平板顯示控制器AL300及其應用TheapplicationoftheFlatPanelDisplayMonitorControllerAL300

摘要：平板顯示控制器AL300是AVERLogic公司產生的，可用于實現PC或視頻信源與平板顯示器（如LCD，PDP等）的控制與連接。文中介紹了該芯片的特點、功能、原理以及在平面顯示系統中的應用。并結合應用電路給出了軟件流程。

關鍵詞：平板顯示器；控制器；OSD（在屏顯示）；鎖相環；總線；AL300

1. 概述

平板顯示器（FPD）包括液晶顯示器（LCD）和等離子顯示屏（POP）。通常，平板顯示器僅支持逐行掃描格式的數據輸入，且分辨率也是固定不變的。平板顯示控制器 AL300可用來設計將不同格式和不同分辨率的視頻/圖形數字信號轉換成平板顯示器能顯示的數據格式。其典型應用如圖1所示。

圖中，TV解碼器可采用PHILIPS公司的SAA7111A或SAMSUNG公司的KS0127。這兩種解碼器都能自動識別輸入視頻信號的制式，然后解碼輸出24bit RGB或16bitYUV數字信號，同時輸出Hsync、Vsync、Blank及采樣時鐘。

來自PC的模擬R、G、B圖形信號經AL875輸入到AL300。AL875是AVERLogic公司產品，采用100 pin 14×20mm PQFP 封裝，是一個可對PC機的R、G、B圖形信號進行數字化的三通道8bitA/D轉換器。110MHz的轉換率支持的圖形顯示分辨率高達1280×1024（64Hz）。其A/D轉換數據以二進制碼輸出。輸出使能端（）可使輸出狀態在高阻和有效之間切換，以便于進行輸出控制。該芯片工作狀態可通過 接口編程控制。

如果直接輸入PC數字圖形信號，則可通過LVDS（Low Voltage Differential Signaling）DS90CF583/DS90CF584將數字圖形信號輸入至AL300。DS90CF583是發送器，可將24 bitRGB數據在一個時鐘周期內轉換成4組LVDS；DS90CF584為接收器，它可將接收到的LVDS數據流再轉換成TTL/CMOS數據。以便于多路數字信號的高速遠距離傳輸。其時鐘頻率高達65MHz，支持高達227Mbytes/s 的帶寬。

2. AL300的工作原理

若輸入為VCD/DVD信號，可用MPGA解碼器與AL300連接。

AL300是一種功能強大的新型平板顯示控制芯片，具有多種控制功能，可由微處理器通過接口實現。供電電壓 3.3V，I/O口為TTL電平，采用160pin 28×28mm PQFP封裝形式。AL300R原理框圖如圖2所示。

2.1掃描模式檢測電路

AL300具有輸入信號掃描模式檢測功能，根據輸入的行、場掃描信號Hsync和Vsync可以檢測輸入信號的制式。當輸入信號的行速改變時，它將產生一個中斷信號送到微處理器，并由微處理器進行模式設置及控制。

2.2輸入數據格式

AL300可接收四種輸入數據格式：24bit RGB 8bit ITU-RBT656（CCIR656 422），16bitCCIR601 422和42bit CCIR601 444;各種輸入數據格式的TV解碼器與AL300的連接方法示于圖3。

由圖3可見，輸入視頻格式由引腳YUVin決定，當YUVin=1時，YUV輸入數據被選中；當YUVin=0時，RGB輸入數據有效。

2.3放大功能

AL300有相互獨立的水平和垂直兩個方向的放大功能，水平放大系數由1bit寄存器HRATIO定義，高3位決定其整數部分，低8位決定其小數部分。HRATIO 的數據由輸入圖象點陣與放大顯示圖象點陣確定。垂直放大系數由15bit寄存器VRA-TIO定義，其高3位為整數部分，低12 位為小數部分。其數值也由輸入圖象尺寸和放大圖象尺寸所確定。水平和垂直放大的線性范圍為1～8倍。

2.4在屏顯示（OSD）

AL300提供兩個獨立的在屏顯示（OSD）窗口以實現覆蓋于輸出顯示上的控制菜單、文本或標題。它的OSD功能非常靈活，其字型、尺寸、顯示位置都可編程控制。內部1kB的SRAM提供OSD信息的存儲。OSD可以在內部SRAM或外部擴展ROM內存儲字表或位圖。OSD 鍵可選擇疊加在屏幕上的位圖的顏色，將被選中的4種OSD顏色數據通過閃爍電路送到邏輯操作單元，邏輯操作單元可產生透明、不透明、底片、背景等殊效果。

2.5輸出接口

AL300同時支持單象素/時鐘和雙象素/時鐘兩種顯示模式。其輸出接口包括：24bitRGB奇象素數據、24bit RGB偶象素數據、顯示允許、顯示時鐘、偶象素時鐘、奇象素時鐘、行同步和場同步等信號，其顯示模式可通過 接口編程控制。

3. AL300寄存器描述

AL300共設有124個內部控制存器，通過接口對存器編程可以控制AL300，以實現各種功能。下面對寄存器分類介紹。

3.1配置寄存器（00h～07h）

包括三個只讀寄存器,用于分別記錄公司ID(46h)、版本號和芯片序列號；另外五個是讀寫寄存器，通過它們可以設置芯片的工作狀態：如輸入類型（視頻或圖形）、同步信號（分離同步或復合同步）、掉電模式、旁路模式、鎖相環工作狀態、時鐘極性或抖動控制選擇等。

3.2輸出鎖相環及增益寄存器（10h～1Bh）

該寄存器包括八個讀寫寄存器,用于設置鎖相環參數和水平、垂直方向的放大系數和初始相位。

3.3輸入時鐘寄存器（20h～29h）

它包括六個讀寫寄存器,用于設置輸入圖象的水平有效起始位置、水平有效尺寸、垂直有效起始位置和垂直有效結束位置。

3.4輸出時鐘寄存器（30h～3Ch）

包括十個讀寫寄存器,分別用于定義輸出顯示的水平總象素數、水平同步終止位置、水平顯示起始、水平顯示終止、垂直同步終止位置、OSD閃爍控制、垂直顯示起始位置、垂直顯示終止位置和幀延遲等。

3.5中斷及內部時鐘寄存器(40h～43h)

包括四個讀寫寄存器,40h用于三種中斷源的使能設置，這三種中斷源分別是：行速改變，Vsync 到達，輸入視頻的奇場到達；41h和42h 用于定義內部參考時鐘的水平象素數與行數；43h定義輸出控制，包括查找表使能、雙象素輸出及輸出時鐘相位反轉先等。

3.6輸入時鐘度量寄存器（60h～65h）

包括四個只讀寄存器，60h記錄輸入狀態（輸入同步信號的極性、輸入是奇場或偶場、視頻輸入是否在有效區域等）；61h，62h 記錄輸入行速；63h,64h記錄輸入垂直總行數；65h記示三種中斷源的狀態。

3.7OSD控制寄存器（80h～BBh）

包括43個讀寫寄存器,通過這些寄存器可以定義OSD模式、OSD所用的四種顏色以及兩個OSD窗口的各自參數。

4. AL300在平板顯示系統中的應用

圖4是AL300應用在LCD平板顯示系統中的硬件電路結構圖。

圖中，選用SAA7111A作為TV解碼器來接收PAL/NTSC/SECAM三種制式視頻信號；AL875是用于對PC機的R、G、B圖形信號進行數字化的三通道8bitA/D轉換器；SMJ27C512是存儲字節為64k 的EPROM，用于存儲OSD字庫及位圖。AL300的TVCLK、TVHS、TVVS、TVREF 是輸入視頻信號的行場同步和采樣時鐘；GHS、GVS、GCLK是輸入圖形信號的行場同步和采樣時鐘；YUVI是輸入格式選擇，YUVin=1時，輸入格式為 YUV，YU-Viv=0時，輸入格式為RGB；RIN/YIN[7：0]是輸入的R數據或Y數據，GIN/UVIN[7：0]是輸入的 G數據或UV數據；BIN是輸入的B數據；ROMDA-TA[7：0]是字庫ROM的8位數據，ROMADDR[15：0]是16位地址； IRQ和HOSTCLK是發往微控制器的中斷請求和時鐘；PSDPEN是顯示使能；PCLKE、PCLKO、SCLK、PHS、PVS是輸出視頻信號的時鐘和行場同步； RE[7：0]，GE[7：0]，BE[7：0]在單象素模式下是輸出視頻信號的R、G、B數據，在雙象素模式下是輸出視頻信號的偶象素 R、G、B數據；RO[7：0]，GO[7：0]，BO[7：0]為雙象素模式下輸出視頻信號的奇象素R、G、B數據；SDA和SCL是控制接口。

5. 系統軟件設計

LCD平板顯示系統中軟件的程序流程如圖5所示。