基于PLM1000的CRT電視機高清電視圖像實現(xiàn)

　　PLM1000即在這一市場背景下適時出現(xiàn)，為普通CRT電視機提供高清晰度信號接口，使該電視機不需更新?lián)Q代，即能收看高清節(jié)目。這種以低成本增加功能的方法，非常符合國情，適應(yīng)廣大低端用戶的需求。

　　PLM1000芯片的主要特點

　　PLM1000系列高清晰度電視圖像處理芯片，是一款采用0.18微米CMOS工藝、專為普通CRT電視機設(shè)計的模擬/數(shù)字混合處理芯片。它采用10bit信號量化、獨創(chuàng)的輸入信號格式自動檢測和高質(zhì)量的圖像處理方案。

　　PLM1000芯片將輸入的模擬電視信號數(shù)字化，再進行數(shù)字信號處理，最后將數(shù)字信號還原為模擬電視信號后輸出至模擬電視。它支持大部分高清制式的視頻信號，如480P、576P、720P、1080i、1080P以及VGA信號，并支持4：3、16：9以及可配置的縮放處理等功能;不帶外部存儲器，所有操作都在片內(nèi)完成，節(jié)省了成本;支持亮度、色度、飽和度、色度空間轉(zhuǎn)換和RGB轉(zhuǎn)換等功能。

　　芯片的主要特點如下：

　　* 1080P/1080i/720P/480P/ 576P/480i/576i分量輸入，480i/576i分量輸出;

　　* VGA 輸入;

　　* 模擬輸入和模擬輸出;

　　* 輸入信號場頻為50Hz 時，輸出信號為576i;輸入信號場頻為60Hz時，輸出信號為480i;

　　* 輸入信號是576i或480i時，輸入信號直接輸出;

　　* 輸入信號與Macrovision兼容;

　　* 輸入端和輸出端所用的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器和數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器均采用10bit轉(zhuǎn)換器，比傳統(tǒng)8bit轉(zhuǎn)換器所能提供的信噪比高12dB;

　　* 圖像增強功能;

　　* 圖像演示功能;

　　* 無外接存儲器節(jié)省系統(tǒng)成本;

　　* 提供外部通用二線串行總線控制接口，軟件簡單;

　　* 輸出相當(dāng)于模擬CRT隔行掃描電視機在DVD信號輸入時的圖像質(zhì)量;

　　* SDIP64或LQFP64封裝，可直接安裝在電視機的主板上;

　　* 3.3V/1.8V電源供電。

　　基于PLM1000的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計

　　圖1是基于PLM1000芯片的應(yīng)用系統(tǒng)原理框圖。

　　從EVD/DVD等播放器輸出的高清視頻圖像至PLM1000視頻輸入端，經(jīng)PLM1000處理后輸出標清分量圖像480i或576i至普通CRT電視機的分量輸入端，后續(xù)處理與普通CRT電視機的處理完全一樣。

　　PLM1000內(nèi)部主要由視頻MUX模塊、同步分離器、PLL和鉗位模塊、3路10bit高速ADC、Signal Processing模塊、3路10bit高速DAC和通用串行總線接口模塊組成，下面將分別介紹這幾個模塊的工作原理。

　　(1) 視頻MUX模塊

　　PLM1000支持兩路視頻同時輸入：Y/Pb/Pr或Y/Cb/Cr和R/G/B，經(jīng)視頻MUX模塊選擇一路視頻，輸入至ADC，亮度信號Y同時輸入至同步分離器模塊。

　　(2) 同步分離器、PLL和Clamp模塊

　　輸入的亮度信號Y經(jīng)同步分離器模塊分離出后續(xù)處理模塊處理所需要的復(fù)合同步、水平同步和垂直同步等信號，并且根據(jù)分離出來的信號，按照不同格式的輸入信號同步信息不同，來檢測輸入信號的格式。檢測出來的格式會傳到寄存器控制模塊，該模塊根據(jù)檢測出的模式選擇向處理模塊配置相應(yīng)的寄存器值。

　　內(nèi)部模擬鎖相環(huán)PLL可基于行同步頻率產(chǎn)生像素時鐘，根據(jù)不同信號，提供不同的時鐘信號，為了保留更多的圖像細節(jié)，使圖像經(jīng)過處理后仍然保留了絕大部分細節(jié)信息，采用了過采樣時鐘來對ADC的輸出進行采樣，以480P為例，標準定義采樣率為27MHz，行有效點為858個點，按照過采樣，我們采用75.6MHz采樣時鐘，行采樣點數(shù)達到2400個點，大大的增加了圖像的細節(jié)信息。

　　視頻信號的傳輸一般采用交流耦合方式，為了恢復(fù)視頻信號中的直流成分，同時消除低頻干擾如視頻信號中的疊加型干擾，必須對輸入信號進行鉗位。該鉗位電路接收Signal Processing模塊輸入的精確鉗位信息，將輸入信號鉗位在固定的直流電平上。

　　(3) 3路10bit高速ADC

　　3路高速ADC將輸入的高清模擬視頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，采用只有專業(yè)級視頻處理器才使用的10bit量化保證了采樣的細節(jié)和精度，與傳統(tǒng)8bit ADC相比，信噪比提高了12dB。在后續(xù)信號處理以及最后的數(shù)模轉(zhuǎn)換中，都采用了10bit處理。

　　(4) Signal Processing模塊

　　經(jīng)ADC量化后的3路各10bit數(shù)據(jù)進入Signal Processing模塊。該模塊的核心是一個高性能的視頻縮放模塊：將高清視頻信號按照不同的縮放比率生成標清視頻信號。它分為二部分組成：水平縮放單元和垂直縮放單元。連接水平和垂直縮放單元的是一個單口RAM，與采用雙口RAM相比，盡管增加了部分控制邏輯，但是由于單口RAM要比雙口RAM面積小得多，因此減少了芯片面積。

　　傳統(tǒng)電視是用戶根據(jù)自己的喜好手動調(diào)整圖象參數(shù)，但是如果節(jié)目內(nèi)容更改，比如播放對比度特別差的節(jié)目時，用戶還需要再次調(diào)整。PLM1000包含自動圖象增強功能，即根據(jù)視頻圖像內(nèi)容自動修改圖像的低頻信號，并增強圖像的高頻信號，達到自動調(diào)整圖像參數(shù)、增強圖像視覺效果的目的。

　　該模塊同時完成色度空間轉(zhuǎn)換、YUV轉(zhuǎn)RGB以及亮度、色度、飽和度調(diào)節(jié)等功能。

　　(5) 3路10bit高速DAC

　　高速DAC模塊功能將處理后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號輸入到模擬電視。考慮到方便廠商做后續(xù)的模擬濾波處理，并且消除頻域上的折射效應(yīng)，PLM1000的DAC時鐘為定義輸出時鐘的二倍。

　　(6) 通用串行總線接口。

　　該轉(zhuǎn)換芯片和外部的接口為一種通用的二線串行總線協(xié)議，通過它可以配置PLM1000需要改變的寄存器值。

　　PLM1000軟件流程如圖2：

　　上電后，電視機的CPU對PLM1000芯片執(zhí)行上電初始化，執(zhí)行必要的寄存器配置。同時為避免上電初始化期間電視機顯示不確定信息，此時PLM1000關(guān)閉視頻輸出。為節(jié)省功耗，PLM1000支持待機省電模式(Power Down)。在這種模式下，PLM1000芯片及其外圍電路所耗電流不到2mA。上電初始化完畢后，CPU讀取PLM1000芯片內(nèi)部自動格式檢測結(jié)果，并根據(jù)事先設(shè)定的規(guī)則判斷當(dāng)前輸入信號格式。若連續(xù)N次檢測結(jié)果與當(dāng)前信號格式不同，則設(shè)定當(dāng)前檢測結(jié)果為芯片新格式，CPU關(guān)閉PLM1000芯片視頻輸出，并對芯片配置相應(yīng)的工作參數(shù)后開啟視頻輸出;若不同，則維持原格式，即PLM1000工作在原格式下。

　　PLM1000應(yīng)用說明

　　PLM1000作為一款高度集成化的高清電視圖像處理芯片，只需外接少量的電路元件和3.3V/1.8V 的電源供電就可工作。它采用的通用串行總線，可以直接與電視機的CPU連接。電視機廠商只需要在現(xiàn)有程序上增加很少的程序就可以完成PLM1000芯片的配置。

　　PLM1000有兩種封裝：SDIP64和LQFP64。

　　SDIP64封裝芯片可以直接安裝在電視機的主板上，所以，電視機廠家不必更改原有的單層電路板生產(chǎn)線，而只需增加少量的元器件成本。

　　對于主板尺寸較緊張的21寸CRT電視，特別是超短管，采用LQFP64(規(guī)格：12mmⅹ12mm)封裝、并采用插板的形式，則是較理想的選擇。這樣，只需在原有的電視機板上設(shè)計一個包含分量視頻輸入/輸出、電源和串行總線的接口，單獨生產(chǎn)一塊安裝有PLM1000 LQFP64封裝芯片的插板(已有廠家將此插板尺寸做到45mmⅹ65mm的規(guī)格)，而不用改變現(xiàn)有的硬件設(shè)計方案。

　　總之，作為一款具備完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高清電視圖像處理芯片，PLM1000讓高清圖像走進尋常百姓家;同時，這種低成本高清電視圖像處理解決方案，也延長了CRT 電視機的產(chǎn)業(yè)周期，帶動了全行業(yè)的資源優(yōu)化配置。