基于ETX模塊的顯示系統硬件設計

摘要：重點介紹了一種基于ETX模塊的新型顯示系統的設計，主要包括模擬視頻信號的數字轉換和LVDS視頻總線設計。文中給出了模擬顯示信號到數字RGB轉換電路的設計，介紹了高質量的液晶顯示技術，并且給出了視頻發送電路和視頻接收電路的具體設計，經過驗證表明該設計合理可行。文章揭示了視頻發展的趨勢和新技術，在顯示系統設計中具有典型性和實用性。
關鍵詞：視頻；嵌入式；接口；低電壓差分信號

0 引言
隨著數字電子技術的發展，嵌入式計算機逐漸開始顯露頭角，并以強大的功能證明自己的存在。其中視頻系統的發展最引入注目，從最初簡單的指示燈，到能顯示數字、字母的數碼管，直到能顯示漢字的LCD視頻的出現，顯示質量和信息量不斷提高。伴隨著導航系統的發展和對戰場態勢終端顯示的需要，對視頻系統提出了更高的要求，需要能實時、動態地顯示導航信息、地形地貌、態勢信息，同時還要兼容顯示原CRT上的單色雷達畫面。本文介紹了我們在滿足視頻新要求方面所做的一些工作。

1 顯示系統設計基本原理
要支持豐富多彩的視頻顯示，這對CPU模塊提出了很高的要求，通常純粹的單片嵌入式CPU(例如DSP等)已不能勝任，必須另行選擇。圖象顯示不但要求極高的CPU主頻和處理能力，也需要支持圖形操作系統，至少具備能夠驅動VGA(Video Graphics Array)以上分辨率的軟硬件，能夠為應用程序提供豐富的圖形圖像功能。利用PC機多年發展積累的軟硬件資源，是一條事半功倍的簡截途徑。
目前硬件上和PC機視頻系統兼容的、能運行圖形操作系統的CPU模塊有許多種，其中德國JUMPtec公司的ETX系列經過加固能夠滿足抗惡劣環境要求。該系列模塊體積小、功耗低、功能強大，具有以下特點：
(1)處理器都采用P3以上的CPU，處理速度高；
(2)單5V電源支持，簡化整個嵌入式系統設計；
(3)BIOS和PC機完全兼容，軟件可以直接在PC機上開發而無需任何修改；
(4)和PC機外部接口基本相同，例如提供IDE硬盤接口、串口、并口、USB口、PS／2接口等。在系統擴充功能上，提供PCI總線和傳統的EISA總線接口。
(5)視頻接口提供VGA、INDS接口支持。
通過ETX模塊提供的豐富接口資源，可以方便地擴展系統所需的標準或非標準接口，同時由于ETX模塊和通用PC機軟硬件兼容，可以直接借用通用資源進行設計，大大簡化系統設計的難度。

2 顯示系統設計實現
顯示系統由液晶顯示器、CPU模塊、電源模塊、IO模塊和視頻轉換模塊組成。組成如圖1所示。

CPU模塊通過ISA總線訪問IO接口；通過串口連接二線檢測設備；通過LVDS信號輸出到多功能顯示器。
IO模塊能實現三種功能：外圍通訊設備的接收和發送電路、GPS接收器數據接收電路和顯示器按鍵控制電路，分別由三種電路實現。
視頻轉換模塊用于將原單色視頻信號轉換為可在LCD顯示的數字信號，進行圖像合成和放大處理后，用二選一電路選擇顯示彩色畫面或原雷達單色畫面。
電源模塊的輸入電壓為直流28V，經變換后為系統內各模塊提供所需電壓。
2．1 CPU模塊設計
CPU模塊是系統主模塊，即系統總線的主設備。CPU模塊完成系統的數據處理及生成顯示圖象的功能，產生系統總線的地址信號、數據信號和控制信號。CPU模塊功能框圖見圖2。

CPU模塊須提供串行EEPROM以裝載LCD驅動軟件，LCD的類型不同其驅動軟件不同。根據EIX-C3提供的資料，串行EEPROM選用24C16芯片。 24C16的DDCDAT和DDCLK信號直接分別和ETX-C3的DDDA和DDCK信號連接。