引言
目前，LCD電視的設(shè)計(jì)都采用了多芯片結(jié)構(gòu)，這樣的設(shè)計(jì)，信號(hào)路徑復(fù)雜、干擾大、衰減大，影響了信號(hào)的顯示質(zhì)量。同時(shí)軟件開發(fā)工作量大、升級(jí)開發(fā)困難，成本高。本文采用了瑞薩(Renesas)公司的M66601數(shù)字視頻處理芯片，只需搭配一個(gè)MCU就可組成一個(gè)LCD電視所需的基本視頻處理系統(tǒng)(不包含射頻部分)。

M66601簡(jiǎn)介
M66601是一個(gè)功能強(qiáng)大的、高集成度的視頻處理芯片。其功能可簡(jiǎn)單概括為A/D轉(zhuǎn)換＋數(shù)字彩色解碼＋scaler，同時(shí)它還具有多個(gè)針對(duì)液晶顯示特點(diǎn)的圖像增強(qiáng)功能。M66601的電壓為1.8V，I/O電壓為3.3V，采用176引腳和24mm×24mm的QFP封裝形式。
A/D轉(zhuǎn)換
該芯片內(nèi)置了一個(gè)三通道的A/D轉(zhuǎn)換器，用于模擬視頻信號(hào)的數(shù)字化。每個(gè)通道都可獨(dú)立地進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換鉗位電壓和參考電壓的調(diào)整。
視頻解碼
這部分負(fù)責(zé)視頻信號(hào)的數(shù)字彩色解碼。使用了一個(gè)2D的梳狀濾波器對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行YC分離，可以對(duì)信號(hào)的亮度、對(duì)比度、色彩飽和度、色調(diào)和銳度進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)C信號(hào)的調(diào)節(jié)還包含了一個(gè)特殊的肌膚色調(diào)整功能，用于更好地重現(xiàn)色彩復(fù)雜的人體肌膚。
圖像處理
這部分的功能是將解碼部分輸出的亮度色差信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字RGB信號(hào)，同時(shí)混入OSD信號(hào)，經(jīng)過scaler、外形校正、色彩校正、g校正及幀率變換，輸出TTL數(shù)字RGB信號(hào)。內(nèi)置瞬時(shí)抖動(dòng)(temporal dithering)功能，這一技術(shù)是通過使每屏圖像的像素刷新多次，使用時(shí)間混合色度，以提高LCD的色彩表現(xiàn)，具體表現(xiàn)為可使6bit×3的數(shù)字RGB信號(hào)具有與8bit×3規(guī)格的信號(hào)相近的顯示效果。
OSD與通信接口
芯片可存儲(chǔ)512個(gè)8bit彩色字符，一屏多可顯示64×30個(gè)字符，通過OSD接口還可顯示外部OSD。通信接口包括了一個(gè)I2C接口、一個(gè)16bit的并口和一個(gè)4線的串口。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
整個(gè)系統(tǒng)由視頻處理、控制、聲音處理和電源4部分組成。硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
視頻處理
這部分主要包含射頻模塊、輸入選擇模塊和視頻處理模塊。下面按模擬電視信號(hào)的處理流程逐一介紹各模塊的作用。
高頻電視信號(hào)首先進(jìn)入射頻模塊，該模塊包含了一個(gè)N/P全制式頻率調(diào)諧高頻頭(成都旭光JS-5A)，一組聲表面濾波器和一個(gè)解調(diào)芯片LA75503。電視信號(hào)經(jīng)過高頻頭接收、混頻、放大后輸出38MHz中頻信號(hào)，該中頻信號(hào)經(jīng)過預(yù)中放電路，分兩路分別進(jìn)入準(zhǔn)分離聲表面濾波器SAW0(圖像)、SAW1(聲音)。經(jīng)過濾波后的聲音和圖像信號(hào)進(jìn)入LA75503變?yōu)榛鶐盘?hào)送入輸入選擇模塊。輸入選擇模塊包含了一組模擬和數(shù)字開關(guān)，用于選擇M66601的視頻和同步輸入類型。被選擇的視頻信號(hào)進(jìn)入M66601中，在這里復(fù)合視頻信號(hào)首先被數(shù)字化，然后通過一個(gè)2D的梳狀濾波器被分離為YC信號(hào)，得到的YC信號(hào)再進(jìn)一步被變換為4:2:2格式的亮度色差信號(hào)。這組亮度色差信號(hào)分別經(jīng)過多個(gè)信號(hào)調(diào)整模塊之后，如降噪、銳度增強(qiáng)等，變換為4:4:4格式并進(jìn)入色彩轉(zhuǎn)換矩陣，轉(zhuǎn)換為數(shù)字RGB信號(hào)。數(shù)字RGB信號(hào)在這里可以混入外部OSD信號(hào)，接著進(jìn)入分辨率變換模塊，進(jìn)行水平和垂直方向上的縮放，然后進(jìn)行外形校正，混入內(nèi)部OSD信號(hào)。之后是針對(duì)LCD顯示特點(diǎn)的色彩校正、g校正和瞬時(shí)抖動(dòng)過程。芯片輸出TTL型的數(shù)字RGB信號(hào)、一組行場(chǎng)同步信號(hào)、一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)和一個(gè)使能信號(hào)。這些信號(hào)就已經(jīng)可以驅(qū)動(dòng)一塊TTL接口的LCD顯示屏了，但由于另一種接口標(biāo)準(zhǔn)——LVDS在帶寬、抗干擾性、能耗和PCB布線等多方面，較之TTL標(biāo)準(zhǔn)具有諸多優(yōu)越性，使LVDS已經(jīng)逐步取代TTL成為LCD屏的主流接口標(biāo)準(zhǔn)。所以本方案又添加了一個(gè)DS90C385芯片，用于將TTL信號(hào)變換為LVDS信號(hào)，以支持LVDS接口的LCD屏。
控制
控制芯片采用了三菱半導(dǎo)體的M37151，這是一款8位的MCU，具有CCD、彩色OSD輸出、5個(gè)定時(shí)器、3個(gè)外部中斷和16個(gè)內(nèi)部中斷、3組I2C接口及多個(gè)PWM和A/D接口，加上其類似C語言的結(jié)構(gòu)化編程語言，使它可以很好地控制各處理芯片和電源。這部分還搭配了一個(gè)2Kbit的EEPROM，用于存儲(chǔ)芯片初始化數(shù)據(jù)和用戶信息。
聲音處理
對(duì)于聲音的處理，由于考慮到這一設(shè)計(jì)主要用于20英寸以下的、針對(duì)個(gè)人的LCD電視，所以選用了一個(gè)2×4W的小功放LA4302。經(jīng)過測(cè)試，完全可以滿足2~3人的聽覺需求。
電源
由于各芯片需要多個(gè)不同的直流電源，所以這也是系統(tǒng)重要的一部分。而且為了減少干擾需要分別供電。在設(shè)計(jì)中是通過對(duì)外部輸入的12V直流電進(jìn)行逐級(jí)變壓，以獲得所需的不同電源的。主要采用了LM2576、780X和AS2830系列的電壓處理芯片。

軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件主要包含了初始化過程和主循環(huán)。開機(jī)后首先進(jìn)行初始化過程，這其中包含了MCU的初始化、M66601的初始化和程序全局變量的初始化。然后讀出EEPROM中用戶設(shè)定的工作模式信息，通過這些信息設(shè)置好系統(tǒng)的工作狀態(tài)。由于EEPROM具有電可擦寫的特性，可能由于某些外部原因，而使其中的數(shù)據(jù)遭到破壞，造成系統(tǒng)工作不正常，這時(shí)就需要重新恢復(fù)EEPROM中的默認(rèn)數(shù)據(jù)。所以在這部分添加了一段EEPROM檢測(cè)和初始化程序，通過檢測(cè)幾個(gè)設(shè)定好的標(biāo)志字節(jié)來判斷數(shù)據(jù)是否正常，若不正常，則對(duì)EEPROM進(jìn)行初始化。
之后進(jìn)入主循環(huán)程序，這是一個(gè)循環(huán)檢測(cè)的過程。檢測(cè)的對(duì)象包括信號(hào)類型、遙控命令等。首先是同步檢測(cè)，通過對(duì)行同步信號(hào)的計(jì)數(shù)，判斷信號(hào)的有無和類型，進(jìn)而控制芯片刷新程序，改變系統(tǒng)的工作狀態(tài)。接下來是主計(jì)時(shí)程序，由主時(shí)鐘中斷產(chǎn)生的計(jì)時(shí)單位——250ms， OSD顯示持續(xù)時(shí)間、定時(shí)開關(guān)機(jī)時(shí)間等都由此產(chǎn)生。AFT子程序用于用戶搜臺(tái)和頻道選擇等，方法可簡(jiǎn)述為通過對(duì)頻率調(diào)諧器輸出的AFT電壓的檢測(cè)，來地確定頻道的接收頻率。遙控部分除包含一般通用的命令外，本方案還制作了CCD顯示和VCHIP判別功能，用于顯示CCD字幕和判斷電視內(nèi)容級(jí)別，可通過自定義的密碼進(jìn)入等級(jí)收看菜單進(jìn)行設(shè)置，等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為美國電視家長指導(dǎo)系統(tǒng)(the U.S. TV Parental Guideline system)和美國電影協(xié)會(huì)分級(jí)系統(tǒng)(MPAA picture rate system)。循環(huán)的是根據(jù)輸入信號(hào)和用戶命令進(jìn)行芯片寄存器和OSD的刷新，以及將工作狀態(tài)記錄在EEPROM中。如此往復(fù)，直到接收到關(guān)機(jī)命令。

實(shí)現(xiàn)結(jié)果
按以上方案制成的LCD電視具有良好的接收和顯示效果，同時(shí)還具有輸入接口多、功能豐富、成本低的特點(diǎn)。但另一方面，M66601支持的分辨率較低，只有XGA級(jí)，2D的梳狀濾波器也難以適應(yīng)大屏幕電視的要求，高整合度也帶來了低靈活性。好在M666XX是系列芯片，針對(duì)大尺寸顯示要求的高端型號(hào)芯片推出后，只需對(duì)軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行較小的改動(dòng)，就可設(shè)計(jì)出大尺寸的平板電視系統(tǒng)，如40英寸的PDP?！?/P>

參考文獻(xiàn)


  

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[10]. 俞斯樂等.電視原理. 國防工業(yè)出版社，2000.4