時，可以通過寄存器開啟SED1356，內建閃爍濾波器，以減小圖像抖動，使圖像顯示效果更好。但在顯示連續(xù)圖像時，為滿足動畫速率要求應將其關閉。

本系統(tǒng)的設計雖然是針對GPS的具體應用，但其設計方法在嵌入式系統(tǒng)的視頻顯示接口設計中具有通用性，對相關的電路設計有一定的參考價值。