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[導(dǎo)讀]gm5020是加拿大genesis公司為液晶顯示器和其它點陣顯示器產(chǎn)生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(shè)計了等離子彩電,給出了其硬件結(jié)構(gòu)和軟件流程。

摘要:gm5020是加拿大genesis公司為液晶顯示器和其它點陣顯示器產(chǎn)生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(shè)計了等離子彩電,給出了其硬件結(jié)構(gòu)和軟件流程。
關(guān)鍵詞:等離子彩電 在屏顯示 gm5020

等離子彩電能安全避免輻射,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(jī)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(dǎo)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(yán)重制約了它的普及。

采用gm5020設(shè)計平板顯示器,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(shè)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(jī)顯卡的輸入;

(2)一個8-bit ITU-R BT656視頻輸入信號(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(hù)(HDCP);

(4)具有圖像放大/縮小/凍結(jié)功能;

(5)具有在屏顯示(OSD)控制的功能;

(6)片內(nèi)有8051結(jié)構(gòu)的單片機(jī);

(7)具有幀率轉(zhuǎn)換(FRC)控制的功能;

(8)視頻工作頻率高達(dá)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(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(fù)位方式:硬件復(fù)位和軟件復(fù)位。硬件復(fù)位指gm5020的reset腳(T1)接低電平1μs后使gm5020復(fù)位。軟件復(fù)位指通過設(shè)置寄存器HOST_CONTROL的位SOFTWARE_RESET=0使gm5020復(fù)位。

gm5020可接收三種輸入數(shù)據(jù)模式:(1)24bit RGB;(2)8bit ITU-RBT656(CCIR626 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(jìn)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,其值由輸入圖像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(kuò)展SDRAM存儲字表或位圖。通過對OSD寄存器的設(shè)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和24bit RGB像素數(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)和時鐘與輸出時間DCLK同步,其顯示可通過I2C接口編程控制。


2 gm5020寄存器描述

gm5020共設(shè)有512個內(nèi)部控制寄存器,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(shè)置。

輸入模式控制寄存器(0x50h,0x004h,0x6dh,0x74h):用于設(shè)置輸入信號模式ADC。

ADC寄存器(50h~6Ah):用于設(shè)置RGB(紅、綠、藍(lán))的參數(shù)。

TMDS寄存器(6Bh~73h):用于設(shè)置DVI的參數(shù)。

YUV寄存器(7dh~86h):當(dāng)輸入信號Video解碼為YUV時,用于設(shè)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(shè)置合適時鐘脈沖。

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(shè)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(yīng)用

圖2是gm5020應(yīng)用在PDP平板顯示系統(tǒng)中的硬件電路結(jié)構(gòu)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(nèi)。MCU的作用為:(1)接收鍵盤或遙控的指令。(2)通過I2C總線設(shè)置視頻解碼器、gm5020、TV解諧器、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(jī)MCU和PC機(jī)進(jìn)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(jī)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(shè)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:

(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、Componen-Video。偵測無信號輸入狀態(tài)并提示,1分鐘后處于待機(jī)狀態(tài)。

(3)用戶參數(shù)設(shè)置:①顯示屏尺寸。②圖像縮小/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輸出圖像行頻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(jié)。

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