基于WSC1115的液晶電視的設(shè)計(jì)實(shí)例

　　引言：WSC1115是成都威斯達(dá)芯片公司生產(chǎn)的一款綜合了隔行轉(zhuǎn)逐行掃描、圖像縮放、幀頻提升以及視頻增強(qiáng)等技術(shù)的可編程數(shù)字視頻處理芯片，它可將輸入的8位ITU-R BT656數(shù)字視頻信號(hào)和24位數(shù)字RGB信號(hào)按不同應(yīng)用要求轉(zhuǎn)換成不同輸出格式，主要運(yùn)用于數(shù)字電視(DTV)、逐行電視(PTV)、數(shù)字高清晰度電視(HDTV)及液晶電視(LCD-TV)等高端電視中。本文簡(jiǎn)單介紹了WSC1115芯片的功能特點(diǎn)，詳細(xì)敘述了其在LCD-TV上的應(yīng)用實(shí)例。

　　WSC1115可編程數(shù)字視頻處理芯片是為模擬電視向數(shù)字電視過(guò)渡而設(shè)計(jì)的超大規(guī)模集成電路。該芯片采用0.18um設(shè)計(jì)工藝，綜合了隔行轉(zhuǎn)逐行掃描、圖像縮放、幀頻提升以及視頻增強(qiáng)等功能模塊，能從現(xiàn)行的模擬電視信號(hào)中去除噪聲并提取清晰的圖像信號(hào)，從而提高電視圖像的水平清晰度和垂直清晰度，將高質(zhì)量的畫面顯示在各種新型顯像器件上，主要運(yùn)用于數(shù)字電視、逐行電視、數(shù)字高清晰度電視及液晶電視等高端電視產(chǎn)品上。WSC1115芯片兼容現(xiàn)行的模擬電視和未來(lái)的數(shù)字電視播出制式，能消除大面積閃爍并且解決了傳統(tǒng)電視的行結(jié)構(gòu)問(wèn)題。采用硬件可編程方式，可靈活地顯示多種SDTV/HDTV格式，而且能與電視機(jī)、計(jì)算機(jī)的顯示兼容。

　　系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)主要由AC-DC電源適配器、主板、接口板、鍵盤/紅外接收板四部分構(gòu)成，如圖1所示。

　　1 AC-DC電源適配器

　　該電源適配器包括AC220V/50Hz市電輸入;DC24V/5A背光電源輸出;DC12V/3A系統(tǒng)電源輸出;DC5V/0.2A待機(jī)電源輸出。

　　2 主板設(shè)計(jì)

　　主板部分包括：數(shù)字圖像處理、LCD面板驅(qū)動(dòng)、MCU和OSD、整機(jī)電源管理、伴音處理和音頻放大等5部分，如圖2所示。

　　圖1：LCD-TV系統(tǒng)方案框圖。

　　圖2：主板原理框圖。

　　圖3：接口板原理框圖。

　　圖4：鍵盤/紅外接收板框圖。

　　數(shù)字圖像處理

　　方案中采用的視頻解碼器是MICRONAS公司生產(chǎn)的VPC3230D，它是一顆多制式(PAL/NTSC/SECAM)視頻解碼芯片，可以解碼TV、CVBS、S_VIDEO、YCBCR信號(hào)，內(nèi)置運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)4H梳狀濾波器，能得到很好的解碼圖像質(zhì)量。它還可以通過(guò)外掛畫中畫(PIP)解碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)畫中畫功能，可以配合圖文(TELETEXT)、童鎖(V-CHIP)解碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)圖文和V-CHIP功能。在VPC3230D中經(jīng)A/D變換、亮色分離、色度解調(diào)后編碼成ITU-R BT656信號(hào)，送到數(shù)字視頻處理器WSC1115中進(jìn)行隔行轉(zhuǎn)逐行變換、圖像縮放、圖像增強(qiáng)、幀頻轉(zhuǎn)換以及顯示處理。

　　方案中采用的ADC&DVI接收器是ADI公司生產(chǎn)的AD9882。它接收來(lái)自PC的模擬RGB信號(hào)、數(shù)字視頻接口(DVI)信號(hào)和來(lái)自數(shù)字電視機(jī)頂盒的YPBPR信號(hào)，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后生成數(shù)字24位4:4:4 RGB信號(hào)也送到WSC1115中進(jìn)行相應(yīng)的圖像處理和顯示。

　　視頻解碼器、WSC1115、ADC&DVI接收器是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，它把不同來(lái)源的各路視頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)CD 面板能夠支持的分辨率和刷新率。

　　采用的畫中畫(PIP)解碼器是MICRONAS公司生產(chǎn)的SDA9589。它把來(lái)自子通道的CVBS、S_VIDEO、YCBCR信號(hào)進(jìn)行解碼和PIP處理，生成子畫面模擬RGB信號(hào)和FB(Fast Blank，快速消隱)信號(hào)送到主通道視頻解碼器VPC3230D，經(jīng)過(guò)A/D處理后，在VPC3230D內(nèi)部與解碼出來(lái)的主畫面信號(hào)進(jìn)行疊加處理，并生成ITU-R BT656數(shù)字信號(hào)送到WSC1115去進(jìn)行相應(yīng)處理，然后在LCD面板上顯示出主畫面和子畫面。

　　VBI(Vertical Blanking Interval，場(chǎng)消隱期間)在電視處理中是指垂直掃描完成從屏幕底部回到屏幕頂部的時(shí)間。在這期間，沒(méi)有任何的圖像信息，可以利用這期間來(lái)傳輸圖文和CC(Close Caption，隱藏式字幕)/V-CHIP等信息。方案中采用的圖文解碼器是飛利浦公司的SAA5264，采用的CC/V-CHIP處理器是ZILOG公司生產(chǎn)的Z86229。它把電視信號(hào)中包含的圖文/CC/V-CHIP信息解碼出來(lái)，生成模擬RGB信號(hào)和FB信號(hào)，同樣送到視頻解碼器VPC3230D中經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后生成ITU-R BT656數(shù)字信號(hào)，再送到WSC1115去進(jìn)行相應(yīng)處理，然后在LCD面板上顯示出來(lái)。

　　LCD面板驅(qū)動(dòng)

　　本方案中所配合的LCD面板有TTL和單通道低壓差分信號(hào)(LVDS)兩種接口類型，WSC1115經(jīng)過(guò)處理后輸出的是TTL RGB數(shù)字信號(hào)，如果接的是TTL的屏則直接可以驅(qū)動(dòng)，如果接的是單通道LVDS接口的屏，則必須把TTL信號(hào)轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)VDS信號(hào)才能驅(qū)動(dòng)LCD面板顯示。方案中采用的LCD 面板驅(qū)動(dòng)芯片是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的LVDS發(fā)送器DS90C385。

　　MCU和OSD

　　方案中采用的MCU和OSD是由MYSON公司生產(chǎn)的MTV230，它是一塊集成了OSD功能、4路A/D、4路PWM DAC的基于MCS-51內(nèi)核的單片機(jī)芯片。它接收鍵盤或遙控器的指令，并且通過(guò)I2C總線對(duì)視頻解碼器、WSC1115、音頻處理器等IC的寄存器進(jìn)行設(shè)置，完成相應(yīng)的功能。MTV230使用了Flash OSD字庫(kù)，用戶可以自己定制字庫(kù)，所以可以支持中文、英文、法文等多國(guó)語(yǔ)言。利用并口模擬I2C程序也可以方便地通過(guò)MTV230對(duì)LCD-TV整機(jī)進(jìn)行在線編程(ISP)，升級(jí)程序。

　　整機(jī)電源管理

　　對(duì)來(lái)自AD-DC電源適配器的12V直流電源進(jìn)行DC-DC處理，產(chǎn)生系統(tǒng)工作所需的5V、3.3V、1.8V等各種電源。

　　伴音處理、音頻放大

　　方案中采用的音頻處理器是MICRONAS公司生產(chǎn)的MSP3410G ，它具有伴音處理、麗音解碼、環(huán)繞處理、高低音均衡、音量控制、靜音等功能，它與MCU通過(guò)I2C總線進(jìn)行通訊，是目前廣泛運(yùn)用的伴音處理芯片。方案中采用的音頻放大器是TRIPATH公司生產(chǎn)的TA2024，它是雙聲道(15瓦/聲道)數(shù)字D類功放，具有高效、節(jié)省面積、散熱好的特點(diǎn)。

　　3 接口板

　　圖3是接口板原理框圖，包括：模擬視頻信號(hào)輸入、輸出接口;模擬音頻信號(hào)輸入、輸出接口;TV調(diào)諧器。

　　電視調(diào)諧器采用的是成都旭光生產(chǎn)的JS6B系列一體化高頻頭，其特點(diǎn)是頻率合成、I2C控制、全增補(bǔ)電視頻道、單5V供電等。它將本振、頻段控制、調(diào)諧電壓發(fā)生集于一體，解調(diào)出CVBS視頻信號(hào)和TV伴音信號(hào)及第二伴音中頻(SIF)音頻信號(hào)，分別送到視頻處理電路和音頻處理電路進(jìn)行相應(yīng)的處理。采用一體化高頻頭，靈敏度高、解調(diào)性能好，而且使整個(gè)方案簡(jiǎn)潔可靠。

　　方案中采用的AV輸入矩陣切換開關(guān)是三菱公司生產(chǎn)M52790SP。它包含2個(gè)獨(dú)立的4輸入音頻切換開關(guān)和2個(gè)獨(dú)立的4輸入視頻切換開關(guān)。

　　4 鍵盤/紅外接收板

　　鍵盤/紅外接收板框圖如圖4所示。

　　方案實(shí)現(xiàn)技巧和特色

　　系統(tǒng)有圖文/CC/V-chip和PIP功能，但它們都是通過(guò)視頻解碼器(VPC3230D)的同一通道進(jìn)入系統(tǒng)視頻通道的，所以這兩個(gè)功能不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)，也就是說(shuō)在同一時(shí)間只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能。不過(guò)圖文/V-chip是進(jìn)入PIP芯片的，所以可以利用PIP芯片SDA9589的內(nèi)部MUX模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)兩級(jí)PIP功能?；谏厦孢@些原因，PIP功能可以實(shí)現(xiàn)的有：在CVBS上疊加電視信號(hào)、在電視上疊加CVBS信號(hào);在S-video上疊加電視信號(hào)、在電視信號(hào)上疊加S-video信號(hào);在S-video上疊加CVBS信號(hào)、在CVBS上疊加S-video信號(hào)。

　　本系統(tǒng)是針對(duì)歐美全兼容方案設(shè)計(jì)的，考慮到歐洲與美國(guó)的不同需求，將圖文和CC/V-chip的功能模塊的輸出通過(guò)跳線(電阻)放在同一個(gè)通道中，因此在一個(gè)系統(tǒng)板上只能實(shí)現(xiàn)其中一個(gè)功能，也就是對(duì)美國(guó)實(shí)現(xiàn)CC/V-chip功能，對(duì)歐洲實(shí)現(xiàn)圖文功能。當(dāng)生產(chǎn)歐洲機(jī)型的時(shí)候在PCB板上不焊接CC/VCHIP解碼器及外圍器件;同樣，當(dāng)生產(chǎn)美國(guó)機(jī)型的時(shí)候在PCB板上不焊接圖文解碼器及外圍器件。

　　WSC1115芯片內(nèi)置了3個(gè)DAC，可以通過(guò)輸出模擬RGB、行同步(Hs)、場(chǎng)同步(Vs)信號(hào)接到CRT顯示器上進(jìn)行開發(fā)調(diào)試，調(diào)好了再接到LCD面板上進(jìn)行微調(diào)，極大地方便了開發(fā)調(diào)試。

　　方案優(yōu)缺點(diǎn)分析

　　本套系統(tǒng)是為兼容歐、美要求的出口型液晶電視而設(shè)計(jì)的通用機(jī)芯板，包含歐洲標(biāo)準(zhǔn)的SCART接口、圖文解碼器、麗音、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的CC/VCHIP解碼器等。另外該方案具有畫中畫功能，子畫面位置和大小可調(diào)。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上有很大的兼容性，可方便的移植到PDP-TV/LCOS-TV/DLP-TV等新型高端電視中。

　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較靈活，如果不需要DVI接口，則將ADC&DVI接收器AD9882換成AD9883，只處理PC信號(hào)和YPBPR信號(hào)，如果將AD9882換成ADC&HDMI接收器AD9880，則可以支持高清晰度多媒體接口(HDMI)。在實(shí)際產(chǎn)品中，根據(jù)客戶的不同需求來(lái)靈活進(jìn)行選擇。

　　全系統(tǒng)僅由一個(gè)8位單片機(jī)MTV230控制，內(nèi)含OSD發(fā)生器，只需要簡(jiǎn)單的補(bǔ)充字庫(kù)，就可以實(shí)現(xiàn)多國(guó)語(yǔ)言的顯示，而且支持普通紅外遙控器。系統(tǒng)軟件由C51語(yǔ)言編寫，并建立了API庫(kù)，方便移植和系統(tǒng)調(diào)用，而且便于生產(chǎn)廠家進(jìn)行二次開發(fā)。

　　系統(tǒng)還增加了一個(gè)比較實(shí)用的功能—畫面凍結(jié)。當(dāng)觀看者需要記錄活動(dòng)畫面中的電話、地址等信息時(shí)，就可以按快捷鍵凍結(jié)當(dāng)前畫面，從而記下所需要的信息，再按一次鍵，恢復(fù)正常節(jié)目。

　　當(dāng)所連接的LCD面板為雙通道LVDS時(shí)，只能通過(guò)外加可編程邏輯器件CPLD，通過(guò)編寫硬件描述語(yǔ)言(HDL)模擬雙通道LVDS編碼器，并配置到CPLD中來(lái)驅(qū)動(dòng)，會(huì)較大地加大機(jī)芯成本，所以在對(duì)成本非?？粗氐那闆r下，本方案建議不配合雙通道LVDS液晶屏使用。

　　參考文獻(xiàn)：1 WSC1115 Video Processor Data Sheet.Chengdu,China:WestStarChips Co.,Ltd,2003.

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　　3 Keith Jack. Video Demystified: a handbook for the digital engineer,3rd Edition.2001.