LCDVGA 嵌入式微型显示控制系统软件设计说明书.docx
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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
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-RBT.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.
3、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-RBT．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+1KAUX-RAM、4KBROM、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8bitITU-Rbt.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8bitITU-Rbt.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：
A912
显示屏
视频解码器
CVBS
S-video
单片机
I2C数字亮色信号、I2C
串口
按键
控制信号
单片机编程
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-RBT.656或者ITU-RBT.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-RIBT．656，以下为该视频的简单介绍：
ITU-RIBT．656视频标准
ITU-RBT.601是“演播室数字电视编码参数”标准，而ITU-RBT.656则是ITU-RBT.601附件A中的数字接口标准。
ITU-RBT．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-RIBT．656或无视频信号后，通过CPUI2C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
输入（按键）
输出（系统主控）
上键
亮度加
下键
亮度减
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115mW，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1．5Vp-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-RBT656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14.31818MHz晶振，数字和模拟输入电压为1.8V，IO口电压为3.3V；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13.5MHz和27MHz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（inti=0;i<6;i++）
{
op_par[i]=sleep_par[i];
}
par_change_flag=1;
}
else
{
for（inti=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-RBT．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
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