武永華,左瑞娟

(1.福建江夏學(xué)院, 福建 福州 350108；2.福建師范大學(xué)，福建 福州　350007)

液晶電視中系統(tǒng)參數(shù)的檢糾錯(cuò)備份及檢驗(yàn)

武永華1,左瑞娟2

(1.福建江夏學(xué)院, 福建 福州 350108；2.福建師范大學(xué)，福建 福州350007)

摘要:在液晶電視的嵌入式系統(tǒng)中，系統(tǒng)參數(shù)通常存放在主板芯片E2PROM里，由于外界脈沖或其TA原因會(huì)使E2PROM中的數(shù)據(jù)發(fā)生丟失或錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致液晶電視偏色或無(wú)法正常啟動(dòng)。為解決此問(wèn)題，提出一種利用CRC檢錯(cuò)碼和RS糾錯(cuò)碼的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的備份，即使數(shù)據(jù)發(fā)生部分錯(cuò)誤也能夠即時(shí)糾正過(guò)來(lái)。同時(shí)，為了檢驗(yàn)基于檢錯(cuò)和糾錯(cuò)數(shù)據(jù)備份機(jī)制的可靠性，設(shè)計(jì)了一套能夠針對(duì)液晶電視主板上E2PROM芯片中數(shù)據(jù)的正確性進(jìn)行測(cè)試的工具，在一線(xiàn)工廠(chǎng)應(yīng)用價(jià)值較高。

關(guān)鍵詞:E2PROM;備份;檢錯(cuò)碼;糾錯(cuò)碼 ;CRC;RS

液晶電視出廠(chǎng)后，部分液晶電視機(jī)因外界脈沖干擾或其他原因，導(dǎo)致E2PROM中的初始化參數(shù)錯(cuò)誤或丟失，而偏色或無(wú)法啟動(dòng)[1]。此問(wèn)題軟件解決辦法是在E2PROM中開(kāi)辟兩個(gè)存儲(chǔ)空間，其一常用，另一備份。電視機(jī)可正常啟動(dòng)時(shí)，讀取前者的數(shù)據(jù)，否則檢查備份區(qū)數(shù)據(jù)是否有誤，若無(wú)，則以備份區(qū)數(shù)據(jù)覆蓋常用區(qū)數(shù)據(jù)。但這會(huì)占用部分E2PROM容量，且因數(shù)據(jù)無(wú)糾錯(cuò)能力，當(dāng)兩區(qū)均有誤時(shí)，機(jī)制失效。

為此，本文提出一種具檢糾錯(cuò)能力的數(shù)據(jù)備份方案。其思路是：將原始數(shù)據(jù)經(jīng)糾錯(cuò)編碼存入E2PROM，并計(jì)算編碼后數(shù)據(jù)的循環(huán)冗余碼(CRC)余式，一并存入[2]；電視機(jī)啟動(dòng)時(shí)，先計(jì)算編碼后數(shù)據(jù)的CRC余式，若與預(yù)存余式一致，表明無(wú)誤，可譯碼輸出；反之有誤，應(yīng)譯碼備份數(shù)據(jù)，再編碼糾錯(cuò)數(shù)據(jù)，來(lái)重寫(xiě)E2PROM。

為驗(yàn)證本方案，本文設(shè)計(jì)了測(cè)試工具。該工具發(fā)送可選的RS-32命令，觀(guān)察電視機(jī)能否經(jīng)備份機(jī)制處理引入錯(cuò)誤的E2PROM數(shù)據(jù)而正常啟動(dòng)。

1備份機(jī)制介紹

1.1存儲(chǔ)器介紹

液晶電視通常把系統(tǒng)參數(shù)存儲(chǔ)在主板上的E2PROM芯片里面，芯片型號(hào)有24C16[3]等，該芯片3.3V供電，容量空間為2kbyte。串行E2PROM24C16通過(guò)I2C總線(xiàn)與嵌入式處理器連接，如圖1所示。

圖1　存儲(chǔ)器

1.2系統(tǒng)參數(shù)檢糾錯(cuò)備份機(jī)制概述

液晶電視系統(tǒng)參數(shù)錯(cuò)誤或者丟失主要包括兩類(lèi)數(shù)據(jù)：1) 前端通過(guò)視頻處理芯片的硬件自動(dòng)調(diào)整形成信號(hào)的幅度(Gain)和準(zhǔn)位(Offset)[4]。2)后端通過(guò)白平衡調(diào)整系統(tǒng)形成的數(shù)字信號(hào)的幅度(Gain)和準(zhǔn)位(Offset)。目前工廠(chǎng)液晶電視嵌入式軟件的解決方法是：將前端和后端的幅度(Gain)和準(zhǔn)位(Offset)參數(shù)存儲(chǔ)在E2PROM里的兩塊不同的區(qū)域，正常進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)所使用的是常用區(qū)域的數(shù)據(jù)，倘若常用區(qū)域的數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤，則從備份區(qū)域中讀取數(shù)據(jù)，然后覆蓋到常用區(qū)域。這種機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、單一，缺點(diǎn)是當(dāng)常用區(qū)域和備份區(qū)域兩塊存儲(chǔ)空間同時(shí)出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤時(shí)，數(shù)據(jù)將無(wú)法恢復(fù)，不能實(shí)現(xiàn)備份的目的。

針對(duì)該數(shù)據(jù)備份機(jī)制的缺點(diǎn)，可以選擇海明碼[5]或RS碼[6]算法作為糾錯(cuò)碼來(lái)備份數(shù)據(jù)，這樣即使數(shù)據(jù)發(fā)生部分錯(cuò)誤，可以通過(guò)糾錯(cuò)算法及時(shí)將其糾正過(guò)來(lái)，然后重新寫(xiě)入E2PROM。海明碼優(yōu)點(diǎn)是算法簡(jiǎn)單，對(duì)存儲(chǔ)空間的占用并不多，缺點(diǎn)是一次只能糾正一個(gè)比特的錯(cuò)誤，而存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)則有幾百字節(jié)。RS碼算法則是算法復(fù)雜度高，對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的配置要求比較高，但是優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)很多字節(jié)一次性編碼，讀取數(shù)據(jù)時(shí)可以一次譯碼，并且糾錯(cuò)的位數(shù)很多，本文采用基于RS糾錯(cuò)編解碼的系統(tǒng)參數(shù)備份機(jī)制。

2系統(tǒng)參數(shù)檢糾錯(cuò)備份機(jī)制的詳細(xì)設(shè)計(jì)

2.1檢錯(cuò)碼的設(shè)計(jì)選擇

循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CyclicRedundancyCheck,CRC)是一種能力非常強(qiáng)的檢錯(cuò)碼。CRC的基本原理是：在k位信息碼后再拼接r位的校驗(yàn)碼，整個(gè)編碼長(zhǎng)度為n位，因此此種編碼又叫(n, k)碼。對(duì)于一個(gè)給頂?shù)?n, k)碼，可以證明存在一個(gè)最高次冪為n-k=r的多項(xiàng)式g(x), 根據(jù)g(x)可以生成k位信息的校驗(yàn)碼，而g(x)叫做這個(gè)CRC碼的生成多項(xiàng)式。本機(jī)制中采用的生成多項(xiàng)式為

G(X)=X16+X12+X5+1

(1)

本備份機(jī)制在讀取E2PROM存儲(chǔ)器中的前端和后端的幅度(Gain)和準(zhǔn)位(Offset)參數(shù)時(shí)，先將這些數(shù)據(jù)求CRC余式，并與事先存儲(chǔ)E2PROM存儲(chǔ)器中的CRC余式相比較，如果結(jié)果一致，則說(shuō)明E2PROM存儲(chǔ)器中讀取出來(lái)的幅度(Gain)和準(zhǔn)位(Offset)數(shù)據(jù)是正確的，如果結(jié)果不一致，說(shuō)明E2PROM存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的幅度(Gain)和準(zhǔn)位(Offset)數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤或者丟失。

2.2糾錯(cuò)碼的設(shè)計(jì)選擇

由于循環(huán)冗余校驗(yàn)碼只能檢測(cè)出錯(cuò)誤，而不能糾正錯(cuò)誤，所以需要一種糾錯(cuò)碼能夠及時(shí)地糾正出備份區(qū)有可能發(fā)生錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。本文采用以RS編碼作為糾錯(cuò)碼的系統(tǒng)參數(shù)的存儲(chǔ)方式。RS糾錯(cuò)碼基本原理如圖2所示。

圖2　RS原理圖

對(duì)于RS編碼的系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，不適宜每次讀取出來(lái)都對(duì)其進(jìn)行CRC檢驗(yàn)，因?yàn)镽S編碼的算法有強(qiáng)大的糾錯(cuò)能力，即使讀取過(guò)程或者傳輸過(guò)程有錯(cuò)誤，也能夠糾錯(cuò)。本文液晶電視啟動(dòng)時(shí)數(shù)據(jù)備份機(jī)制如圖3所示。

圖3　RS作為糾錯(cuò)碼的數(shù)據(jù)備份機(jī)制流程

雖然RS算法能夠糾正多字節(jié)的錯(cuò)誤，但是，這種糾錯(cuò)方式能糾正的錯(cuò)誤也有限度。為了保證系統(tǒng)的完整性和可靠性，定期的檢測(cè)數(shù)據(jù)的完整性和正確性十分有必要，在液晶電視中，通過(guò)設(shè)定定時(shí)器Timer來(lái)周期性檢測(cè)，檢測(cè)E2PROM系統(tǒng)參數(shù)的流程如圖4所示。

圖4　檢測(cè)存儲(chǔ)區(qū)數(shù)據(jù)的完整性和正確性

3針對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的檢糾錯(cuò)備份機(jī)制的測(cè)試工具軟件

測(cè)試工具軟件通過(guò)向液晶電視發(fā)送命令進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)是否有錯(cuò)誤以及有錯(cuò)誤之后的處理方式。測(cè)試軟件設(shè)計(jì)的功能如下：

1)能夠添加液晶電視的類(lèi)型。

2)可以保存任何類(lèi)型液晶電視的測(cè)試命令。

3)命令的格式可以有許多種，比如說(shuō)字符串命令、十六進(jìn)制命令、十進(jìn)制命令等。

4)命令可以編輯、保存。

5)接收到反饋回來(lái)的信息可以與發(fā)送的命令相比較。

測(cè)試工具軟件的功能流程圖如圖5所示。

圖5　測(cè)試工具功能流程圖

主要功能流程：首先連接選擇RS-232串口[7]，傳輸速率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)比特、停止比特參數(shù)，然后打開(kāi)串口。從命令選擇下拉框中選擇要測(cè)試的命令，設(shè)置好延遲時(shí)間，以及延遲的方式，發(fā)送命令，從反饋框中顯示反饋回來(lái)的命令，比較命令，并觀(guān)看液晶電視的反應(yīng)。針對(duì)各種液晶電視的命令格式不同，本測(cè)試軟件還針對(duì)不同的命令，可以相互間轉(zhuǎn)換。十六進(jìn)制的命令、字符串命令、命令的ASCII碼之間可以相互轉(zhuǎn)換，以方便測(cè)試人員對(duì)命令的理解。

4結(jié)束語(yǔ)

循環(huán)冗余校驗(yàn)碼CRC是現(xiàn)在比較常用的一種校驗(yàn)碼，對(duì)提高液晶電視系統(tǒng)穩(wěn)定性有著較好的作用。RS碼是一種重要的糾錯(cuò)循環(huán)碼，適用于很多數(shù)據(jù)糾錯(cuò)的場(chǎng)合，也適用于存儲(chǔ)機(jī)制，由于其復(fù)雜性，對(duì)嵌入式系統(tǒng)的資源開(kāi)銷(xiāo)比較大，所以它比較適合于用在配置比較高的嵌入式系統(tǒng)里。本系統(tǒng)采用CRC的校驗(yàn)碼和RS的糾錯(cuò)碼來(lái)保證液晶電視系統(tǒng)參數(shù)的正確性和可靠性，該算法已經(jīng)導(dǎo)入在液晶電視的嵌入式軟件中，并基本上解決了由于E2PROM里系統(tǒng)參數(shù)錯(cuò)誤導(dǎo)致的液晶電視偏色或者重啟問(wèn)題。取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，值得在一線(xiàn)工廠(chǎng)廣泛推廣使用。

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Error-detection&error-correctionbackupmechanismandtestingmethodforsystemparametersofLCDTV

WUYonghua1,ZUORuijuan2

(1.Fujian Jiangxia University, Fuzhou 350108, China;2.Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China)

Abstract:In LCD TV embedded system, system parameters usually are stored on mainboard E2PROM IC. Because of pulse from outside or other reasons, the system parameters might be loss or error, then LCD TV display colour deviation or even can not normally boot up because of this reason.In order to solve this issues，in this article, a new system parameters backup mechanism is raised which uses CRC error detection codes and RS error correction codes. Even the partial data loss, this mechanism can correct it. Meanwhile, in order to check this data backup mechanism’s reliability, it needs to design a tooling which can verify these data which are stored in the E2PROM. It is valuable for application of the factory.

Key words:E2PROM; backup; error detection; error correction; CRC; RS

中圖分類(lèi)號(hào):TN141；TN27

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

DOI：10.16280/j.videoe.2016.04.012

基金項(xiàng)目：福建省教育廳A類(lèi)項(xiàng)目(JA15105)

作者簡(jiǎn)介：

武永華，碩士生，講師，工程師，研究方向?yàn)榍度胧较到y(tǒng)開(kāi)發(fā)；

左瑞娟，女，碩士生，講師，研究方向?yàn)槟Ｊ阶R(shí)別、人工智能、嵌入式系統(tǒng)。

責(zé)任編輯：許盈

收稿日期：2015-11-16

文獻(xiàn)引用格式：武永華，左瑞娟. 液晶電視中系統(tǒng)參數(shù)的檢糾錯(cuò)備份及檢驗(yàn)[J].電視技術(shù)，2016，40(4)：56-59.

WUYH，ZUORJ.Error-detection&error-correctionbackupmechanismandtestingmethodforsystemparametersofLCDTV[J].Videoengineering，2016，40(4)：56-59.