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

1、ZHOU Yonglu, YAO Hanbing, DAI Hongbing, WANG Yaoxi （Electron & ComputerCenterof Yunnan Province, Yunnan University, Kunming 650223, China） Abstract:This paperdiscussed525/625P video images displaymethodbased on VGA monitor in DaVinci digital media application system. By use of video processing backe

2、nd （VPBE） hardware embedded in DaVinci SOC video processing subsystem （VPSS）, completed a nonstandard VGA interface hardware and drivers design, as well as improved the quality of video display andexpanded the DaVinci digital media applicationsystem display terminal types. Key words：DaVinci processo

3、r； VGA interface； video processing backend ? 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

4、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。1 DaVinci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

5、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（onscreen display， OSD）和一个视频编码器（video encoder， 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

6、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10 bitDAC，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

7、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/C S端子、分量YPbPr、RGB等标准视频输出格式，也支持Macrovision （rev

8、 7.1）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525/625P YPbPr格式的Macrovision （rev 7.1）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525/60 Hz（NTSCM） 或625/50 Hz PALB/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

9、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PA

10、L/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75 、 0.7 Vpp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1 TMS320DM6446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

11、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10 bitDAC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TMS320DM6446 VPBE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2 TMS

12、320DM6446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、B 3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、DA

13、C_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75 、0.7 Vpp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1.8 V的LVTTL电平信号，而VGA接口需要的是3.3 V的LVTTL电平信号或5 V的TTL电平信号，所以，设计中采用了一片2 bit双电源总线收发器SN74AVC2T45作为1.83.3 V的电平转换芯片，实现1.83.3 V电平的转换，以满足VGA接口要求。在进行PCB布线设计时，

14、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，TI TMS320DM644x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。3 Linux下驱动程序实现 随同TMDSEVM6446评估板，TI提供了DVEVM软件开发工具。DVEVM 1.2包含了基于MontaVista Linux 4.0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

15、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