一种基于DaVinci DM 6446的非标准VGA接口设计与实现Word格式.docx

一种基于DaVinci DM 6446的非标准VGA接口设计与实现Word格式.docx

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　　ZHOUYonglu,YAOHanbing,DAIHongbing,WANGYaoxi

　　（Electron&

ComputerCenterofYunnanProvince,YunnanUniversity,Kunming650223,China）

　　Abstract:

Thispaperdiscussed525/625PvideoimagesdisplaymethodbasedonVGAmonitorinDaVincidigitalmediaapplicationsystem.Byuseofvideoprocessingbackend（VPBE）hardwareembeddedinDaVinciSOCvideoprocessingsubsystem（VPSS）,completedanonstandardVGAinterfacehardwareanddriversdesign,aswellasimprovedthequalityofvideodisplayandexpandedtheDaVincidigitalmediaapplicationsystemdisplayterminaltypes.

　　Keywords：

DaVinciprocessor；

VGAinterface；

videoprocessingbackend

オ?

　　随着数字视频应用需求的日益强劲，TI公司于2005年9月发布了新一代的数字视频技术――达芬奇（DaVinci）技术。

同年12月，推出了首批两款基于DaVinci技术的高性能数字媒体处理器TMS320DM6443和TMS320DM6446，并提供了基于TMS320DM6446的数字视频评估板TMDSEVM6446和相应的软件开发工具。

　　TMDSEVM6446评估板具有多种形式的视频输出接口，包括模拟视频接口和数字视频接口。

其中，模拟视频接口提供了四路模拟视频输出，可实现NTSC/PAL标准的复合、S端子和分量视频信号输出，并支持逐行和隔行两种扫描形式，显示终端类型主要是支持SDTV（480I，576I）和EDTV（480P，576P）标准的电视机或视频监视器，未提供VGA接口。

在桌面计算机非常普及的今天，各种尺寸的CRT或LCD的VGA显示器随处可见，不能利用VGA显示器作为显示终端无疑是一种遗憾。

　　在研究了TMDSEVM6446评估板的软硬件设计原理之后，本文提出了直接利用DaVinci处理器视频处理后端构建一种非标准VGA接口的方法，实现525和625P视频图像在VGA显示器上的显示。

　　1DaVinci视频处理子系统及其视频处理后端简介

　　达芬奇处理器TMS320DM6446内部集成有一个视频处理子系统（VPSS）。

其结构如图1所示[1]。

　　VPSS由主要用于视频输入及前端处理的视频前端（VPFE）模块和主要用于后端显示与处理的视频后端（VPBE）模块组成。

　　VPFE模块主要用于捕获视频信号，由CCD控制器、预览引擎、图像缩放、柱状图和自动聚焦/曝光/白平衡（H3A）等模块组成。

　　VPBE模块主要用于对经过处理的视频数据进行显示，由一个在线视频显示处理器（onscreendisplay，OSD）和一个视频编码器（videoencoder，VENC）组成[2]。

其中，OSD模块可支持两个独立的视频窗口和两个OSD窗口的同步显示。

也可将第二个视频窗口叠加在第一个视频窗口之上，实现画中画功能。

OSD用于在视频图像上叠加图文信息。

VENC模块可提供视频数据的模拟输出和数字输出。

在模拟输出接口方面，VENC内置了四路10bitDAC，可支持标准的NTSC/PAL复合、S端子和RGB/YPrPb分量视频模拟输出；

在数字输出接口方面，VENC内置了LCD控制器，可支持各类格式的LCD数字显示屏，并提供了标准的数字YUV输出，可连接高清视频解码器，通过扩展，可连接新一代的DVI/HDMI接口的视频显示设备。

　　本文所设计的非标准VGA接口主要涉及VPSS中VFBE的VENC功能模块部分。

VFBE模块组成结构如图2所示[3，4]。

　　VENC包括三个主要子模块，即模拟视频编码器、数字LCD控制器和定时生成器。

其中，模拟视频编码器负责生成模拟视频输出信号；

数字LCD控制器负责生成数字RGB/YCrCb视频输出数据和定时控制信号；

定时生成器负责生成模拟视频编码器和数字LCD控制器所需的各种定时信号。

　　模拟视频编码器具有主/从两种工作模式。

在主模式下，由VENC的定时生成器实现视频显示所需的定时信号（如像素时钟、水平同步、垂直同步等）的生成；

在从模式下，可通过外部输入定时信号，实现视频数据同步控制。

　　模拟视频编码器提供了SDTV和HDTV两种显示设备类型。

其中，SDTV支持复合NTSCM、PALB/D/G/H/I、Y/CS端子、分量YPbPr、RGB等标准视频输出格式，也支持Macrovision（rev7.1）防拷贝保护、CGMS/WSS等标准；

HDTV支持525、625P逐行以及分量YPbPr、RGB等视频输出格式，也支持CGMS/WSS及针对525/625PYPbPr格式的Macrovision（rev7.1）防拷贝保护技术标准。

　　模拟视频编码器提供了标准和非标准两种定时模式，在标准定时模式下，由VENC的内部定时生成器产生标准定时信号，支持525/60Hz（NTSCM）或625/50HzPALB/D/G/H/I）以及525、625P视频格式。

工作于标准定时模式时，数字LCD接口可与模拟视频输出一起进行同步显示，但所连接的LCD、DAC以及编码器也必须支持NTSC/PAL定时时序。

在非标准定时模式下，可通过设置VENC的多个定时控制寄存器，来自定义定时时序，产生定时信号，满足非NTSC/PAL标准时序的显示设备的连接要求。

工作于非标准定时模式时，模拟视频编码器被自动禁止，不再输出视频信号。

此时，可通过选择THS8200、THS8134、TFP410等各种视频编码芯片来实现非标准NTSC/PAL定时的标准VGA接口、DVI接口或者是HDMI接口，支持更多的显示设备类型和更丰富的显示模式。

　　根据VENC的功能特性，可以直接利用VENC的模拟视频编码器，结合定时生成器所提供的水平同步（HYNC）、垂直同步（VHYNC）定时信号，来实现非标准的VGA显示接口，进行PAL/NTSC标准视频在VGA显示器上的显示。

　　2接口硬件设计

　　标准VGA接口共有15个管脚，最为关键的信号有5个，即RED、GREEN、BLUE、HSYNC和VSYNC。

其中，RED、GREEN、BLUE这3个信号为75Ω、0.7Vpp的模拟信号；

HSYNC和VSYNC为TTL电平数字信号。

通常情况下，在连接普通VGA显示器时，只需前端提供这5个信号即可进行正常显示。

　　在TMS320DM6446中，与模拟视频显示相关的输入/输出信号如表1所示。

　　表1TMS320DM6446模拟显示接口信号

　　管脚号信号名说明

　　P19DAC_IOUT_A视频DAC通道A

　　P18DAC_IOUT_B视频DAC通道B

　　R19DAC_IOUT_C视频DAC通道C

　　T19DAC_IOUT_D视频DAC通道D

　　TMS320DM6446的VPBE提供了DAC_IOUT_A、DAC_IOUT_B、DAC_IOUT_C、DAC_IOUT_D四路10bitDAC数/模转换通道，利用四路DAC通道，可生成标准的NTSC/PAL复合、S端子和分量视频模拟输出信号。

在本设计中，利用DAC_IOUT_A、DAC_IOUT_B、DAC_IOUT_C三个通道分别产生VGA接口所需的R、G、B三个模拟分量。

同时，在TMS320DM6446VPBE的数字视频显示接口中，提供了相应的数字视频时钟与同步信号，如表2所示。

　　表2TMS320DM6446数字显示接口部分信号

　　C17HSYNC水平同步信号，双向

　　C18VSYNC垂直同步信号，双向

　　D19VCLK视频像素时钟，输出

　　C19VPBECLKVPBE外部时钟，输入

　　C13LCD_OELCD使能信号，输出

　　利用VPBE工作于标准定时模式时，模拟显示接口与数字显示接口能够同步显示的特性，可用数字显示接口提供的HSYNC和VSYNC这两个同步信号与模拟显示接口提供的R、G、B3个模拟信号一起，构成VGA接口所需要的基本接口信号。

　　至此，可进行目标VGA接口的硬件原理设计。

整个接口的硬件设计原理框图如图3所示。

　　图3中，从TMS320DM6446输出的DAC_IOUT_A、DAC_IOUT_B、DAC_IOUT_C、DAC_IOUT_D四路模拟视频信号经前后两级滤波网络和视频放大后得到75Ω、0.7Vpp四路模拟视频输出信号，接至四路模拟视频输出插座J8，并且由前三路信号构成R、G、B分量视频信号接至VGA输出插座P7。

从TMS320DM6446输出的HSYNC和VSYNC均是1.8V的LVTTL电平信号，而VGA接口需要的是3.3V的LVTTL电平信号或5V的TTL电平信号，所以，设计中采用了一片2bit双电源总线收发器SN74AVC2T45作为1.8~3.3V的电平转换芯片，实现1.8~3.3V电平的转换，以满足VGA接口要求。

　　在进行PCB布线设计时，建议将接至VGA接口插座的R、G、B三根视频信号线尽量采用较宽的线宽进行布线，并且分别用模拟地进行包裹，以实现较好的抗干扰特性，达到较好的显示效果。

同理，TITMS320DM644x系列数字媒体处理器中DM6441、DM6443也与DM6446一样具有相同的VPBE结构，可通过同样的设计方法，实现一种非标准VGA接口的视频显示功能。

　　3Linux下驱动程序实现

　　随同TMDSEVM6446评估板，TI提供了DVEVM软件开发工具。

DVEVM1.2包含了基于MontaVistaLinux4.0的Linux支持包（LSP）。

在LSP中，已经配置了VPBE驱动程序，这一驱动程序的模拟视频部分只支持用于连接电视显示终端的NTSC/PAL标准的复合、S端子、YPrPb分量显示输出格式。

这些格式的视频信号均采用内同步方式，因而在工作于缺省的模拟视频输出方式时，驱动程序禁止了数字视频输出信号，即VPBE关闭了HSYNC、VSYNC等数字视频输出信号。

为使LSP能够支持所新增设计的非标准VGA接口的显示，需要对VPBE的驱动程序进行改造。

　　同步控制寄存器（SYNCCTL）和分量模式寄存器（CMPNT）的定义分别如图4、5所示[1]。

　　图4中，寄存器位域SYEH是水平同步输出使能控制位，当设置为1时，水平同步信号从管脚HSYNC输出，设置为0时，则禁止输出；

位域SYEV是垂直同步输出使能控制位，当设置为1时，垂直同步信号从管脚VSYNC输出，设置为0时，则禁止输出。

图5中，寄存器位域MRGB为RGB模式输出选择控制位，当设置为1时，选择输出RGB分量，设置为0时，选择输出YPr