画中画技术在车载娱乐系统中的应用

文章摘要：图3 主电源电路为了降低输出电压纹波，选取22μF、低ESR的陶瓷电容。本设计可采用TI的BUF68120作为屏的Gamma缓冲。该器件可通过内部寄存器设置14路Gamma及Vcom值，并可在线实时修改。 2 图像处理电路 图像处理是本系统的核心。TW8811可支持的信号源有CVBS、S-VIDEO、YCBCR、24位Digital RGB和Analog RGB。经A/D转换后，通过3D comb filter对复合信号分离成Y、C分量，C包含U、V成分，两者相位相差90°，再经过色度解调，最终将复合信号解码为4:2:2的YUV信号。而对于数字RGB信号，直接通过色度空间转换为Y

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图3 主电源电路

为了降低输出电压纹波，选取22μF、低ESR的陶瓷电容。

本设计可采用TI的BUF68120作为屏的Gamma缓冲。该器件可通过内部寄存器设置14路Gamma及Vcom值，并可在线实时修改。

2 图像处理电路  

图像处理是本系统的核心。TW8811可支持的信号源有CVBS、S-VIDEO、YCBCR、24位Digital RGB和Analog RGB。

经A/D转换后，通过3D comb filter对复合信号分离成Y、C分量，C包含U、V成分，两者相位相差90°，再经过色度解调，最终将复合信号解码为4:2:2的YUV信号。而对于数字RGB信号，直接通过色度空间转换为YUV信号，进入PIP处理单元。当PIP功能开启后，对子画面YUV信号流以一定频率取样，存入外部存储器，再通过寄存器控制重新读入数据。内部时序严格控制取样及读取的频率和时间点。最终处理后的数据和时序一起输出驱动TFT屏显示。TW8811内部框图如图4所示。

图4 TW8811内部框图

为了保证有较好的显示效果，需要对信号输入端作滤波处理，如图5所示。在输入端加一个Π型滤波网络，衰减3dB的截止频率为10MHz，而CVBS信号的频率带宽为0～6MHz，该滤波网络可以有效的滤除高频杂波。

图5 CVBS输入端滤波电路

3 MCU及SDRAM控制电路  

MCU是本系统的控制中心，主要用于初始化TW8811、侦测红外中断或按键扫描，并执行相应操作。SDRAM主要用于PIP数据的缓存和OSD画面的存储等。

软件设计

软件也是系统的核心，软件程序流程如图6所示。主程序主要完成MCU的初始化设置，并通过I2C口对TW8811的寄存器进行初始化配置，实现正常显示。主程序如下：
void main(void){
 InitCPU();  //mcu初始化 
 System_init();   // tw8811初始化
 while(1) {    
 main_loop();  //pip按键侦测循环
 PowerOff();
 WaitPowerOn();
 }}

图6 程序流程图

在main_loop()中，MCU的中断口侦测到PIP功能开启指令后，通过更改TW8811寄存器选择输入子画面的信号通道。并开启子画面窗口，即选择子画面数据为输出显示数据源。

以子画面水平和垂直均压缩1/2为例，设置子画面大小的过程为：以原频率的1/2的速度对4:2:2的子画面YUV数据进行隔行取样，缓存入外部SDRAM。在行场同步时序的控制下，再以原频率从SDRAM中读出，作为显示数据。

设置子画面位置的过程为：通过寄存器设置子画面在主画面中的行起始、行结束、场起始、场结束的值。并可通过修改这四个参数来调整子画面的位置。
                         
实验结果

根据车载娱乐系统的发展趋势，针对其多信号源的特点，设计了一种利用PIP功能实现多画面同时显示的方案。图7、图8为本方案的显示效果，屏的分辨率为800×480，接口为18位Digital RGB。实验结果表明，用户能够方便的控制两种信号的画中画显示，同时还可实现POP（Picture on picture）的显示。通过osd菜单可调整子画面的位置及大小，并可将主画面及子画面互换，达到良好的显示效果，非常适用于车载娱乐系统。

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