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SPHE8202VGQ在车载DVD中的应用
时间：2009-04-23 10:12:00 来源：国外电子元器件 作者：谈宏华 樊季林
1 引言
    随着汽车的日益普及和车用电子产品技术日趋成熟．大量汽车电子产品诸如车用MP3、车载DVD、汽车行驶记录仪、GPS导航定位仪、车用电子狗等随之面市。人们对于驾驶安全、舒适的日渐重视，也使得这些车用电子产品的市场需求趋。SPHE8202VGQ是一款具有高性能，低成本的高集成的DVD处理器。相对于其他同类竞争产品而言，SPHE8202VGQ在满足MP3，WMA，DVD，MP4,MP5等基本解码功能的基础上，还具有明显的价格优势，另外SPHE8202VGQ还支持最新的IPHONE4S 和IPAD的音视频播放及充电，同时可以外接高速的USB接口和高速SD卡。
2 SPHE8202VGQ简介
2．1 主要特点
    SPHE8202VGQ型DVD处理器内部集成有DVD／CD的伺服控制器，MPEG解码器，多通道、多格式的TV编码器以及带有高性能AC3系统的视频D／A转换器。SPHE8202VGQ具有先进的伺服技术使其可播放DVD，SVCD，VCD，CD—DA，HDCD，0K0，CD一ROM等碟片。SPHE8202VGQ可实时解码和回放IS0／IEC 11172MPEGl，1318 MPEG2和14496—2 MPEG4信号。SPHE8202VGQ基本集成便携式DVD和车载DVD的所有功能，其内嵌的，相互隔离的硬件使其视频质量得到极大增强。
2．2 内部功能模块
    SPHE8202VGQ具有如下内部功能模块：
    (1)32位精简指令集控制器 SPHE8202VGQ采用一个32位精简指令集的控制器作为主控器管理伺服、用户接口和解码任务。该主控制器可以访问所有内存和设备，同时还有两个协处理器：音频处理器和I／0处理器。主控制器通过基于邮箱寄存器的握手协议实现与协处理器之间的通讯。主控制器还有指令缓冲区和数据缓冲区，可以加快对SDRAM／ROM缓存区的访问。SPHE8202VGQ的屏幕视控系统(0n—Screen Disply，简称OSD)也由主处理器管理。
    (2)数字视频解码器SPHE8202VGQ内部集成一个强大的MPEG视频解码器，可以对MPEG1／2／4视频实时解码。该视频解码器通过硬件对MPEGl／2／4数据解码。32位精简指令集控制器用于视频预处理。并把原始数据传输到SDRAM缓冲区中，等待时序到来．该视频解码器将启动对数据比特流的解码并为视频回放回写重构的视频帧。先进的解码技术和高性能的显示控制机构可防止视频撕裂效应。SPHE8202VGQ还具有很强的视频后处理能力，能够提供更高的视频质量。例如：支持YUV411，YUV420，YUV422和8位颜色；支持水平方向和垂直方向缩放；对视频对比度、亮度和色度的增强。
    (3)视频D／A转换器 SPHE8202VGQ内部集成一个4通道10位的高速视频D／A转换器，工作范围为27～108 MHz。该D／A转换器输出可直接驱动37．5Ω的负载。当使用外部电流放大器时，可支持1/4电流和1／2电流的低功耗模式。
    (4)数字音频解码器SPHE8202VGQ内置一个专为嵌入式系统优化的高性能音频DSP。该DSP通过邮箱寄存器或共享的内存协议与32位精简指令集控制器通讯。如果升级适当的固件，该DSP还能够支持多标准音频，在某种程度上甚至可以作为精简指令集控制器的加速器。SPItE8202VGQ针对最小DVD系统还集成一个2通道的24位的音频D／A转换器。
    (5)音频回放控制器音频接口负责DSP服务和所有其他与音频相关的任务。该控制器主要负责缓冲音频PCM样点，并转换成SPDIF格式或当数字音频的6个通道都支持FS模式或正常模式时，把PCM样点送到音频D／A转换器。
    (6)I／0处理器SPHE8202VGQ内置一个8位的微控制器，该微控制器有助于主控制器处理I／O任务．例如：红外遥控、VFD等低速设备都可以通过8位微控制器进行处理。
    (7)SDRAM控制器SPHE8202VGQ中SDRAM控制器的设计能够同时兼顾弹性和效率。它可通过编程外接1 MB或4MB的16位SDRAM。针对于不同等级的内存器件，在满足最优性能的同时还支持弹性时序。SDRAM接口实际速率取决于系统配置。同时SPI-IE8202VGQ还支持SDRAM低功耗模式。
    (8)TV信号编码器SPHE8202VGQ的嵌入式TV编码器支持480i／480p／576i／576p／720p／1080i格式，并且支持CVBS／SVideo输出。
2．3 OSD技术特点
    OSD是一种在屏幕上显示文字图像等相关信息的实时显示技术。它可建立与用户对话的显示层，实时反馈用户的输入信息。同时支持多个0SD Region链接。实际上OSD工作原理就是OSD解码器将用户的OSD数据解释为叠加在视频输出数据上层的图形数据，然后再输出显示。
    SPHE8202VGQ的OSD支持设置多个不同格式的OSD区域，用户可以在一帧图形数据上划分多个OSD区域，每个OSD区域可设置其起始位置、大小、颜色格式。OSD区域支持4色和16色，并支持16位和24位真彩色。同时OSD还支持2倍、3倍和4倍的水平缩放。在显示之前，OSD区域数据都存储在主内存中。显示时，OSD解码器读取OSD头信息和数据，通过中断方式把这些信息作为图像数据叠加在要输出的视频数据上。形成OSD层后，应用时无需修改视频的原始数据。
3 典型应用
    图1为SHPE8202VGQ的典型应用框图。

3．1 主控制器
    主控CPU采用AT89S52其P1．0、P1．1、P1．2分另U接至 VFD 的 VFD_CLK,VFD_STB,VFD_DATA 3个引脚，使用3个I／O端口实现与SPHE8202VGQ的通讯。AT89S523通过I／0端口控制T103,其I／0端口P1．6，P1．7分别接T103的SCL和SDA，通过AT89S52的I／0模拟I2C时序实现。同时SPHE8202VGQ输出CVBS和S-Video信号(Y和C)给T103显示驱动器，其中SPHE8202VGQ的DAC_B输出CVBS信号，DAC_C和DAC_D分别输出亮度和色度信号，如图2所示。

3．2 显示接口
    T103是一款高度集成的视频驱动器，它为便携式应用方案提供了一种通用的低成本解决方案。T103内置1个TCON和3个内嵌的高性能，9位的A／D转换器。还具有可自由垂直缩放的控制器和采用较小帧缓存的解交错扫描器。T103带有1 K字节RAM的OSD。T103通过一个2线的I2C接口与外部微处理器连接。T103视频驱动器支持CVBS,S-Video，YUV,ITU—R656／60l，模拟RGB，RGB666，RGB565等格式的输入信号，能够满足SPHE8202VGQ视频输出显示需求。
3．3 存储器
    图3是SPHE8202VGQ存储接口电路图。SPHE8202VGQ支持外接1 MB或4 MB的16位SDRAM和2位或4位的SPI接口的Flash。用户可以根据实际需求选择SDRAM和Flash。SDRAM选用K4S641632，该款SDRAM性能稳定可靠。Flash采用的M25P05,其性能较有优势。由于车载DVD比普通家用DVD的运行环境更恶劣，且性能要求更高，因此M25P05能够满足系统设计要求。

3．4 SD卡和USB接口
    SPHE8202VGQ支持外接的USB接口和SD卡，USB主机接口采用USB2．0协议和低功耗的3.3 V供电。SD卡接口支持SD卡，MMC卡和MS卡3种卡。图4给出三卡合一的接口电路图。

3．5 VFD接口与音频输出
    SPHE8202VGQ提供真空荧光显示屏(Vacuum FluorescentDisplay，简称VFD)接口。由于车载DVD系统一般要求即使在不放碟时系统主控CPU仍是低功耗运行，此时显示面板上要提供当前时间显示，主控CPU对SPHE820ZT输出待机控制信号。VFD显示模块是一种集显示、控制与驱动于一体的显示器件，其最大特点是自身发光，特别适合在光线不足的条件下实现图文信息显示。VFD显示的另一个优点就是价格低廉。但是相对的显示信息比较简单和单一，不能实现复杂，友好的图形界面显示，也不能够实现DVD视频播放功能，所以车载DVD设计一般都采用LCD显示。
    SPHE8202VGQ还支持红外遥控和2通道的模拟音频输出、数字音频输出，用户根据需要选择相应的外围电路，实现IR和音频输出。

4 软件设计
    系统软件设计包括伺服控制和UI任务以及SPHE8202VGQ与微控制器的通讯。由于整个系统软件设计非常复杂，所以SUNPLUS公司提供有一个通用软件包．用户可以基于该开发包进行设计开发，大大节约成本，缩短开发周期。软件设计架构：入口函数是int dvd_main(void)，首先初始化SPHE8202VGQ，例如GPIO设置。模块、变量、伺服以及外部接口的初始化。所有初始化完成后，系统进入一个while(1)的死循环，系统任务和UI管理都在该循环中完成。循环中，系统不断查询下一个将要执行的模块，确认将要执行的模块后，系统进入该模块执行相应任务。例如：系统进入碟片模块后，首先显示对应的用户界面，然后执行相应的伺服动作，初始化音频，最后播放碟片，函数再进入新的循环。并判断该当前模块是不是碟片模块，如果是，则判断下一个将要执行的动作。如果不是就返回主循环，查询看是否有另一个模块要执行操作。图5为主程序流程。

    在车载DVD系统软件设计中既要考虑系统功能、性能要求及硬件电路，又要考虑软件的易维护性和扩展性，因此，采用模块化结构，使各个模块具有独立性。所以设计软件时，尽量在软件总框架下保持各个模块的独立性。
5 结语
    SPHE8202VGQ是一款专门用于DVD解码和控制的处理器，SUNPLUS公司为SPHE8202VGQ提供有硬件公板和基本的软件包，从而为用户开发提供帮助。SPHE8202VGQ功能全面，价格便宜，具有较强的竞争优势，但其热量有点大，其正常工作温度范围为-20℃～75℃，对于那些对温度要求非常高和环境特别恶劣的应用可能会有影响。针对这些特殊要求的应用，可以选用SUNPLUS公司专门针对高要求环境而设计的SPHE8202VGQX或SPHE8202VGQ-C系列器件。

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