基于DM6446中的高清數(shù)字視頻顯示接口設(shè)計(jì)方案

　　0 引言

　　TI 公司推出的DM6446 芯片在視頻處理領(lǐng)域被廣泛的使用，其基于ARM+DSP 雙核架構(gòu)，同時(shí)具備了通用處理器（GPP）和專用數(shù)字處理器（DSP）的功能。它的視頻處理子系統(tǒng)（VPSS）同時(shí)包含了視頻采集的接口-- 視頻處理前端（VPFE），以及視頻顯示的接口--視頻處理后端（VPBE），這也是其能夠在視頻處理領(lǐng)域嶄露頭角的重要組成部分。DM6446能夠同時(shí)支持標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序PAL/NSTC制式的數(shù)字和模擬視頻輸出，也支持非標(biāo)準(zhǔn)模擬VGA顯示接口，但這模式的視頻輸出的分辨率都較低，不適用于需要大分辨率顯示的場(chǎng)合。

　　要讓其支持高清顯示，就必須通過(guò)編程配置，實(shí)現(xiàn)高清顯示所需的時(shí)序控制信號(hào)。DM6446 支持并行的24位RGB888視頻數(shù)據(jù)輸出，經(jīng)過(guò)外部芯片編碼轉(zhuǎn)換后送給顯示器顯示。這里采用的編碼芯片是TFP410，它接收并行的圖像數(shù)據(jù)以及同步控制信號(hào)，經(jīng)過(guò)編碼轉(zhuǎn)換后，按照DVI標(biāo)準(zhǔn)傳輸給顯示器進(jìn)行顯示［5］。

　　文中第1 部分介紹了高清數(shù)字視頻接口設(shè)計(jì)的整體結(jié)構(gòu)；第2部分介紹了TFP410的配置和使用方法；第3部分介紹了實(shí)現(xiàn)高清數(shù)字顯示所需的VENC的參數(shù)配置方法，同時(shí)結(jié)合OSD 窗口配置給出了實(shí)際的高清數(shù)字視頻顯示結(jié)果。

　　在目標(biāo)板上，720P（1 280×720@60 Hz）、1 080P（1 920×1 080@60 Hz）以及WUXGA（1 920×1 200@60 Hz）分辨率的數(shù)字視頻顯示都能夠穩(wěn)定運(yùn)行，說(shuō)明這里提出的高清數(shù)字視頻顯示接口設(shè)計(jì)方案是正確、可行的，對(duì)基于DM6446高清數(shù)字視頻顯示應(yīng)用具有實(shí)際意義。

　　1 高清數(shù)字視頻顯示接口整體結(jié)構(gòu)

　　整個(gè)DVI 高清數(shù)字視頻顯示接口的結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要可分為DM6446 的VPSS 接口部分以及DVI 驅(qū)動(dòng)器TFP410接口兩部分。

　　VPFE從外部采集到視頻數(shù)據(jù)后存儲(chǔ)于DDR2中的指定位置，VPBE 中的在屏顯示模塊（OSD）也在DDR2中有對(duì)應(yīng)的緩沖區(qū)，這些模塊與DDR2之間的數(shù)據(jù)傳輸都有專門的讀寫(xiě)邏輯控制，以保證數(shù)據(jù)的傳輸帶寬滿足系統(tǒng)要求。對(duì)于高清顯示的支持，主要是對(duì)VPBE中的視頻編碼模塊（VENC）的時(shí)序控制部分的正確配置，包括VENC時(shí)鐘、OSD時(shí)鐘和輸出給TFP410的像素時(shí)鐘，以及視頻的行同步、場(chǎng)同步信號(hào)等，這些在后面會(huì)有具體介紹。

　　TFP410 主要起到視頻數(shù)據(jù)編碼的作用，將前面由VENC 輸出的圖像數(shù)據(jù)以及同步控制信號(hào)經(jīng)編碼后用差分串行的方式（T.M.D.S）傳輸給顯示器，這可以保證數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的抗干擾能力。同時(shí)，TFP410 包含有一個(gè)I2C 接口，使得DSP 可以通過(guò)它配置DVI驅(qū)動(dòng)器的工作模式。在系統(tǒng)上電后，TFP410 能夠檢測(cè)到顯示器是否連接，這樣DSP便可以通過(guò)檢查相應(yīng)的狀態(tài)位來(lái)決定是否發(fā)送視頻數(shù)據(jù)。

　　2 TFP410 的工作模式配置

　　TFP410 支持的最高像素時(shí)鐘為165 MHz，能夠滿足高清數(shù)字視頻顯示的需求，其總共有兩種配置方法：

　　引腳直接配置法和I2C配置法。采用引腳直接配置的方法，上電后芯片可以直接工作在既定模式下，但是功能比較單一，工作模式不夠靈活。采用I2C配置的方法，便可以根據(jù)需要調(diào)整芯片的工作模式，包括數(shù)據(jù)采集的時(shí)鐘沿、數(shù)據(jù)位寬、數(shù)據(jù)采集延時(shí)等。通過(guò)讀取TFP410中的相關(guān)狀態(tài)寄存器，DSP端的應(yīng)用程序還能夠獲得圖像傳輸?shù)南嚓P(guān)信息，包括水平、垂直全局分辨率，以及顯示器是否連接等。

　　TFP410的I2C 可訪問(wèn)寄存器共有256個(gè)，其中絕大多數(shù)是保留使用的，在實(shí)際使用中，需要操作的寄存器更是少數(shù)。在這里，只需配置寄存器CTL_1_MODE、 CTL_2_MODE、CTL_3_MODE 即可，其他的都可以按照默認(rèn)配置，一般情況下無(wú)需改變。設(shè)置CTL_1_MODE.

　　PD#=1 使芯片從節(jié)電模式恢復(fù)到普通模式；設(shè)置CTL_1_MODE.HEN=1、CCTL_1_MODE.VEN=1使能行、場(chǎng)同步信號(hào)輸入，設(shè)置 CCTL_1_MODE.TDIS=0 使能芯片T.M.D.S 電路輸出。CTL_2_MODE主要用于主機(jī)檢測(cè)顯示器狀態(tài)，而CTL_3_MODE 則主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集過(guò)程中的時(shí)延控制。對(duì)TFP410 的基本配置流程如圖2所示。

　　在圖2 中，僅僅是列出了必須配置的寄存器，其余寄存器可以不用修改，一般不影響使用。配置CTL_1_MODE=0×37，使器件工作模式為：24 位數(shù)據(jù)寬度、單端像素時(shí)鐘（VCLK）輸入、在VCLK 上升沿采樣輸入數(shù)據(jù)。配置好TFP410后，DM6446只要按照高清數(shù)字視頻的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序輸出相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)和同步控制信息，就能夠?qū)SD 上的內(nèi)容通過(guò)DVI 接口顯示到LCD 顯示器上。

　　3 VENC及OSD配置

　　3.1 VENC配置

　　當(dāng)VENC工作在標(biāo)準(zhǔn)模式（Standard Mode）下時(shí)，只能夠輸出標(biāo)準(zhǔn)的PAL/NTSC同步時(shí)序，在此模式下輸出的畫(huà)面分辨率最大只有720×576，這在許多場(chǎng)合已經(jīng)不能滿足使用需求。其實(shí)VENC 本身能夠支持的畫(huà)面分辨率遠(yuǎn)不止于此，只是若要輸出大分辨率的畫(huà)面，就必須自己編程產(chǎn)生視頻同步控制時(shí)序，也即讓VENC工作于非標(biāo)準(zhǔn)模式（Non- standard Mode）［6-8］。

　　VENC主要由3大塊組成：模擬視頻編碼模塊（數(shù)模轉(zhuǎn)換DACs）、數(shù)字視頻輸出模塊（數(shù)字LCD 控制器）以及時(shí)序發(fā)生器（Timing Generator）。其中，模擬視頻編碼模塊只能工作于標(biāo)準(zhǔn)模式下，因此，在配置輸出非標(biāo)準(zhǔn)模式下的數(shù)字畫(huà)面時(shí)，應(yīng)該禁用DAC.對(duì)于數(shù)字LCD 控制器部分的編程，主要是設(shè)置輸出圖像數(shù)據(jù)的格式（并行24 位RGB888）以及配置輸出LCD_OE（數(shù)據(jù)輸出使能）指示信號(hào)。而對(duì)時(shí)序發(fā)生器的編程配置，則是輸出高分辨率數(shù)字畫(huà)面的關(guān)鍵所在，整個(gè)VPSS的時(shí)鐘分布控制結(jié)構(gòu)如圖3所示。