多媒体协处理器在嵌入式系统中的应用.docx

多媒体协处理器在嵌入式系统中的应用yangliu导语：嵌入式处理器的应用已经深化到人们工作和生活的方方面面。一、引言近年来，从手持消费电子到工业控制系统，嵌入式处理器的应用已经深化到人们工作和生活的方方面面。在某些应用领域，系统需要提供如1280×1024这类高分辨率的显示界面，而多数嵌入式处理器不能支持，或者在高分辨率下提供的显示效果不好。通常，一个带有LCD显示器的ARM系统如图1所示。图1带有LCD显示器的ARM系统框图在该系统中，ARM处理器将LCD显示器的数据存放于SDRAM中的LCD帧缓冲区中，由处理器中的LCD控制器提取LCD帧缓冲区中的数据并输送给LCD显示器。一个LCD控制器的时钟信号有3种:FRAMESYNC场同步、LINESYNC行同步和LCD_DCLK数据时钟。在LCD_DCLK的作用下，LCD控制器将LCD数据信号并行输出到LCD显示器。显然，一个LCD_DCLK时钟只能输送一个像素点的数据。根据文献，TFTLCD的刷新频率一般在60Hz，因而，一个具有M×N像素点的LCD显示器，在1s的时间中，要求LCD控制器传送像素点总数为M×N×60，即LCD控制器的LCD_DCLK的频率必须大于M×N×60Hz，以便保证LCD显示器的正常显示。因而，嵌入式处理器芯片LCD控制器支持的最大分辨率与LCD_DCLK时钟频率有关；然而LCD_DCLK是从处理器系统的AHB总线时钟HCLK通过分频计算得出的，所以，LCD控制器支持的最大分辨率与系统HCLK有关。为确保嵌入式处理器系统处在良好的工作状态，一般不使用最大分辨率进行显示。以Samsung公司的S3C2410为例，在TFTLCD形式下，典型的实际支持的最大分辨率为640×480。另外，遭到ARM处理器LCD帧缓冲区大小的影响，在到达最大分辨率时，LCD数据的位宽度降低，这使得显示效果变差。怎样才能使嵌入式处理器应用在高分辨率的场合呢？SM501图形加速芯片的出现很好地解决了这个问题。二、SM501图形加速芯片简介SM501是一款便携式多媒体协处理器芯片，专门为嵌入式工业提供补充功能，具有视频和2D能力。为了降低系统的成本，它支持多种输入/输出接口，包括模拟RGB、数字LCD屏接口、8位并行接口、USB、UART、IrDA、ZoomVideo、AC97或I2S、SSP、PWM和I2C，同时它还带有GPIO，便于与外部器件连接。SM501的2D引擎包括一个前端色彩空间转换器，支持41和18的比例。视频引擎支持在每个像素点8位、16位或32位数据宽度时2个不同的视频输出双显示屏，为每个视频输出提供三色硬件指针。LCD视频流水线支持一个黑点YUV色彩空间转换，比例为41和1212。放大视频ZoomVideo接口包括MPEG解码或TV输入的外部电路接口。SM501的系统框图如图2所示。图2SM501系统框图三、SM501的2D图形引擎通过将优化的128位的2D图形引擎和一个与本地帧存储器连接的高带宽链接相结合，SM501提供面向工业的2D图形加速功能。2D图形引擎也包含一个命令翻译器一个加强型的DMA引擎，对于工作在150MHz的32位数据宽度的SDRAM，SM501的DMA引擎读取2D操作数的带宽可达600MB/s。这么高的存储器带宽使得2D引擎在无须等待和流水线停止工作的情况下高速运行。当它在读取和翻译命令时，命令翻译器可以以有条件地转到存储器空间的另一个地址上，等待由其他模块发送过来的状态信息。2D图形引擎同时还包含一个色彩空间转换单元。该单元允许从很多的YUV形式直接翻译到RGB形式。2D图形引擎还带有一个双线性标量器，它能够支持41的压缩和1216的拉伸。SM501支持存储器工作在UMA和本地32位形式下。四、SM501的LCD接口SM501的LCD逻辑模块能够直接驱动一个18位或24位的TFTLCD显示屏；同时也支持12位的CSTN屏，通过一个颤抖引擎ditheringengine能够得到有效的18位显示效果。支持的最大屏的大小为1280×1024。通过硬件和软件可控制LCD显示屏的上电顺序。SM501与一个24位TFTLCD显示屏的接口电路如图3所示。由图3可知，该接口电路的设计与一个嵌入式处理器和TFTLCD的接口电路的设计是一样的，因而，设计起来很方便。图3SM501与TFTLCD显示器的接口电路五、具有SM501的嵌入式系统设计一个具有SM501的嵌入式系统如图4所示。系统中ARM处理器将LCD的数据放入SDRAM的帧缓冲区中，然后将显示工作交给SM501处理。通过2D图形引擎，SM501从SDRAM的帧缓冲区中读取数据，并将这些数据输送到LCD显示器。这样一来，LCD的数据没有经过ARM处理器的LCD控制器，因而，LCD数据的传输不受ARM处理器的HCLK时钟的影响，到达了支持高分辨率的设计要求。0