[導讀]本文簡單介紹了WSC1115芯片的功能特點，詳細敘述了其在LCD-TV上的應用實例。
引言：WSC1115是成都威斯達芯片公司生產的一款綜合了隔行轉逐行掃描、圖像縮放、幀頻提升以及視頻增強等技術的可編程數(shù)字視頻處理芯片，它可將輸入的8位ITU-R BT656數(shù)字視頻信號和24位數(shù)字RGB信號按不同應用要求轉換成不同輸出格式，主要運用于數(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。本文簡單介紹了WSC1115芯片的功能特點，詳細敘述了其在LCD-TV上的應用實例。
WSC1115可編程數(shù)字視頻處理芯片是為模擬電視向數(shù)字電視過渡而設計的超大規(guī)模集成電路。該芯片采用0.18um設計工藝，綜合了隔行轉逐行掃描、圖像縮放、幀頻提升以及視頻增強等功能模塊，能從現(xiàn)行的模擬電視信號中去除噪聲并提取清晰的圖像信號，從而提高電視圖像的水平清晰度和垂直清晰度，將高質量的畫面顯示在各種新型顯像器件上，主要運用于數(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品上。WSC1115芯片兼容現(xiàn)行的模擬電視和未來的數(shù)字電視播出制式，能消除大面積閃爍并且解決了傳統(tǒng)電視的行結構問題。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、計算機的顯示兼容。
系統(tǒng)功能設計
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待機電源輸出。
2 主板設計
主板部分包括：數(shù)字圖像處理、LCD面板驅動、MCU和OSD、整機電源管理、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，內置運動自適應4H梳狀濾波器，能得到很好的解碼圖像質量。它還可以通過外掛畫中畫(PIP)解碼器來實現(xiàn)畫中畫功能，可以配合圖文(TELETEXT)、童鎖(V-CHIP)解碼器來實現(xiàn)圖文和V-CHIP功能。在VPC3230D中經A/D變換、亮色分離、色度解調后編碼成ITU-R BT656信號，送到數(shù)字視頻處理器WSC1115中進行隔行轉逐行變換、圖像縮放、圖像增強、幀頻轉換以及顯示處理。
方案中采用的ADC&DVI接收器是ADI公司生產的AD9882。它接收來自PC的模擬RGB信號、數(shù)字視頻接口(DVI)信號和來自數(shù)字電視機頂盒的YPBPR信號，經過A/D轉換后生成數(shù)字24位4:4:4 RGB信號也送到WSC1115中進行相應的圖像處理和顯示。
視頻解碼器、WSC1115、ADC&DVI接收器是整個系統(tǒng)的核心部分，它把不同來源的各路視頻信號轉變?yōu)長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公司生產的SDA9589。它把來自子通道的CVBS、S_VIDEO、YCBCR信號進行解碼和PIP處理，生成子畫面模擬RGB信號和FB(Fast Blank，快速消隱)信號送到主通道視頻解碼器VPC3230D，經過A/D處理后，在VPC3230D內部與解碼出來的主畫面信號進行疊加處理，并生成ITU-R BT656數(shù)字信號送到WSC1115去進行相應處理，然后在LCD面板上顯示出主畫面和子畫面。
VBI(Vertical Blanking Interval，場消隱期間)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間。在這期間，沒有任何的圖像信息，可以利用這期間來傳輸圖文和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公司生產的Z86229。它把電視信號中包含的圖文/CC/V-CHIP信息解碼出來，生成模擬RGB信號和FB信號，同樣送到視頻解碼器VPC3230D中經過轉換后生成ITU-R BT656數(shù)字信號，再送到WSC1115去進行相應處理，然后在LCD面板上顯示出來。
LCD面板驅動
本方案中所配合的LCD面板有TTL和單通道低壓差分信號(LVDS)兩種接口類型，WSC1115經過處理后輸出的是TTL RGB數(shù)字信號，如果接的是TTL的屏則直接可以驅動，如果接的是單通道LVDS接口的屏，則必須把TTL信號轉換為LVDS信號才能驅動LCD面板顯示。方案中采用的LCD 面板驅動芯片是美國國家半導體公司生產的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內核的單片機芯片。它接收鍵盤或遙控器的指令，并且通過I2C總線對視頻解碼器、WSC1115、音頻處理器等IC的寄存器進行設置，完成相應的功能。MTV230使用了Flash OSD字庫，用戶可以自己定制字庫，所以可以支持中文、英文、法文等多國語言。利用并口模擬I2C程序也可以方便地通過MTV230對LCD-TV整機進行在線編程(ISP)，升級程序。
整機電源管理
對來自AD-DC電源適配器的12V直流電源進行DC-DC處理，產生系統(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I2C總線進行通訊，是目前廣泛運用的伴音處理芯片。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。
3 接口板
圖3是接口板原理框圖，包括：模擬視頻信號輸入、輸出接口；模擬音頻信號輸入、輸出接口；TV調諧器。
電視調諧器采用的是成都旭光生產的JS6B系列一體化高頻頭，其特點是頻率合成、I2C控制、全增補電視頻道、單5V供電等。它將本振、頻段控制、調諧電壓發(fā)生集于一體，解調出CVBS視頻信號和TV伴音信號及第二伴音中頻(SIF)音頻信號，分別送到視頻處理電路和音頻處理電路進行相應的處理。采用一體化高頻頭，靈敏度高、解調性能好，而且使整個方案簡潔可靠。
方案中采用的AV輸入矩陣切換開關是三菱公司生產M52790SP。它包含2個獨立的4輸入音頻切換開關和2個獨立的4輸入視頻切換開關。
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，但它們都是通過視頻解碼器(VPC3230D)的同一通道進入系統(tǒng)視頻通道的，所以這兩個功能不能同時實現(xiàn)，也就是說在同一時間只能實現(xiàn)一個功能。不過圖文/V-chip是進入PIP芯片的，所以可以利用PIP芯片SDA9589的內部MUX模塊來實現(xiàn)兩級PIP功能?；谏厦孢@些原因，PIP功能可以實現(xiàn)的有：在CVBS上疊加電視信號、在電視上疊加CVBS信號；在S-video上疊加電視信號、在電視信號上疊加S-video信號；在S-video上疊加CVBS信號、在CVBS上疊加S-video信號。
本系統(tǒng)是針對歐美全兼容方案設計的，考慮到歐洲與美國的不同需求，將圖文和CC/V-chip的功能模塊的輸出通過跳線(電阻)放在同一個通道中，因此在一個系統(tǒng)板上只能實現(xiàn)其中一個功能，也就是對美國實現(xiàn)CC/V-chip功能，對歐洲實現(xiàn)圖文功能。當生產歐洲機型的時候在PCB板上不焊接CC/VCHIP解碼器及外圍器件；同樣，當生產美國機型的時候在PCB板上不焊接圖文解碼器及外圍器件。
WSC1115芯片內置了3個DAC，可以通過輸出模擬RGB、行同步(Hs)、場同步(Vs)信號接到CRT顯示器上進行開發(fā)調試，調好了再接到LCD面板上進行微調，極大地方便了開發(fā)調試。
方案優(yōu)缺點分析
本套系統(tǒng)是為兼容歐、美要求的出口型液晶電視而設計的通用機芯板，包含歐洲標準的SCART接口、圖文解碼器、麗音、美國標準的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。本系統(tǒng)在設計上有很大的兼容性，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)設計比較靈活，如果不需要DVI接口，則將ADC&DVI接收器AD9882換成AD9883，只處理PC信號和YPBPR信號，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)。在實際產品中，根據(jù)客戶的不同需求來靈活進行選擇。
全系統(tǒng)僅由一個8位單片機MTV230控制，內含OSD發(fā)生器，只需要簡單的補充字庫，就可以實現(xiàn)多國語言的顯示，而且支持普通紅外遙控器。系統(tǒng)軟件由C51語言編寫，并建立了API庫，方便移植和系統(tǒng)調用，而且便于生產廠家進行二次開發(fā)。
系統(tǒng)還增加了一個比較實用的功能—畫面凍結。當觀看者需要記錄活動畫面中的電話、地址等信息時，就可以按快捷鍵凍結當前畫面，從而記下所需要的信息，再按一次鍵，恢復正常節(jié)目。
當所連接的LCD面板為雙通道LVDS時，只能通過外加可編程邏輯器件CPLD，通過編寫硬件描述語言(HDL)模擬雙通道LVDS編碼器，并配置到CPLD中來驅動，會較大地加大機芯成本，所以在對成本非?？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：1 WSC1115 Video Processor Data Sheet.Chengdu,China:WestStarChips Co.,Ltd,2003.
2 ITU-R BT.656-5.Interfaces for Digital Component Video Signals in 525-Line and 625-Line Television Systems Operating at the 4:2:2 Level of Recommendation ITU-R BT.601.1995.
3 Keith Jack. Video Demystified: a handbook for the digital engineer,3rd Edition.2001.
WSC1115可編程數(shù)字視頻處理芯片是為模擬電視向數(shù)字電視過渡而設計的超大規(guī)模集成電路。該芯片采用0.18um設計工藝，綜合了隔行轉逐行掃描、圖像縮放、幀頻提升以及視頻增強等功能模塊，能從現(xiàn)行的模擬電視信號中去除噪聲并提取清晰的圖像信號，從而提高電視圖像的水平清晰度和垂直清晰度，將高質量的畫面顯示在各種新型顯像器件上，主要運用于數(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品上。WSC1115芯片兼容現(xiàn)行的模擬電視和未來的數(shù)字電視播出制式，能消除大面積閃爍并且解決了傳統(tǒng)電視的行結構問題。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、計算機的顯示兼容。
系統(tǒng)功能設計
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待機電源輸出。
2 主板設計
主板部分包括：數(shù)字圖像處理、LCD面板驅動、MCU和OSD、整機電源管理、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，內置運動自適應4H梳狀濾波器，能得到很好的解碼圖像質量。它還可以通過外掛畫中畫(PIP)解碼器來實現(xiàn)畫中畫功能，可以配合圖文(TELETEXT)、童鎖(V-CHIP)解碼器來實現(xiàn)圖文和V-CHIP功能。在VPC3230D中經A/D變換、亮色分離、色度解調后編碼成ITU-R BT656信號，送到數(shù)字視頻處理器WSC1115中進行隔行轉逐行變換、圖像縮放、圖像增強、幀頻轉換以及顯示處理。
方案中采用的ADC&DVI接收器是ADI公司生產的AD9882。它接收來自PC的模擬RGB信號、數(shù)字視頻接口(DVI)信號和來自數(shù)字電視機頂盒的YPBPR信號，經過A/D轉換后生成數(shù)字24位4:4:4 RGB信號也送到WSC1115中進行相應的圖像處理和顯示。
視頻解碼器、WSC1115、ADC&DVI接收器是整個系統(tǒng)的核心部分，它把不同來源的各路視頻信號轉變?yōu)長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公司生產的SDA9589。它把來自子通道的CVBS、S_VIDEO、YCBCR信號進行解碼和PIP處理，生成子畫面模擬RGB信號和FB(Fast Blank，快速消隱)信號送到主通道視頻解碼器VPC3230D，經過A/D處理后，在VPC3230D內部與解碼出來的主畫面信號進行疊加處理，并生成ITU-R BT656數(shù)字信號送到WSC1115去進行相應處理，然后在LCD面板上顯示出主畫面和子畫面。
VBI(Vertical Blanking Interval，場消隱期間)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間。在這期間，沒有任何的圖像信息，可以利用這期間來傳輸圖文和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公司生產的Z86229。它把電視信號中包含的圖文/CC/V-CHIP信息解碼出來，生成模擬RGB信號和FB信號，同樣送到視頻解碼器VPC3230D中經過轉換后生成ITU-R BT656數(shù)字信號，再送到WSC1115去進行相應處理，然后在LCD面板上顯示出來。
LCD面板驅動
本方案中所配合的LCD面板有TTL和單通道低壓差分信號(LVDS)兩種接口類型，WSC1115經過處理后輸出的是TTL RGB數(shù)字信號，如果接的是TTL的屏則直接可以驅動，如果接的是單通道LVDS接口的屏，則必須把TTL信號轉換為LVDS信號才能驅動LCD面板顯示。方案中采用的LCD 面板驅動芯片是美國國家半導體公司生產的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內核的單片機芯片。它接收鍵盤或遙控器的指令，并且通過I2C總線對視頻解碼器、WSC1115、音頻處理器等IC的寄存器進行設置，完成相應的功能。MTV230使用了Flash OSD字庫，用戶可以自己定制字庫，所以可以支持中文、英文、法文等多國語言。利用并口模擬I2C程序也可以方便地通過MTV230對LCD-TV整機進行在線編程(ISP)，升級程序。
整機電源管理
對來自AD-DC電源適配器的12V直流電源進行DC-DC處理，產生系統(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I2C總線進行通訊，是目前廣泛運用的伴音處理芯片。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。
3 接口板
圖3是接口板原理框圖，包括：模擬視頻信號輸入、輸出接口；模擬音頻信號輸入、輸出接口；TV調諧器。
電視調諧器采用的是成都旭光生產的JS6B系列一體化高頻頭，其特點是頻率合成、I2C控制、全增補電視頻道、單5V供電等。它將本振、頻段控制、調諧電壓發(fā)生集于一體，解調出CVBS視頻信號和TV伴音信號及第二伴音中頻(SIF)音頻信號，分別送到視頻處理電路和音頻處理電路進行相應的處理。采用一體化高頻頭，靈敏度高、解調性能好，而且使整個方案簡潔可靠。
方案中采用的AV輸入矩陣切換開關是三菱公司生產M52790SP。它包含2個獨立的4輸入音頻切換開關和2個獨立的4輸入視頻切換開關。
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，但它們都是通過視頻解碼器(VPC3230D)的同一通道進入系統(tǒng)視頻通道的，所以這兩個功能不能同時實現(xiàn)，也就是說在同一時間只能實現(xiàn)一個功能。不過圖文/V-chip是進入PIP芯片的，所以可以利用PIP芯片SDA9589的內部MUX模塊來實現(xiàn)兩級PIP功能?；谏厦孢@些原因，PIP功能可以實現(xiàn)的有：在CVBS上疊加電視信號、在電視上疊加CVBS信號；在S-video上疊加電視信號、在電視信號上疊加S-video信號；在S-video上疊加CVBS信號、在CVBS上疊加S-video信號。
本系統(tǒng)是針對歐美全兼容方案設計的，考慮到歐洲與美國的不同需求，將圖文和CC/V-chip的功能模塊的輸出通過跳線(電阻)放在同一個通道中，因此在一個系統(tǒng)板上只能實現(xiàn)其中一個功能，也就是對美國實現(xiàn)CC/V-chip功能，對歐洲實現(xiàn)圖文功能。當生產歐洲機型的時候在PCB板上不焊接CC/VCHIP解碼器及外圍器件；同樣，當生產美國機型的時候在PCB板上不焊接圖文解碼器及外圍器件。
WSC1115芯片內置了3個DAC，可以通過輸出模擬RGB、行同步(Hs)、場同步(Vs)信號接到CRT顯示器上進行開發(fā)調試，調好了再接到LCD面板上進行微調，極大地方便了開發(fā)調試。
方案優(yōu)缺點分析
本套系統(tǒng)是為兼容歐、美要求的出口型液晶電視而設計的通用機芯板，包含歐洲標準的SCART接口、圖文解碼器、麗音、美國標準的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。本系統(tǒng)在設計上有很大的兼容性，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)設計比較靈活，如果不需要DVI接口，則將ADC&DVI接收器AD9882換成AD9883，只處理PC信號和YPBPR信號，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)。在實際產品中，根據(jù)客戶的不同需求來靈活進行選擇。
全系統(tǒng)僅由一個8位單片機MTV230控制，內含OSD發(fā)生器，只需要簡單的補充字庫，就可以實現(xiàn)多國語言的顯示，而且支持普通紅外遙控器。系統(tǒng)軟件由C51語言編寫，并建立了API庫，方便移植和系統(tǒng)調用，而且便于生產廠家進行二次開發(fā)。
系統(tǒng)還增加了一個比較實用的功能—畫面凍結。當觀看者需要記錄活動畫面中的電話、地址等信息時，就可以按快捷鍵凍結當前畫面，從而記下所需要的信息，再按一次鍵，恢復正常節(jié)目。
當所連接的LCD面板為雙通道LVDS時，只能通過外加可編程邏輯器件CPLD，通過編寫硬件描述語言(HDL)模擬雙通道LVDS編碼器，并配置到CPLD中來驅動，會較大地加大機芯成本，所以在對成本非?？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：1 WSC1115 Video Processor Data Sheet.Chengdu,China:WestStarChips Co.,Ltd,2003.
2 ITU-R BT.656-5.Interfaces for Digital Component Video Signals in 525-Line and 625-Line Television Systems Operating at the 4:2:2 Level of Recommendation ITU-R BT.601.1995.
3 Keith Jack. Video Demystified: a handbook for the digital engineer,3rd Edition.2001.
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