DSP－OMAP5912的圖像控制器接口技術(shù)

引言

二維圖像控制器的接口設計一直是平面顯示器的重要組成部分之一。尤其是隨著(zhù)數字電視和高清電視的發(fā)展，其應用越來(lái)越廣泛，對于2維圖像控制器的控制也是平面顯示技術(shù)的重點(diǎn)，一般采用微處理器控制圖像控制器，nec、motorola和philips均有專(zhuān)用的微處理器，可以方便的與圖像控制器進(jìn)行連接。近年來(lái)，隨著(zhù)數字信號處理器（dsp）和嵌入式系統的飛速發(fā)展，使得數字信號處理器和圖像控制器的連接十分方便，同時(shí)dsp是一種通用處理器，可以通過(guò)修改軟件和配置不同的硬件來(lái)滿(mǎn)足各種場(chǎng)合需要，實(shí)現定制平面顯示的需求。

本文介紹ti公司的嵌入式dsp－omap5912和2維圖像控制器的連接。dsp可以直接采集圖像信號或者從其他設備接收圖像信號，并對圖像信號處理后，通過(guò)2維圖像控制器傳輸到顯示器，驅動(dòng)顯示圖像。本文著(zhù)重于介紹dsp和圖像控制器，以及圖像控制器和顯示器的連接。

1 圖像控制器

圖像控制器采用epson公司的s1d13506芯片實(shí)現。s1d13506是epson公司推出的彩色lcd/crt/tv圖像控制器，其主要特性有：具有較低的功耗和極低的工作電壓，可以滿(mǎn)足移動(dòng)多媒體、手持設備的圖像控制；在16bpp下達到800×600的分辨率；支持tet/d－tft顯示，在18位tft下有64k真彩色；支持ntsc和pal兩種tv輸出方式，支持位塊傳輸。

s1d13506的內部功能如圖1所示，從圖1中可以看出，s1d13506的內部結構主要圍繞2d圖像驅動(dòng)模塊組成，對上層微處理器有主機接口模塊負責和cpu的接口，同時(shí)有多媒體卡接口負責和數碼相機的接口。2d模塊對下層顯示器有兩條通道，一條負責和lcd液晶顯示器連接，由lcd管道（pipeline）、lcd發(fā)射器和lcd接口組成，另外一條負責和crt/tv普通顯示器的連接，由crt/tv管道，crt/tv發(fā)射器，crt/tv編碼、合成器以及數模轉換器dac組成。為了加快圖像處理的速度，2d模塊還帶有mem控制器，通過(guò)該控制器可以外接dram，增大顯存空間。

2 系統硬件結構

整個(gè)系統由dsp、s1d13506、鍵盤(pán)鼠標、pc機接口、usb設備接口，jtag仿真口以及flash組成，其硬件連接如圖2所示。圖2中，dsp是核心控制單元，本系統采用omap5912芯片，該dsp是ti公司推出的嵌入式dsp，具有雙處理器結構，片內集成arm和dsp處理器，arm為基于arm9核的ti925t處理器，用于控制外圍設備，dsp用于數據處理，omap5912中的dsp是基于tms320c55x核的處理器，提供1個(gè)40位和1個(gè)16位的算術(shù)邏輯單元（alu）。由于dsp采用了雙alu結構，大部分指令可以并行運行，其工作頻率達到150mhz，并且功耗更低。c55和arm可以聯(lián)合仿真，也可以單獨仿真，如圖2中的2個(gè)jtag仿真接口。

圖2中s1d13506負責圖像信號的傳輸，驅動(dòng)顯示器顯示圖像；dsp使用emiff快速外設接口連接rt8019，最終連接到以太網(wǎng)，由于omap5912具有嵌入式arm核，可以對系統配置專(zhuān)門(mén)的ip地址，直接從互聯(lián)網(wǎng)上訪(fǎng)問(wèn)系統；系統中的鍵盤(pán)和鼠標用于人機接口，用于命令的輸入控制；flash保存dsp所需要的程序，供dsp上電調用；dsp還提供hpi口，該接口可以和計算機連接，可以下載計算機中的文件并通過(guò)s1d13506播放。系統還配有usb接口，可以和usb設備進(jìn)行數據通信。
3 s1d13506的硬件接口設計
s1d13506和omap5912的連接是系統硬件連接的關(guān)鍵，其具體連接如圖3所示，使用omap5912的emifs接口連接s1d13506。emifs是omap5912的慢速外部存儲器接口（external memory interface slow），可以方便的和外部flash、異步sram等設備連接。本系統的s1d13506模塊傳輸圖像信號，每秒傳輸24幀800×600分辨率的圖像，傳輸速率只需要11.53mbit/s，omap5912的emifs接口適合滿(mǎn)足其速度要求。

s1d13506和omap5912的emifs連接，s1d13506做為omap5912的外部16位從異步設備，由于omap5912的內部數據總線(xiàn)度為32位，而s1d13506的數據總線(xiàn)寬度為16位。為此，omap5912只在低16位發(fā)送數據。此外，omap5912使用通用i/o引腳控制s1d13506的復位信號，當連續多次未收到s1d13506的響應信號時(shí)，omap5912可以軟件復位s1d13506，從而避免通信的死鎖現象。
s1d13506和外擴的dram以及顯示器的連接如圖4所示。圖4中，clk1為33.333mhz時(shí)鐘，clk2在ntsc模式下為14.31818mhz時(shí)鐘，pal模式下為17.734475mhz時(shí)鐘，bclk為80mhz時(shí)鐘，通過(guò)這3個(gè)外部時(shí)鐘，s1d13506對這些時(shí)鐘進(jìn)行分頻、倍頻以及兩者的組合，最終提供各種顯示器需要的4個(gè)時(shí)鐘信號，分別為主時(shí)鐘、lcd時(shí)鐘、crt/tv時(shí)鐘以及多媒體卡時(shí)鐘。不同的顯示器對這些時(shí)鐘最終頻率的要求不同，均可以通過(guò)s1d13506的內部寄存器進(jìn)行設置。

s1d13506和crt/tv有兩種連接方式，圖4中右上為s端子接口，s1d13506只需要將亮度、對比度和色飽和度輸出即可。圖4中右下為普通crt電視接口，s1d13506輸出red、green、blue以及水平和垂直信號即可。s1d13506和lcd的連接如圖5所示，lcd顯示器為數字接口，s1d13506必須提供數字接口，圖5所示是和16位單lcd顯示器接口，此外還有4位單lcd、8位單lcd、8位雙lcd、9位tft、16位單lcd、16位雙lcd以及12位tft接口，這些接口方式和圖5的連接方式略有區別，主要在于數據信號的連接不同，此外，s1d13506還提供移位信號、幀信號和線(xiàn)信號到lcd顯示器。

s1d13506和crt/tv的連接屬于模擬信號傳輸，為了提高圖像信號的傳輸質(zhì)量，必須在模擬量輸出端加上lc濾波電路，濾波電路的設計如圖6所示。圖6中上端濾波電路為rgb輸出使用，也可以為s端子的三線(xiàn)使用；圖6中下端濾波電路為水平和垂直信號使用。圖6中l1和l2為100mhz/100ω的磁珠，磁珠和電阻電容組成π型帶通濾波網(wǎng)絡(luò )，第一個(gè)轉折頻率為1/2πrc，其中r為s1d13506的輸出電阻，c為圖6中c1或c3；第一個(gè)轉折頻率也為1/2πrc，其r為磁珠的阻值，根據頻率變化，c為圖6中c2或c4，圖6中2個(gè)二極管組成鉗位電路，保證電壓處于0－vcc之間。

4 s1d13506的軟件初始化

s1d13506的軟件初始化配置各種寄存器和編寫(xiě)顏色表。下面詳細給出s1d13506的初始化步驟，該初始化通過(guò)配置s1d13506控制lcd在640×480分辨率、78hz刷新率、16位數據接口、256色8bpp、40mhz時(shí)鐘輸入、外接50ns的edo－dram和32ms刷新時(shí)鐘模式下工作。

1、設置寄存器01h為0x00；使能內存/寄存器選擇位；設置寄存器01fch＝0x00；禁止顯示輸出。
2、設置寄存器04h和08h為0x00；設置gpio為輸入引腳。
3、設置寄存器010h、014h、018h和01ch分別為0x00、0x10、0x02；選擇clki為單一的40mhz主輸入時(shí)鐘，mclk和lcd pclk時(shí)鐘為clki的一半。
4、設置寄存器01eh為0x01；設置cpu等待狀態(tài)。
5、設置寄存器020h、021h、02ah和02bh分別為0x01、0x06、0x01和0x01；配置外接存儲器接口，寄存器020h表示外設為edo內存，寄存器021h表示外設的刷新時(shí)鐘為32ms，寄存器02ah和2bh配置dram的讀寫(xiě)時(shí)間。
6、配置lcd的類(lèi)型和時(shí)間寄存器，根據刷新率配置水平和垂直掃描的時(shí)間；主要寄存器的設置為：寄存器30h、32h、34h、38h、39h和3ah分別為0x26、0x4f、0x1f、0xdf、0x01和0x2c，其他相關(guān)寄存器均為0。
7、配置lcd輸出的格式，包括存儲空間的起始地址以及fifo的初始值；設置寄存器40h、46h和47h分別為0x03、0x40和0x01，其他相關(guān)寄存器均為0。
8、設置寄存器01fch＝0x01；使能lcd顯示輸出，完成s1d13506的初始化工作。

5 小結

本文詳細介紹了基于omap5912和s1d13506的圖像控制卡的接口設計方法，使用omap5912的emifs接口連接s1d13506，實(shí)現圖像信號的傳輸。使用s1d13506可以實(shí)現液晶lcd和普通crt顯示器的驅動(dòng)，系統可以實(shí)現數字電視，整個(gè)系統結構簡(jiǎn)單，實(shí)現方便。由于采用具有dsp核的處理器，系統還可以方便的應用各種數據信號處理算法。