M16C/62P在液晶電視制造中的應(yīng)用

本文介紹m16c平臺在先進的數(shù)字液晶電視技術(shù)以及硬件配置和軟件算法方面的作用，同時也將討論其他的lsi。此外，也為電視制造商用于26英寸或以上液晶電視提供主要解決方案。

瑞薩的m16c系列是一個具有rom高效率的多用途32和16位cisc微型機。它具有在高速度條件下的優(yōu)異噪聲免疫性和超低功耗處理能力，其中一組m16c系列的mcu是m16c/62p,該器件可提供低成本開發(fā)環(huán)境，工作頻率高達24mhz。此外，它還支持多工和獨立總線模式，可以連接外部存儲器和視頻處理器。我們在液晶電視解決方案中選擇m30620spgp，它是一個內(nèi)置10k ram的無rom版本，可以在20mhzpll時鐘的微處理器模式下工作，并使用了一個8位多工總線用于連接整個系統(tǒng)。

由于系統(tǒng)采用不帶rom的m16c mcu作為中央處理單元，視頻處理器需要顯示幀的緩沖器而運行，所以系統(tǒng)需連接外置的rom和作鍰沖器的ram。外置rom是一顆512k 8bit的閃連存儲器w29c040, 而ram是128mbit的sdram。

在視頻信號處理器方面，我們選用泰鼎的第五代集成視頻處理器（見表1）。

lsi為svp ex52，為高檔數(shù)字電視提供主要的解碼、處理、調(diào)節(jié)和顯示控制功能。它集成了用于cvbs/s-video/component以及hd-d1/d2/d3/d4模式的sd/hd模擬視頻輸入的10位adc；高達108mhz的pc rgb輸入可支持sxga/60hz；隔行掃描刷新為60hz到100hz，而逐行掃描刷新為50hz到75hz。泰鼎圖形引擎可提供卓越的視頻圖像質(zhì)量。該技術(shù)集成了3d梳狀視頻解碼，并支持pal、ntsc和secam格式、運動適應(yīng)解隔行掃描、數(shù)字噪聲消除、圖像調(diào)節(jié)、平均畫面水平控制、邊界消除和銳利度提升等。其內(nèi)部低電壓差分信號發(fā)送器lvds用來連接lvds面板，應(yīng)用lcd過驅(qū)動的專有技術(shù)，可以改善主畫面（mp）和畫中畫（pip）通道在lcd面板上的反應(yīng)時間。

整個系統(tǒng)還加入了一個hdmi接收器sil9011（高清晰度多媒體接口）。這個lsi與hdmi 1.1規(guī)范兼容，且后向兼容dvi 1.0,這可使hdmi系統(tǒng)以一條電纜連接到現(xiàn)有的dvi 1.0主機（例如dvd播放器）。單個panel link tmds數(shù)碼內(nèi)核支持視頻信號圖素時鐘速率達165mhz, 覆蓋范圍至1080p（高清電視分辨率或pc的uxga (pc分辨率)。而且具有高達192khz的音頻信號的采樣率，支持s/pif及多路音頻輸出。該芯片所帶有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的i2s端口可與音頻dac直接進行連接。sil9011還嵌入了一個hdcp（高清晰度內(nèi)容保護）解碼引擎連同預(yù)編程的hdcp鑰匙，用來接收受保護的音頻和視頻內(nèi)容，從而提供最高級別的安全性能。

音頻處理器應(yīng)用msp34x0g系列，可覆蓋全球所有模擬電視聲音系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。同時，諸如自動音量控制（avc）、低音增強效果（bbe）和重低音輸出等基帶聲音處理也是在同一個單芯片中執(zhí)行。msp34x0g系列帶有一個只運行在32khz內(nèi)置i2s總線接口， 它不適合直接連接sil9011。需要增加一個具有192khz采樣率的d/a轉(zhuǎn)換器，以轉(zhuǎn)化音源到基帶的音頻才作為msp3410g輸出。

基本的硬件配置見圖1所示。m16c/62p的第一組i2c總線連接到存儲初始值和電視數(shù)據(jù)的eeprom。而另外一組用于器件之間的通信，如svp ex52、hdmi接收器、音頻處理器和調(diào)諧器，這一組i2c總線也與一個pc平行端口連接。當(dāng)mcu程序進入固件調(diào)試模式時，mcu釋放i2c總線控制。在pc上打開工具應(yīng)用軟件就能夠控制所有這些器件，這對系統(tǒng)調(diào)試非常有用。視頻處理器支持i2c總線和平行接口的通信。不帶rom的m30620spgp工作在1m字節(jié)的微處理器模式下以20mhz速率運行，這需要連接一個10mhz的晶振并設(shè)定內(nèi)置的pll時鐘兩倍頻率，它們之間的通信采用一個多工總線來實現(xiàn)。mcu的映射定位于cs2起始地址為8000h的區(qū)域。程序進入調(diào)試模式條件下，需要對svp ex52內(nèi)部的寄存器進行設(shè)置，以控制i2c總線，并使多工的平行接口失效。此外，m16c/62p的uart1能夠連接到pc串行端口。借助運行嵌入在pc視窗操作系統(tǒng)中的超級終端（hyper terminal），輸出信息。這意味著mcu接受我們的遙控或應(yīng)用本地指令完成任務(wù)。在程序正常狀態(tài)下運行時，pc和液晶電視之間也可持續(xù)進行交互。

系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)包括由c語言編寫的ex、tv api和應(yīng)用程序三個層次。exsdk提供了有效的工具和api。基于數(shù)據(jù)和編碼分開的概念，數(shù)據(jù)包括寄存器表的設(shè)置、osd(屏幕文字信息顯示)和用戶定義區(qū)域等。資源編碼工具能夠用來創(chuàng)建并維護這些作為資源的數(shù)據(jù)，運行流程見圖2。然后，每一類數(shù)據(jù)也被看作某一指定的資源被插進應(yīng)用程序中，例如視頻信號處理器svp ex52中的數(shù)據(jù)表和不同lsi中的所有寄存器表等。

這是一個重要和經(jīng)常用來處理寄存器表的api調(diào)用函數(shù)：
void tdwriteregtable(rpbyte rptable, byte uccolume num)
rptable參數(shù)是一個指標(biāo)，它指向寄存器表內(nèi)資源所插入生成的數(shù)據(jù)。uccolumnnum參數(shù)是對哪一列數(shù)據(jù)應(yīng)該寫入的芯片進行選擇。

toe是一個位于高層的功能程序庫，叫做toe.lib。它可在電視中執(zhí)行如pc形式的圖形用戶介面，并支持兩個板面的4或8位元顏色osd顯示。

toe的結(jié)構(gòu)基于mvc（模型、視圖和控制器）的設(shè)計模式。它由三個部分組成，借調(diào)用toeapi進行編碼。osd數(shù)據(jù)編輯器和osd項目編輯器用來組成osd的布局設(shè)計和視覺結(jié)構(gòu)。toe是用標(biāo)準(zhǔn)c語言寫成， 能支持跨平臺作業(yè)，沒有平臺限制。

而exapi是一個作為svp ex52驅(qū)動器的低層功能程序庫，它亦可以編譯在包括pc win32或許多不同的單片機平臺。exapi也如眾多程序庫文檔一樣， 都隱含著api進入已成為二進制目標(biāo)碼的執(zhí)行細(xì)節(jié)。

tvapi也封裝了基本tv的邏輯處理。如果系統(tǒng)有硬件改動，例如改換視頻解碼器，需要修改tvapi的源代碼來配合， exapi 和 tvapi能夠被應(yīng)用層程序所調(diào)用。

微軟的visual c++在pc中是一個強大的工具程式，所編寫的電視模擬器借助win32平臺通過i2c總線對系統(tǒng)進行作業(yè)操控， 并且程式也具備osd模擬器用作預(yù)顯示， 這樣osd設(shè)計就能顯示在平面屏幕上。這可提供比較便宜的調(diào)試和開發(fā)環(huán)境。

而高質(zhì)量的軟件開發(fā)通過usb電纜連接到專業(yè)仿真器pc7501。探針m3062pt-epb與仿真一起工作。同時，整個系統(tǒng)運行在下列工具軟件上，軟件列表見表2。

表2 軟件列表

應(yīng)用層主程序運行程序基于下面的流程圖，見圖3。

系統(tǒng)從第一個模塊開始進行初始化和缺省設(shè)置。例如，如果函數(shù)booltdeepromcheckonline（void）沒有檢查到返回標(biāo)_eeprom_is_initialized_，應(yīng)用層軟件便應(yīng)用缺省設(shè)置來初始化eeprom。m30620spgp mcu首先被初始化。然后，包括系統(tǒng)資源、由資源工具resbuilder生成的數(shù)據(jù)、系統(tǒng)定時器、按鍵輸入、遙控輸入和i2c總線在內(nèi)的整個系統(tǒng)進行初始化。用戶輸入包括按鍵或遙控輸入被轉(zhuǎn)換成以字節(jié)為單位的虛擬鍵數(shù)值，并且對重復(fù)鍵的處理推進到虛擬鍵值緩沖器中。而驅(qū)動的api是：

void tdinitkeyboard(word wfirstdelay，word wrepeatdelay)；
void tdinitremoteex(rpbyte rpdata，word wfirstdelay，word wrepeatdelay)；

緩沖器通過應(yīng)用層程式主回路調(diào)用byte tdgetvirtualkey（void）函數(shù)就得到虛擬鍵值。如果緩沖器中沒有虛擬鍵，exapi將調(diào)用回函數(shù)void tdcallbackidle（void）。必須保證后臺工作正常運行，即使當(dāng)前正在處理osd菜單，也不能有所影響。所有處理后臺工作的模塊都按照其標(biāo)記變換而執(zhí)行，這些標(biāo)記都可以根據(jù)用戶輸入、模式切換和信號檢測進行改變。后臺作業(yè)處理包括搜臺、聲音處理、頻道選擇和信號處理等。所有背景模塊的流程如圖4所示：

exapi提供兩種定時器回叫功能，可通過應(yīng)用層軟件實現(xiàn)。

void tdcallback1ms(void);

void tdcallback20ms(void);

上述兩個是系統(tǒng)定時中斷程序，void tdremoteservice（void）則是處理遙控輸入的中斷程序。在待機模式下，液晶電視僅等候接受控鍵或遙控輸入，顯示器的其他部分關(guān)閉，并進入節(jié)電模式。在正常的模式下，整機操作正常進行。一旦收到_vk-power_信號，液晶電視關(guān)閉系統(tǒng)并進入待機模式。該信號也可使液晶電視進入工廠模式，強迫液晶電視接受工廠設(shè)置或進行系統(tǒng)老化測試，電視面板重復(fù)地顯示出紅、藍、綠或白色屏幕。

至于在多重視窗的狀態(tài)下， 可以在顯示層上產(chǎn)生九個視窗的排列， 每個小窗口一次顯示一個頻道并將其定格。然后，下一個頻道在下一個窗口上顯示。所有模式均有其自己的指令和osd處理。