基于ETX模塊的顯示系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

摘要：重點(diǎn)介紹了一種基于ETX模塊的新型顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要包括模擬視頻信號(hào)的數(shù)字轉(zhuǎn)換和LVDS視頻總線設(shè)計(jì)。文中給出了模擬顯示信號(hào)到數(shù)字RGB轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)，介紹了高質(zhì)量的液晶顯示技術(shù)，并且給出了視頻發(fā)送電路和視頻接收電路的具體設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證表明該設(shè)計(jì)合理可行。文章揭示了視頻發(fā)展的趨勢(shì)和新技術(shù)，在顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)中具有典型性和實(shí)用性。
關(guān)鍵詞：視頻；嵌入式；接口；低電壓差分信號(hào)

0 引言
隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，嵌入式計(jì)算機(jī)逐漸開始顯露頭角，并以強(qiáng)大的功能證明自己的存在。其中視頻系統(tǒng)的發(fā)展最引入注目，從最初簡(jiǎn)單的指示燈，到能顯示數(shù)字、字母的數(shù)碼管，直到能顯示漢字的LCD視頻的出現(xiàn)，顯示質(zhì)量和信息量不斷提高。伴隨著導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展和對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)終端顯示的需要，對(duì)視頻系統(tǒng)提出了更高的要求，需要能實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地顯示導(dǎo)航信息、地形地貌、態(tài)勢(shì)信息，同時(shí)還要兼容顯示原CRT上的單色雷達(dá)畫面。本文介紹了我們?cè)跐M足視頻新要求方面所做的一些工作。

1 顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本原理
要支持豐富多彩的視頻顯示，這對(duì)CPU模塊提出了很高的要求，通常純粹的單片嵌入式CPU(例如DSP等)已不能勝任，必須另行選擇。圖象顯示不但要求極高的CPU主頻和處理能力，也需要支持圖形操作系統(tǒng)，至少具備能夠驅(qū)動(dòng)VGA(Video Graphics Array)以上分辨率的軟硬件，能夠?yàn)閼?yīng)用程序提供豐富的圖形圖像功能。利用PC機(jī)多年發(fā)展積累的軟硬件資源，是一條事半功倍的簡(jiǎn)截途徑。
目前硬件上和PC機(jī)視頻系統(tǒng)兼容的、能運(yùn)行圖形操作系統(tǒng)的CPU模塊有許多種，其中德國(guó)JUMPtec公司的ETX系列經(jīng)過(guò)加固能夠滿足抗惡劣環(huán)境要求。該系列模塊體積小、功耗低、功能強(qiáng)大，具有以下特點(diǎn)：
(1)處理器都采用P3以上的CPU，處理速度高；
(2)單5V電源支持，簡(jiǎn)化整個(gè)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)；
(3)BIOS和PC機(jī)完全兼容，軟件可以直接在PC機(jī)上開發(fā)而無(wú)需任何修改；
(4)和PC機(jī)外部接口基本相同，例如提供IDE硬盤接口、串口、并口、USB口、PS／2接口等。在系統(tǒng)擴(kuò)充功能上，提供PCI總線和傳統(tǒng)的EISA總線接口。
(5)視頻接口提供VGA、INDS接口支持。
通過(guò)ETX模塊提供的豐富接口資源，可以方便地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)所需的標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)接口，同時(shí)由于ETX模塊和通用PC機(jī)軟硬件兼容，可以直接借用通用資源進(jìn)行設(shè)計(jì)，大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度。

2 顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
顯示系統(tǒng)由液晶顯示器、CPU模塊、電源模塊、IO模塊和視頻轉(zhuǎn)換模塊組成。組成如圖1所示。

CPU模塊通過(guò)ISA總線訪問(wèn)IO接口；通過(guò)串口連接二線檢測(cè)設(shè)備；通過(guò)LVDS信號(hào)輸出到多功能顯示器。
IO模塊能實(shí)現(xiàn)三種功能：外圍通訊設(shè)備的接收和發(fā)送電路、GPS接收器數(shù)據(jù)接收電路和顯示器按鍵控制電路，分別由三種電路實(shí)現(xiàn)。
視頻轉(zhuǎn)換模塊用于將原單色視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為可在LCD顯示的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行圖像合成和放大處理后，用二選一電路選擇顯示彩色畫面或原雷達(dá)單色畫面。
電源模塊的輸入電壓為直流28V，經(jīng)變換后為系統(tǒng)內(nèi)各模塊提供所需電壓。
2．1 CPU模塊設(shè)計(jì)
CPU模塊是系統(tǒng)主模塊，即系統(tǒng)總線的主設(shè)備。CPU模塊完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理及生成顯示圖象的功能，產(chǎn)生系統(tǒng)總線的地址信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)。CPU模塊功能框圖見圖2。

CPU模塊須提供串行EEPROM以裝載LCD驅(qū)動(dòng)軟件，LCD的類型不同其驅(qū)動(dòng)軟件不同。根據(jù)EIX-C3提供的資料，串行EEPROM選用24C16芯片。 24C16的DDCDAT和DDCLK信號(hào)直接分別和ETX-C3的DDDA和DDCK信號(hào)連接。