屏顯示器件MC141541及其接口技術(shù)

1、引言

　　在某些圖像處理系統(tǒng)中，往往需要在顯示目標(biāo)視頻圖像的同時(shí)，顯示其參數(shù)及提示等信息。如醫(yī)療設(shè)備B超、CT、X透視，除了在監(jiān)視器顯示人體內(nèi)部的組織器定外，還要顯示相關(guān)參數(shù)，以輔助醫(yī)生作出準(zhǔn)確診斷。電力系統(tǒng)的紅色外檢測(cè)設(shè)備在顯示被測(cè)目標(biāo)的熱像時(shí)，還要顯示出其溫度等參數(shù)，以便測(cè)試人員從定性的熱像和定量的參數(shù)中診斷出故障所在。

　　利用MC141541在屏顯示器件可使微處理器（MPU）通過I2C總線接口將需要顯示的數(shù)據(jù)定入在屏顯示器件（OSD），然后將數(shù)據(jù)輸出顯示。其字符的顯示及同步均由OSD完成。OSD作為獨(dú)立的智能I/O，可大大減輕MPU的負(fù)擔(dān)。

2、I2C總線

　　I2C總線由PHILIPS公司推出，目前已廣泛應(yīng)用于MPU系統(tǒng)及數(shù)字電視等領(lǐng)域。它只有二根信號(hào)線：一根是雙向數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時(shí)鐘線SCL。所有連接到I2C總線設(shè)備上的串行數(shù)據(jù)SDA都連接到總線的SDA線上，各設(shè)備的時(shí)鐘線SCL接到總線的SCL。具有I2C總線的器件有很多種類，常用的如LED驅(qū)動(dòng)器、LCD驅(qū)動(dòng)器、靜態(tài)RAM、EEPROM、時(shí)鐘/日歷、A/D、D/A、電視類及音響類器件等。I2C總線的標(biāo)準(zhǔn)傳輸速度為100k bit/s，而其高速方式的傳輸速度為400k bit/s。組成I2C總線的關(guān)鍵是其傳輸協(xié)議，即如何使總線上的主器件（通常是MPU）協(xié)調(diào)總線上的從器件。協(xié)議主要包括以下幾個(gè)典型過程：

　?。?）一位數(shù)據(jù)傳送：串行數(shù)據(jù)總線是按位傳送的，因此位數(shù)據(jù)傳送是I2C總線數(shù)據(jù)傳送的最基本，也是最重要的過程。I2C總線規(guī)定SCL上一個(gè)時(shí)鐘周期只能傳送一位數(shù)據(jù)；

　?。?）起動(dòng)和停止：起動(dòng)和停止信號(hào)由主機(jī)發(fā)出，以控制總線上的數(shù)據(jù)傳送。從設(shè)備在偵聽到總線上的起動(dòng)信號(hào)后開始準(zhǔn)備收發(fā)數(shù)據(jù)；而監(jiān)測(cè)到停止信號(hào)后結(jié)束數(shù)據(jù)傳送。因而，起動(dòng)和停止協(xié)議控制著一幀完整的數(shù)據(jù)傳輸。

　?。?）應(yīng)答：在一個(gè)字節(jié)（8位）數(shù)據(jù)傳送完畢后，接下來的一個(gè)時(shí)鐘周期（即第9個(gè)）為應(yīng)答過程。應(yīng)答過程可保證傳送數(shù)據(jù)的完整性，并可用來檢驗(yàn)其有效性。

　?。?）尋址：要對(duì)并行數(shù)據(jù)總線上的I/O進(jìn)行操作，就必須對(duì)地址總線進(jìn)行譯以選中某個(gè)I/O。而I2C總線并無地址總線，它是利用所發(fā)送串行數(shù)據(jù)的頭幾個(gè)字節(jié)作為地址來選中I2C總線的I/O設(shè)備的。每個(gè)I2C總線的I/O設(shè)備都有一個(gè)I2C地址。

3、MC141541芯片及其接口電路

　　MC141541是MOTOROLA公司推出的增強(qiáng)型在屏顯示器件（EMOSD），可廣泛應(yīng)用于數(shù)字電視及圖像系統(tǒng)中。其主要性能如下：

●具有二種可選分辨率模式，分別為320點(diǎn)/行（CGA）和480點(diǎn)/行（EGA）；

●內(nèi)置PLL電路，最高行頻為110kHz，點(diǎn)時(shí)鐘頻率為52.8MHz；

●內(nèi)部273字節(jié)寄存器可直接存取，全屏字符為10行×24列；

●字符集為128個(gè)符號(hào)圖形ROM和8個(gè)用戶可編程RAM。10×16點(diǎn)陣字符。其字符顏色、背景顏色、雙倍高度、雙倍寬度、邊框及陰影均可編程；

●I2C總線接口地址為7A（Hex）；

●采用單5V電源供電；

　　MC141541的接口電路原理圖如圖1所示。其中：Vss和VDD分別為地和電源端；Vco和RP用于外接振蕩電路；H、V分別為分、場(chǎng)同步輸入信號(hào)；SDA、SCL分別為I2C總線數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)；SS為I2C總線允許信號(hào)；R、G、B為輸出至監(jiān)視器的RGB TTL電平信號(hào)。

　　MC141541是一種I2C總線接口器件，它的硬件接口非常簡(jiǎn)單。根據(jù)上述規(guī)則，只須將SDA與I2C總線的SDA信號(hào)相接，并將SCL與I2C總線的SCL信號(hào)相連即可。MC141541與MPU接口的關(guān)鍵在于按照I2C總線協(xié)議進(jìn)行編程。

MC141541的數(shù)據(jù)包格式如下：

　　這樣，在監(jiān)視器上顯示字符時(shí)，只須送出行、列坐標(biāo)地址，然后再送出字符代碼即可。在編程時(shí)，上述格式具體可劃分為下述三種方式：
（1）R→C→I→R→C→I……
（2）R→C→I→C→I→C→I→……

（3）R→C→I→I→I……
MC141541可編程的字符RAM編程格式如下：
在編程時(shí)，上述格式亦可劃分為下述三種方式：
（1）S→L→I→S→L→I……
（2）S→L→I→S→L→S→L……
（3）S→L→I→I→I……
　　在字符RAM編程格式中，SEG ADDRESS和LINE ADDRESS分別為要編程字符RAM的段、線地址，而其段地址字符RAM字模的位置內(nèi)容由線地址尋址的RAM決定。這樣，通過編程字符RAM就可以得到任意字符、圖標(biāo)及漢字。