視頻控制器的特殊技術(shù)
時(shí)鐘域同步模塊是輸出控制模塊設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，它主要負(fù)責(zé)兩個(gè)時(shí)鐘域之間的控制信號(hào)傳遞。跨時(shí)鐘域的信號(hào)傳遞設(shè)計(jì)較為麻煩, 所以設(shè)計(jì)中將傳遞的信號(hào)分為兩類：數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)，其中控制信號(hào)就是通過時(shí)鐘域同步模塊傳遞。對(duì)需要跨時(shí)鐘域傳遞的信號(hào)數(shù)進(jìn)行精簡(jiǎn)，在*后方案中只需要2個(gè)信號(hào)：WrDone信號(hào)由系統(tǒng)時(shí)鐘域發(fā)出，通知顯示時(shí)鐘域某塊雙口SRAM中的數(shù)據(jù)已經(jīng)更新完畢，可以讀取并進(jìn)行顯示輸出;RdDone信號(hào)由顯示時(shí)鐘域發(fā)出，通知系統(tǒng)時(shí)鐘域某塊雙口SRAM中的數(shù)據(jù)已經(jīng)顯示完畢，可以更新其內(nèi)部的數(shù)據(jù)。信號(hào)在不同的時(shí)鐘域之間傳遞需要采取消除亞穩(wěn)態(tài)(Metastability)的處理措施，可使信號(hào)通過兩級(jí)寄存器鎖存輸出。 設(shè)計(jì)中有兩點(diǎn)值得注意，首先，時(shí)鐘域同步電路應(yīng)放在一個(gè)獨(dú)立的模塊中，保證綜合工具的優(yōu)化、時(shí)序分析的正確，并方便電路的分析和調(diào)試;同時(shí)，為了能夠使信號(hào)的目標(biāo)時(shí)鐘域采集到信號(hào)變化，設(shè)計(jì)中傳遞的控制信號(hào)都采用電平信號(hào)表征。
時(shí)鐘域之間要傳遞的另一種信號(hào)是數(shù)據(jù)信號(hào)，由于數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)目較多、變化也較快，所以它們的傳遞通過雙口DPRAM實(shí)現(xiàn)。雙口DPRAM要求讀寫端口對(duì)同一存儲(chǔ)地址的操作要滿足一定的時(shí)間間隔，否則會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤，甚至?xí)茐挠布娐贰Ｒ虼藶榱吮苊釪PRAM的讀寫沖突，設(shè)計(jì)中采用了“乒乓”緩沖的方法，兩塊DPRAM交替存取解碼后用于顯示的亮度或色差數(shù)據(jù)：當(dāng)顯示部分讀取一塊DPRAM中的數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)向另一塊DPRAM中寫接下來要顯示的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)讀取完畢時(shí)，兩塊DPRAM就進(jìn)行交換。這部分共用4塊DPRAM來實(shí)現(xiàn)，2塊傳遞亮度信號(hào)，2塊傳遞色差信號(hào)。
下面分析在視頻控制器顯示輸出子模塊中運(yùn)用到的格式轉(zhuǎn)換算法、圖像縮放處理算法以及它們的硬件實(shí)現(xiàn)。
顯示數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換分析
根據(jù)Sil 164 DVI信號(hào)編碼芯片資料，同時(shí)參考H.264視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中給出的YUV → RGB轉(zhuǎn)換格式，故在設(shè)計(jì)中采用的固定轉(zhuǎn)換算法如下式所示：
上式經(jīng)過定點(diǎn)化處理，使用移位和相加的方法實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)換，如下式所示：
在硬件設(shè)計(jì)中的YUV、RGB信號(hào)都是用8位無(wú)符號(hào)數(shù)表示，中間變量采用12位保證精度。*后要在0~255的范圍內(nèi)對(duì)計(jì)算出的RGB結(jié)果進(jìn)行剪裁處理，式中的冪指數(shù)和除法運(yùn)算都通過移位來實(shí)現(xiàn)。
