如何去设计一种车载中小型显示终端系统？

　　1 引言
　　目前各种多媒体技术不断发展，基于多媒体技术的消费性电子产品呈爆炸性的增长。以ARM、MIPS等领衔的32位处理器在便携式多媒体终端应用中，显示出了极大的优势，占据了绝大多数的市场份额。但是，一般以32位处理器构建的多媒体嵌入式应用系统往往需要外部的SDRAM与FLASH与之配合，这样就使得整个系统处在一个成本相对较高的状态，而传统的51单片机由于工作频率与自身架构等问题，不具有多媒体图型图像处理能力。本文采用***晨星（MSTAR）公司针对中小型液晶屏开发的MST717C系列芯片，具有视频解码（Video Decoder）能力，支持多种模拟视频信号输入，内置缩放引擎，内置51-MCU，16色OSD显示等功能，非常适合于车载多媒体显示终端应用。
　　2 系统总体设计
　　MST717C支持NTSC、PAL、SECAM视频制式信号输入，内置2D梳状滤波器，2路CVBS输入，2路S-Video输入，支持模拟RGB输入（如来自于PC机的模拟VGA信号）。所支持的视频制式如480i、480p、576i、576p、720p、1080i，模拟RGB信号分辨率支持640×480、800×480、800×60-0。内置亮度（Brightness）、对比度（Contrast）、饱和度（Saturation）和灰度（Hue）调节，内置3通道GAMMA曲线调节，内置缩放引擎，最大可以支持1366×768分辨率。数字PWM控制器，可编程控制40～70kHz频率范围数据使能，行同步信号输出，150～300Hz频率范围场同步信号输出。内置51-MCU，3线串行总线接口，内置硬件I2C、SPI，支持16色256个可编程字符OSD。
　　
　　3 系统硬件设计
　　3．1 MST717C外围电路
　　模拟视频信号输入都需要对地进行阻抗匹配，如图2为模拟RGB输入阻抗匹配电路，输入信号先通过一个120R的磁珠隔离高频噪声，然后进行75 Ω对地阻抗匹配与35 Ω输入阻抗匹配，靠近芯片端放置47nF陶瓷电容耦合输入。对于CVBS同样需要进行对地阻抗匹配与输入阻抗匹配，典型值为62Ω或75Ω，耦合电容可以选用0．1 μF陶瓷电容。
　　
　　3．2 LED背光驱动电路
　　常见的TFT LCD panel模块背光主要分CCFL与LED两种，CCFL（冷阴极荧光灯管）技术成熟，成本低廉，亮度（luminance）高，通常在400cd-／m2以上；缺点是高压交流驱动（几百到上千伏），驱动电路复杂、效率低、发热量大。LED背光的主要特点是低压直流驱动（十几伏到几十伏），驱动电路简单、效率高、发热量小；缺点为成本高、亮度低、色彩还原能力差。目前一些生产LCD模块的大厂已经通过增加LED数量解决了背光亮度低的问题，一些甚至可以达到600cd／m2。另外通过采用RGB三元色LED来补偿色彩还原能力，效果比CCFL模式更好，各大厂家都看好LED背光模式，也是以后LCD panel背光发展的主要趋势。
　　此处我们采用群创光电开发的8寸宽屏LCD模块A1080TN03，物理分辨率为800×480，26万色，LED背光，典型驱动电压为10V，驱动电流为100～200mA。背光电源输入为5V，采用DC-DC升压芯片KB4317，将输出稳定在10V。
　　3．3 音频信号处理与放大电路
　　PT2314是***普诚科技开发的一款低成本高性能的四输入数字音效处理芯片，支持音量（Volume）、左右声道平衡（balance）、高低音（Treble&Bass）、响度（Loudness）等控制，支持可选择增益控制（Selectable input gain），支持标准的I2C接口。PT2314控制口I2C连接到MST717C的软件模拟I2C接口上，需要注意的是I2C传输线需要进行上拉以保证传输的可靠性。
　　4 系统软件设计
　　4．1 Maria软件总体框架
　　Maria是由MSTAR公司为MST71X系列芯片应用推出的公版驱动软件源代码，该源代码主要基于KEIL C51语言，但是由于其相对较复杂，源代码量大（上万行），给普通应用者带来一定的困难。Maria源代码的风格与linux内核源代码的风格有些相似，主要有Device、inc、kernel、msFunc、msLib、osd、project、tv等文件夹。
　　Device文件夹下为用户具体设备的驱动代码，此处我们将PT2314的驱动代码添加进来，放在一个命名为PT2314．C的文件内，主要是对PT2314芯片进行开机初始化以及给出一些音效操作类的接口函数。
　　Inc文件夹下主要是一些头文件，包括全局变量的申请Global．h，字模头文件Font．h，基于51内核的微控制器头文件mcu．h，以及各种屏的参数定义等头文件。
　　Kernel文件下主要包含主函数main．c、mcu初始化mcu．c、全局变量初始化实现Global．c、中断服务函数实现isr.c、调试帮助函数实现Debug．c、MST7lX系列芯片寄存器配置函数mStar．c以及一些常用函数misc．c等。
　　msFunc文件下主要是一些功能操作类函数的实现，如按键类Keypad．c、红外遥控类IR．c、IrFunc．c、OSD菜单类msOSD．c、游戏类Game．c、菜单功能类MenuFunc．c等。
　　msLib文件下是一些关于DSP处理器的动态库文件，对开发者隐蔽，用户可以不管这些文件。
　　Osd文件下包含一些字体和图片类文件，用户可以将自己想要的文字（如汉字）、二进制图标等通过取模软件取模后，添加到相应的文件当中。
　　Project文件下主要是关于KEIL C的工程文件，分64k和128k两种，一般选择128k较好。
　　Tv是MSTAR专门为模拟电视用户写的一些操作函数。
　　4．2 各函数功能的具体实现
　　4．2．1 音效处理芯片驱动
　　本系统主要在MST717C外围扩展了音效处理芯片PT2314。PT2314支持标准的I2C协议，与24LC16共用MST717C的GPl00与GPI01软件模拟I2C，MST717C的硬件I2C被用作芯片程序烧写功能。
　　
　　4．2．2 OSD菜单定制
　　Maria提供了一个标准的OSD菜单框架，主要包括色彩、对比度、亮度、屏幕显示区域调节、定时关机等。Maria OSD菜单包含有三级菜单，一级菜单根目录root；二级菜单包含图像、音量、功能、系统、时间共5个目录；三级目录即各二级目录内部菜单项，如图像菜单下含有亮度、色度、对比度、语言等四个三级菜单。用户可以自己添加和删除任意级别菜单，本系统中选择PT2314音效处理芯片，支持四通道立体声输入，主机可以通过I2C总线对音量、低音、高音、平衡等选项分别进行控制，故在音量二级目录下建立音量（Volume）、低音（Bass）、高音（Treble）、平衡（Balance）四个三级目录。MenuTbl．h文件中建立对应的菜单数组MenuItemTypecode AudioMenuItems［］={）：其中MenuItem-Type是个数据结构，其原型为
　　
　　包含有菜单项的相对位置、背景色、被选中时颜色、关联的下一级菜单、菜单描绘类型、显示文本、按键对应事件、功能、显示类型、标志等。各项意义基本上可以由文字描述理解，需要注意的是MST717C OSD菜单只支持16色显示。此处以PT2314一个子菜单为例展示，
　　4．2．3 按键事件
　　
　　用户按键采用ADC键值采样区别，不同的按键被按下时，ADC得到不同的电压值（如图4）。程序主循环通过不断地执行按键扫描函数Key ScanKeypad（），来查询有无键被按下。若有键被按下时，程序首先会将其与上次键值（g ucLastKeypad）进行对比，如相等则执行重复按键事件EventRepeatProcess（）；不同则执行按键事件EventProcess（），并将此次键值设置为g ucLastKeypad。
　　Maria按键事件主要由一个定义为KeyEventType类型的数据结构来完成。该数据结构中第一个元素为按键输入状态，这里包含两种输入状态INPUT PRESS与INPUT_HOLD，其中INPUT_PRESS为按键按下状态，仅代表被按下时状态；INPUT_HOLD为按键按下时持续状态，相当于快速连击。第二个元素为按键按下时将会执行的事件，其数据结构为MenuItemActionType。注意不同KeyEventType事件时同一按键对应的Menultem-ActionType事件也不同，以此来区分各级目录下同一按键所执行的不同功能。最后一个元素为输入类型InputPortType，为枚举型变量，代表不同视频源状态按键输入，如Power按键输入时对应为Input_AllPort，即该键在任何状态下都有效；而遥控器按键1输入时为1《
　　
　　5 结束语
　　MST717C是一颗性价比非常高的显示驱动芯片，所需的外围器件也非常少，非常适合车载显示领域应用。需要注意的是显示驱动对电源稳定性要求比较高，PCBLayout时模拟地与数字地最好进行分割，保证视频信号的稳定性，如成本允许最好选择四层板。电源处理不好很容易出现水波纹，另外VCOM电压一定要稳定，以保证显示图像的稳定性。此外Maria软件架构有些复杂，对开发者的C语言要求有些高，需要花费一定的时间去读懂其代码，进而进行自己的二次开发。