基于vnc的高清數(shù)字視頻顯示

0視頻編碼和顯示模塊ti總裁宣布的dm6446芯片在視頻處理領(lǐng)域得到了廣泛使用。它基于android和psost兩個(gè)維度的架構(gòu)，具有通用處理器（epp）和專(zhuān)用數(shù)字處理器（pd）的功能。要讓其支持高清顯示,就必須通過(guò)編程配置,實(shí)現(xiàn)高清顯示所需的時(shí)序控制信號(hào)。DM6446支持并行的24位RGB888視頻數(shù)據(jù)輸出,經(jīng)過(guò)外部芯片編碼轉(zhuǎn)換后送給顯示器顯示。這里采用的編碼芯片是TFP410,它接收并行的圖像數(shù)據(jù)以及同步控制信號(hào),經(jīng)過(guò)編碼轉(zhuǎn)換后,按照DVI標(biāo)準(zhǔn)傳輸給顯示器進(jìn)行顯示文中第1部分介紹了高清數(shù)字視頻接口設(shè)計(jì)的整體結(jié)構(gòu);第2部分介紹了TFP410的配置和使用方法;第3部分介紹了實(shí)現(xiàn)高清數(shù)字顯示所需的VENC的參數(shù)配置方法,同時(shí)結(jié)合OSD窗口配置給出了實(shí)際的高清數(shù)字視頻顯示結(jié)果。在目標(biāo)板上,720P(1280×720@60Hz)、1080P(1920×1080@60Hz)以及WUXGA(1920×1200@60Hz)分辨率的數(shù)字視頻顯示都能夠穩(wěn)定運(yùn)行,說(shuō)明這里提出的高清數(shù)字視頻顯示接口設(shè)計(jì)方案是正確、可行的,對(duì)基于DM6446高清數(shù)字視頻顯示應(yīng)用具有重要參考意義。1高清顯示模塊整個(gè)DVI高清數(shù)字視頻顯示接口的結(jié)構(gòu)如圖1所示,主要可分為DM6446的VPSS接口部分以及DVI驅(qū)動(dòng)器TFP410接口兩部分。VPFE從外部采集到視頻數(shù)據(jù)后存儲(chǔ)于DDR2中的指定位置,VPBE中的在屏顯示模塊(OSD)也在DDR2中有對(duì)應(yīng)的緩沖區(qū),這些模塊與DDR2之間的數(shù)據(jù)傳輸都有專(zhuān)門(mén)的讀寫(xiě)邏輯控制,以保證數(shù)據(jù)的傳輸帶寬滿足系統(tǒng)要求。對(duì)于高清顯示的支持,主要是對(duì)VPBE中的視頻編碼模塊(VENC)的時(shí)序控制部分的正確配置,包括VENC時(shí)鐘、OSD時(shí)鐘和輸出給TFP410的像素時(shí)鐘,以及視頻的行同步、場(chǎng)同步信號(hào)等,這些在后面會(huì)有具體介紹。TFP410主要起到視頻數(shù)據(jù)編碼的作用,將前面由VENC輸出的圖像數(shù)據(jù)以及同步控制信號(hào)經(jīng)編碼后用差分串行的方式(T.M.D.S)傳輸給顯示器,這可以保證數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的抗干擾能力。同時(shí),TFP410包含有一個(gè)I2器件工作模式TFP410支持的最高像素時(shí)鐘為165MHz,能夠滿足高清數(shù)字視頻顯示的需求,其總共有兩種配置方法:引腳直接配置法和ITFP410的I在圖2中,僅僅是列出了必須配置的寄存器,其余寄存器可以不用修改,一般不影響使用。配置CTL_1_MODE=0x37,使器件工作模式為:24位數(shù)據(jù)寬度、單端像素時(shí)鐘(VCLK)輸入、在VCLK上升沿采樣輸入數(shù)據(jù)。配置好TFP410后,DM6446只要按照高清數(shù)字視頻的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序輸出相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)和同步控制信息,就能夠?qū)SD上的內(nèi)容通過(guò)DVI接口顯示到LCD顯示器上。3配置veec和osd3.1視頻信號(hào)同步時(shí)序信號(hào)當(dāng)VENC工作在標(biāo)準(zhǔn)模式(StandardMode)下時(shí),只能夠輸出標(biāo)準(zhǔn)的PAL/NTSC同步時(shí)序,在此模式下輸出的畫(huà)面分辨率最大只有720×576,這在許多場(chǎng)合已經(jīng)不能滿足使用需求。其實(shí)VENC本身能夠支持的畫(huà)面分辨率遠(yuǎn)不止于此,只是若要輸出大分辨率的畫(huà)面,就必須自己編程產(chǎn)生視頻同步控制時(shí)序,也即讓VENC工作于非標(biāo)準(zhǔn)模式(Non-standardMode)VENC主要由3大塊組成:模擬視頻編碼模塊(數(shù)模轉(zhuǎn)換DACs)、數(shù)字視頻輸出模塊(數(shù)字LCD控制器)以及時(shí)序發(fā)生器()。其中,模擬視頻編碼模塊只能工作于標(biāo)準(zhǔn)模式下,因此,在配置輸出非標(biāo)準(zhǔn)模式下的數(shù)字畫(huà)面時(shí),應(yīng)該禁用DAC。對(duì)于數(shù)字LCD控制器部分的編程,主要是設(shè)置輸出圖像數(shù)據(jù)的格式(并行24位RGB888)以及配置輸出LCD_OE(數(shù)據(jù)輸出使能)指示信號(hào)。而對(duì)時(shí)序發(fā)生器的編程配置,則是輸出高分辨率數(shù)字畫(huà)面的關(guān)鍵所在,整個(gè)VPSS的時(shí)鐘分布控制結(jié)構(gòu)如圖3所示。根據(jù)VESADMT標(biāo)準(zhǔn),顯示1080P畫(huà)面所需像素時(shí)鐘通過(guò)配置鎖相環(huán)PLL2控制器的PLLM=21,DIVID-ER1=3,便可以得到148.5MHz的像素時(shí)鐘。通過(guò)寄存器VPBE_PCR.VENC_DIV位可以選擇VENC_CLK是否為VPSS_CLK的一半,當(dāng)VENC_DIV=1(需要VPSS_CLKCTL.DACCLKEN=1)時(shí),輸入時(shí)鐘將被2分頻,VENC_CLK變成74.25MHz,這正好是顯示720P畫(huà)面所需的像素時(shí)鐘。而且,148.5MHz的像素時(shí)鐘也能夠同時(shí)支持WUXGA畫(huà)面的顯示。相同的時(shí)鐘輸入能夠同時(shí)滿足多種高清分辨率圖像的顯示要求,這就為不同顯示分辨率間的切換提供了編程上的便利性。輸出給TFP410的像素時(shí)鐘VCLK,以VENC_CLK為基準(zhǔn),可以通過(guò)時(shí)鐘樣式寄存器VENC_DCLKPTNn以及VENC_DCLKPTNnA(n=0~3)自定義自己的輸出波形和周期,可配置的波形周期為64位。從圖3中可以看到,整條VCLK輸出鏈路還受內(nèi)部使能位VCLKE、極性控制位、以及輸出管腳三態(tài)控制的層層控制。要輸出時(shí)鐘,則必須正確配置所有的控制位。在這里,通過(guò)配置,使得輸出時(shí)鐘VCLK與內(nèi)部VENC_CLK相等,時(shí)鐘的流向如圖3中的加粗黑實(shí)線所示。經(jīng)過(guò)DCLK的配置,已經(jīng)能夠得到顯示720P,1080P、WUXGA畫(huà)面所需的74.25MHz及148.5MHz的像素時(shí)鐘VCLK。VENC在VCLK的上升沿輸出圖像數(shù)據(jù),不過(guò)由于實(shí)際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有些是用于視頻消隱的,必須有相關(guān)信號(hào)來(lái)指示有效視頻數(shù)據(jù)的范圍,這就是視頻同步時(shí)序信號(hào)。視頻同步主要有行同步(HSYNC)和場(chǎng)同步(VSYNC),具體定義可以參見(jiàn)相關(guān)文檔表1主要給了在只提供148.5MHz像素時(shí)鐘情況下,要實(shí)現(xiàn)720P,1080P和WUXGA分辨率畫(huà)面顯示,VENC所必須配置的寄存器的值。按照表中的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置后,輸出時(shí)鐘VCLK、編碼時(shí)鐘VENC_CLK以及窗口時(shí)鐘OSD_CLK三者相等。VPBE_PCR可用于配置時(shí)鐘頻率在74.25MHz和148.5MHz之間切換,以滿足在720P和1080P(或WUXGA)顯示分辨率下系統(tǒng)對(duì)編碼時(shí)鐘的需求。3.2osd窗口的使能控制位經(jīng)過(guò)VENC的配置,系統(tǒng)已經(jīng)支持高清數(shù)字視頻的輸出,由于VENC編碼數(shù)據(jù)來(lái)自于OSD模塊,所以要輸出有效數(shù)據(jù),還必須對(duì)OSD模塊進(jìn)行配置。DM6446的OSD模塊共支持兩個(gè)視頻窗口VIDWIN0/1和兩個(gè)位圖窗口OSDWIN0/1,還有透明矩形光標(biāo)窗口(RegularCursor)。其中,視頻窗口VIDWIN0作為所有窗口的畫(huà)布窗口,其他所有窗口的顯示范圍都必須在此窗口內(nèi),而且在顯示其他窗口之前也必須使能VIDWIN0。所有的OSD窗口都有獨(dú)立的使能控制位,當(dāng)所有的窗口都不使能時(shí),VENC將只顯示OSD中由寄存器MODE.BCLUT、MODE.CABG指定的背景色。OSD窗口位置的確定與VENC中的同步時(shí)序有關(guān)。所有窗口的基準(zhǔn)位置為(BASEX,BASEY),同時(shí)利用(xxx_XP,xxx_YP)來(lái)確定相對(duì)位置。一般的,設(shè)置BASEX=HSTART,BASEY=VSTART,這樣,窗口的基準(zhǔn)點(diǎn)便與顯示器的左上角零點(diǎn)對(duì)齊。由于VIDWIN0是所有窗口的畫(huà)布窗口,因此在實(shí)際使用中使該窗口的大小與VENC中指定的顯示分辨率相等,從而使VIDWIN0完全覆蓋整個(gè)顯示器屏幕。視頻窗口和位圖窗口在DDR2SDRAM中都有對(duì)應(yīng)的緩沖區(qū)用于保存窗口中的像素?cái)?shù)據(jù),緩沖區(qū)的起始位置由xxx_ADR指定,窗口數(shù)據(jù)行偏移量由xxx_OFST指定。起始位置寄存器xxx_ADR的值是可以動(dòng)態(tài)改變的,并且改變后的值只有在下一幀同步信號(hào)(VSYNC)到來(lái)時(shí)才起作用,這樣我們便可以在內(nèi)存中開(kāi)辟多個(gè)窗口緩沖區(qū),以增加窗口的顯示效率。這里配置OSD窗口主要是為VENC提供顯示數(shù)據(jù),其他有關(guān)OSD模塊的配置可以參考其說(shuō)明文檔3.3選擇清清視頻的分辨率在實(shí)際顯示OSD窗口的過(guò)程中,要保證VIDWIN0的分辨率不超過(guò)VENC中顯示的有效分辨率(HVALIDxVVALID),而其他所有OSD窗口的范圍都不能超出VIDWIN0,否則將會(huì)導(dǎo)致畫(huà)面顯示不正常。雖然VENC輸出分辨率已經(jīng)能夠達(dá)到1080P和WUXGA,但在這個(gè)高清分辨率顯示下,只有VIDWIN0能夠用于視頻顯示,其他窗口必須保持關(guān)閉狀態(tài),這主要受制于OSD模塊的傳輸帶寬。而在VENC配置為720P分辨率的情況下,能夠穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)多個(gè)窗口同時(shí)顯示,如圖4所示。在這里,VIDWIN0、VIDWIN1、OSDWIN0的大小分別為1280×720,800×600和640×480,像素格式分別為3字節(jié)RGB888、2字節(jié)的YUV422和2字節(jié)的RGB565。此時(shí)顯示器顯示的行同步信號(hào)頻率為45.2kHz,幀同步頻率為60.2Hz,分辨率為1280×720,說(shuō)明高清數(shù)字視頻顯示接口工作正常,能夠穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)在高分辨率下的多窗口同時(shí)在屏顯示。4編碼模塊利