張宏財(cái)，沈君

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第38研究所，合肥230088）

引 言

隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，我國(guó)汽車行業(yè)逐漸興起，與之相關(guān)的汽車DVD影音也蓬勃發(fā)展起來(lái)了，人們對(duì)汽車影音系統(tǒng)要求與日俱增。隨著車載影音系統(tǒng)接入端口的增加，為解決用戶使用，系統(tǒng)控制復(fù)雜度以及信息導(dǎo)入率之間的矛盾，引入具有圖形化界面的DVD影音系統(tǒng)，通過(guò)在DVD屏幕上實(shí)現(xiàn)視頻圖像實(shí)時(shí)疊加字符、圖形，及時(shí)傳達(dá)和明確原畫面無(wú)法表達(dá)或無(wú)法明確表達(dá)的信息，使用戶顯示界面圖文并茂、醒目美觀，從而保證影音媒體使用便利和信息交互順暢。所以，研究具有圖形化的操作顯示界面的車載DVD音影系統(tǒng)具有實(shí)際意義。

1 系統(tǒng)方案

根據(jù)車載DVD影音系統(tǒng)基本功能要求，車載DVD影音系統(tǒng)主要由主機(jī)模塊和顯示模塊兩大模塊組成。主機(jī)模塊包括DVD機(jī)芯、視頻處理、圖形化界面處理、視頻和圖形化界面的疊加等；顯示模塊包括TFT LCD屏、主機(jī)送來(lái)的視頻信號(hào)處理、顯示等。為了增加圖形化的界面，本設(shè)計(jì)在常規(guī)DVD系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加虛線框內(nèi)由YGV629組成的位圖OSD電路。功能組成原理框圖如圖1所示。

圖1 車載DVD系統(tǒng)原理框圖

系統(tǒng)在MCU的控制下工作。MCU通過(guò)內(nèi)部總線對(duì)DVD機(jī)芯等設(shè)備進(jìn)行控制的同時(shí)，顯示畫面的內(nèi)容是通過(guò)顯示屬性RAM進(jìn)行更新的，畫面更新時(shí)MCU只需更新少量的屬性參數(shù)，所以MCU可以通過(guò)SPI串行總線實(shí)現(xiàn)對(duì)以YGV629為核心的OSD系統(tǒng)的控制。OSD系統(tǒng)采用外部疊加的方式進(jìn)行工作，DVD機(jī)芯輸出的視頻行場(chǎng)同步作為YGV629的同步基準(zhǔn)，保證了YGV629輸出的OSD圖形視頻以及疊加開關(guān)信號(hào)（Ys）與DVD視頻的同步，使視頻開關(guān)能夠在統(tǒng)一的時(shí)基下實(shí)現(xiàn)視頻的混合疊加。疊加后的視頻信號(hào)與行場(chǎng)同步一同被送到LCD顯示器顯示。

本方案中采用2 MB的Flash芯片作為圖形庫(kù)，存儲(chǔ)了主畫面菜單、DVD界面按鈕、提示圖案等位圖圖形數(shù)據(jù)，滿足了DVD圖形顯示界面的要求。圖2是本方案的車載DVD圖形顯示界面的視頻疊加畫面。

圖2 車載DVD圖形顯示界面

2 各模塊硬件電路的設(shè)計(jì)

2.1 主機(jī)模塊

主機(jī)模塊是系統(tǒng)的核心，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。它在單片機(jī)的控制下，主要完成視頻的切換、疊加、分配、音頻信號(hào)功率驅(qū)動(dòng)。

圖3 主機(jī)模塊原理框圖

本系統(tǒng)選用STR750FV作為主控單片機(jī)，最主要的原因是它在環(huán)境適應(yīng)性、抗干擾性等方面表現(xiàn)出了良好的特性，滿足汽車環(huán)境的要求。

考慮性價(jià)比方面的因素，DVD機(jī)芯采用華陽(yáng)的DL308機(jī)芯，DL308機(jī)芯是華陽(yáng)專為汽車前裝新開發(fā)的機(jī)芯，其各項(xiàng)性能，主要是溫度適應(yīng)性、光頭的可靠性，均優(yōu)于市場(chǎng)上的其他機(jī)芯，不會(huì)出現(xiàn)高低溫工作時(shí)機(jī)芯時(shí)有畫面靜止、畫面馬賽克、不讀碟、光頭損壞等問(wèn)題。

為了保證系統(tǒng)低功耗的要求，即當(dāng)DVD系統(tǒng)關(guān)機(jī)時(shí)，要求系統(tǒng)處于低功耗待機(jī)狀態(tài)（小于3m A），系統(tǒng)采用電源開關(guān)的方式實(shí)現(xiàn)關(guān)機(jī)狀態(tài)的低功耗待機(jī)狀態(tài)。系統(tǒng)采用NPN功率三極管對(duì)主顯示、收音機(jī)、DVD機(jī)芯的電源進(jìn)行分別控制，在單片機(jī)的控制下根據(jù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行開通或關(guān)閉，保證系統(tǒng)關(guān)機(jī)狀態(tài)下的低功耗。

主機(jī)模塊中，單片機(jī)除使用SPI三線協(xié)議對(duì)DVD機(jī)芯、圖形控制器（YGV629）實(shí)現(xiàn)控制外，其他的設(shè)備（如收音機(jī)模塊、音效處理芯片、主顯示控制器、小屏顯示控制器）都是通過(guò)I2C總線進(jìn)行控制，這不僅保證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性，而且也使得連接關(guān)系簡(jiǎn)單，節(jié)省了單片機(jī)的控制引腳資源。

在主機(jī)模塊中，DVD視頻要經(jīng)過(guò)RGB信號(hào)變換與圖形疊加，之后再進(jìn)行信號(hào)的變換形成視頻信號(hào)送到顯示屏進(jìn)行顯示。在這個(gè)過(guò)程中，DVD視頻要經(jīng)過(guò)多次的變換，由于使用DVD輸出的CVBS復(fù)合視頻信號(hào)進(jìn)行各種信號(hào)的變換疊加，損失太大，使得DVD視頻顯示時(shí)圖像的細(xì)節(jié)模糊。為了保證DVD視頻信號(hào)變換不會(huì)產(chǎn)生較大的損失，采用DVD的YC視頻信號(hào)進(jìn)行各種變換，減小了轉(zhuǎn)換過(guò)程的損失。實(shí)際效果顯示，畫面清晰，符合設(shè)計(jì)要求。

2.2 顯示模塊

顯示模塊的顯示屏同時(shí)具有觸摸屏功能，通過(guò)觸摸屏可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的圖形化用戶界面的操作。顯示模塊液晶屏采用宏芯公司T108A完成，T108A是一款高集成度顯示芯片，能支持 CVBS、S-VIDEO（Y/C）、YPbPr、RGB和RGB565等各種視頻格式。輸出包含TCON時(shí)序輸出和模擬RGB信號(hào)輸出，直接連接模擬液晶顯示屏。采用T108A單芯片方式簡(jiǎn)化了硬件電路，降低了成本。

在DVD系統(tǒng)中，顯示模塊由主機(jī)模塊I2C總線信號(hào)控制，顯示主機(jī)模塊送來(lái)的Y/C信號(hào)。圖4為顯示模塊的結(jié)構(gòu)框圖。

圖4 顯示模塊組成框圖

如圖4所示，T108A完成信號(hào)輸入檢測(cè)、A/D轉(zhuǎn)換、圖像增強(qiáng)、縮放、圖像處理、時(shí)序控制、液晶顯示等功能；VCOM產(chǎn)生電路對(duì)T108A輸出時(shí)序信號(hào)進(jìn)行放大，其采用NJM3414AV雙運(yùn)放芯片，在交流反饋端加入可調(diào)電阻，對(duì)幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)，在隔直輸出后加入可調(diào)電阻，對(duì)直流電平進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)屏幕亮度、對(duì)比度及畫面抖動(dòng)現(xiàn)象，保證顯示一致性。背光控制模塊，采用FSP3126SAD開關(guān)電源芯片，帶有關(guān)斷功能，可通過(guò)控制開關(guān)端子，控制液晶顯示背光通斷。

觸摸屏部分采用專用A/D采樣芯片TSC2003IPW驅(qū)動(dòng)，并在A/D采樣線上加入磁珠，增強(qiáng)抗靜電干擾能力；電源部分提供顯示屏主5 V電源，再由其他LDO提供T108A工作的3.3 V、1.8 V其他電源。

LCD顯示屏采用LED背光的7寸群創(chuàng)液晶顯示屏，相比于CCFL背光顯示屏有更優(yōu)良的低溫工作性能。

2.3 圖形、視頻的疊加

由于設(shè)計(jì)的DVD具有圖形化用戶顯示界面，所以在本系統(tǒng)中，需要對(duì)DVD視頻以及畫面的提示視頻進(jìn)行混合疊加處理。YGV629根據(jù)“屬性RAM”中存儲(chǔ)的屬性數(shù)據(jù)，按照屬性定義的顯示層（Layer）優(yōu)先級(jí)進(jìn)行處理，輸出混合后的圖形視頻。其中每一圖形單元占用一層，線段可以是多條線段占用一層，通過(guò)選擇不同的顯示層及采用透明色等方法就可以方便地實(shí)現(xiàn)所需要的圖形疊加。圖5是圖形單元疊加過(guò)程的示意圖。

圖5 圖形單元疊加過(guò)程示意圖

為了保證圖形視頻與DVD視頻的疊加，YGV629以DVD視頻的行場(chǎng)為同步時(shí)基，保證其輸出的圖形視頻以及疊加控制信號(hào)Ys與外部視頻具有同步關(guān)系。實(shí)際上Ys信號(hào)是圖形視頻的狀態(tài)信號(hào)，當(dāng)有圖形視頻時(shí)為高電平，無(wú)圖形視頻時(shí)為低電平，用Ys控制視頻開關(guān)對(duì)圖形視頻和DVD視頻進(jìn)行選通，就可以實(shí)現(xiàn)視頻的疊加。圖6是視頻疊加的原理示意圖。

圖6 視頻疊加原理示意圖

圖7 軟件的層次結(jié)構(gòu)圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

DVD影音系統(tǒng)的軟件運(yùn)行在MCU STR750上，是模塊化的設(shè)計(jì)。軟件系統(tǒng)沒(méi)有使用操作系統(tǒng)，軟件的層次結(jié)構(gòu)如圖7所示。

其中，啟動(dòng)層是開發(fā)平臺(tái)自動(dòng)加入的，一般包含運(yùn)行環(huán)境（軟件和硬件）的初始化過(guò)程；仿真測(cè)試層的作用是提高系統(tǒng)的可測(cè)試性和可靠性。

軟件系統(tǒng)中，所有層次的軟件模塊除了啟動(dòng)代碼之外都包含在main函數(shù)中，啟動(dòng)代碼在main之前執(zhí)行，由開發(fā)工具自動(dòng)添加，以完成必要的準(zhǔn)備工作。該系統(tǒng)的軟件不需要退出，main函數(shù)中包含了一個(gè)死循環(huán)。軟件的結(jié)構(gòu)如下：

①初始化：系統(tǒng)硬件初始化；軟件環(huán)境初始化。

②死循環(huán)：信號(hào)狀態(tài)檢測(cè)與采樣；功能執(zhí)行與狀態(tài)轉(zhuǎn)換；休眠與喚醒；異常檢測(cè)與處理；仿真與測(cè)試。

軟件按功能劃分模塊，主要由以下模塊組成：

（1）信號(hào)檢測(cè)功能（數(shù)字與模擬）模塊

此模塊檢測(cè)所有數(shù)字和模擬信號(hào)，包括：電源按鍵信號(hào)檢測(cè)（數(shù)字信號(hào)）、面板按鍵信號(hào)檢測(cè)（模擬信號(hào)）、面板旋鈕信號(hào)檢測(cè)（數(shù)字信號(hào)）、12 V電壓檢測(cè)（模擬信號(hào)）、ACC信號(hào)檢測(cè)（數(shù)字信號(hào)）、觸摸屏信號(hào)檢測(cè)（數(shù)字信號(hào)）。

（2）DVD模塊

該模塊是針對(duì)華陽(yáng)DVD機(jī)芯的，主要包括：

①DVD和MCU通信。華陽(yáng)機(jī)芯和MCU是通過(guò)華陽(yáng)的“三線通信協(xié)議”進(jìn)行通信的，主要包括DVD信息接收和DVD控制命令發(fā)送兩部分。

②DVD信息處理。DVD在工作的過(guò)程中不斷給MCU發(fā)送信息，MCU負(fù)責(zé)對(duì)這些信息進(jìn)行處理。

③DVD控制。根據(jù)用戶觀看需求，對(duì)DVD進(jìn)行播放/暫停、快進(jìn)/快退、上一曲/下一曲、聲道切換、字幕切換等功能控制。

（3）收音機(jī)模塊

收音機(jī)模塊使用的是成都旭光TAF-3LMF模塊，該模塊和MCU的通信方式是通過(guò)I2C總線，實(shí)際上對(duì)收音機(jī)模塊的操作主要是通過(guò)對(duì)收音機(jī)模塊內(nèi)部的寄存器的讀寫來(lái)完成的。

對(duì)收音機(jī)的功能要求包括：FM/AM收音、接收指定頻率的電臺(tái)、自動(dòng)搜臺(tái)/存儲(chǔ)、手動(dòng)搜臺(tái)/存儲(chǔ)、電臺(tái)瀏覽等。

（4）YGV629控制模塊

YGV629是圖形界面生成芯片，它讀取存儲(chǔ)在FLASH中的位圖數(shù)據(jù)，輸出位圖模擬RGB。該模塊包含兩部分：YGV629和MCU通信，圖形界面模擬RGB生成。

YGV629和MCU通信遵循雅馬哈公司YGV629串行通信協(xié)議。YGV629有341個(gè)圖層，圖形界面就是由這341個(gè)圖層疊加而生成的；程序控制YGV629，將存儲(chǔ)在FLASH中的不同位圖映射到其圖層中，并指定位圖的調(diào)色板數(shù)據(jù)，最后還需要對(duì)YGV629輸出的模擬RGB進(jìn)行時(shí)序控制。

（5）圖形界面處理模塊

實(shí)際上YGV629控制模塊屬于硬件抽象層，而圖形界面處理模塊則屬于系統(tǒng)應(yīng)用層。根據(jù)具體要求，該系統(tǒng)的圖形用戶接口由不同的頁(yè)面（Page）組成，每個(gè)頁(yè)面由不同的按鈕（BUTTON）和圖標(biāo)（ICON）組成。

一個(gè)頁(yè)面的數(shù)據(jù)包含：頁(yè)面背景圖片、頁(yè)面按鈕、頁(yè)面圖標(biāo)、頁(yè)面背景色等；

一個(gè)按鈕的數(shù)據(jù)包括：按鈕一般圖片、按鈕按下圖片、按鈕高亮標(biāo)記圖片、按鈕按下動(dòng)作、按鈕抬起動(dòng)作等。

一個(gè)圖標(biāo)的數(shù)據(jù)包括：圖標(biāo)對(duì)應(yīng)圖片、圖標(biāo)可能動(dòng)作等。

（6）按鍵處理模塊

該模塊根據(jù)面板按鍵檢測(cè)、面板旋鈕檢測(cè)、面板電源按鍵檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的按鍵功能處理。

（7）觸摸屏處理模塊

該模塊根據(jù)觸摸屏檢測(cè)得到的結(jié)果進(jìn)行觸摸屏操作的功能處理，主要包括兩個(gè)部分：圖形界面部分和功能操作部分。

（8）系統(tǒng)管理功能模塊

該模塊包括：外設(shè)電源管理；系統(tǒng)工作模式管理；休眠和喚醒；異常處理。

結(jié) 語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的以YGV629為核心的圖形化DVD影音系統(tǒng)，很好地解決了車載DVD系統(tǒng)圖形界面與系統(tǒng)復(fù)雜性之間的矛盾。產(chǎn)品經(jīng)過(guò)測(cè)試取得良好的效果。該系統(tǒng)的硬件電路可靠、穩(wěn)定性和抗干擾能力強(qiáng)。軟件的設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)性很強(qiáng)，而且具有模塊化、集成化、通用化的特點(diǎn)，易于維護(hù)和升級(jí)；同時(shí)該系統(tǒng)成本低，對(duì)設(shè)備的要求低，易于生產(chǎn)。

[1]楊保亮，張旭東.觸摸式車載影音系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].微機(jī)與應(yīng)用，2011（1）：86-89.

[2]周海清.基于YGV629的車載DVD圖形化顯示界面實(shí)現(xiàn)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2009（3）：52-56.

[3]范慶輝，陽(yáng)富民.基于TW2824的OSD技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2007（5）：2469-2474.

[4]談宏華，樊季林.SPHE8202T在車載DVD中的應(yīng)用[J].電子設(shè)計(jì)工程，2009（3）：49-51.

[5]朱鍵，張哲.基于I2C的顯示驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2008（21）：160-162.