利用CME-M5实现1080P高清字符叠加的设计要点分析

发布者:化羽2015最新更新时间:2015-02-02 来源: EEworld电子工程世界关键字:HDMI  CME-M5 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章
作者:京微雅格系统应用工程师 杨雪峰
 
    随着信息化技术的提高,人们对于视觉欣赏的要求越来越高。“视觉冲击力”成为人们评判显示性能的一个标准。视觉冲击力不仅要求画面尺寸超大,最主要的还要要求画面显示清晰,包括图片与文字。为了满足这种诉求,本文以京微雅格CME-M5(金山)为例,为您分析如何在HDMI高清信号中叠加字符,并且最终实现高清输出的过程。
 
    如下图所示,不难看出, 就是把一路HDMI高清信号通过HDMI转RGB芯片送到CME-M5后,与外部的字符芯片进行高清叠加后,再通过RGB转HDMI送出来。
 

   抛开其它的功能,从最最简单By-Pass开始验证, 就是说, 150MHz的24bit RGB进,不作任何处理,直接把150MHz的24 bit RGB送出,如果By-Pass都搞不定,其它功能再调试也是枉然。By-Pass的关键代码如下:

 
    以列灰阶的验证,是最容易看出问题的。简单补充一下,什么叫灰阶?
 
    灰阶代表了由最暗到最亮之间不同亮度的层次级别。这中间层级越多,所能够呈现的画面效果也就越细腻。以8bit panel为例,能表现2的8次方,等于256个亮度层次,我们就称之为256灰阶。
 
    对应于数字逻辑来说, 就是R/G/B从0~255渐变的过程,分成256等份,递增为1, 叫256灰阶;分成8等份,递增值为32,叫8灰阶。

               
    假设计是256级的黑白灰屏, R-G-B三色同时由FF变为00,即24根数据线同时电平翻转,这对FPGA芯片的供电、速度要求是最高的, 所以专用测试验证来看,灰阶基本上可以验证视频传输的质量是否稳定可靠, 其它的拿图片混过关的实际上都不算数的。
 
    那好吧, 我们就以256灰阶作为参考图例验证。
 
    按照一般CPLD EPM240的设计, 直通的效果是完美,不用怀疑,已经过广泛的使用。正常的效果如下,没亮线,没噪点。
 
    而在通过M5-ByPass的显示效果如下所示(几张示例图片),几种颜色的灰阶都出现亮线。

 
    根据以上可得, 像CPLD那种By-Pass的方式是行不通的。 引起灰阶亮线问题,一般有两个:
 
(1)一个是驱动电流不足;
(2)另一个是IO或时钟速度跟不上,数据没有对齐;
 
    先从第一个解决方案着手,在primace7.2下把默认的HS,VS输出4mA(default)改为8mA,对翻转速度比较快的PCLK改为16mA。而输入全部加拉弱上拉,改了以后仅对黄色灰阶有改善(看不出亮线),其它的并没有改进行。
 
 
    进行第二个方案,解决数据对齐的问题。 加入FastIO设置,效果也没有明显示的改善。

 
    最终考虑,还是用同步时钟把RGB-HS-VS打一拍同步进来试试看, 代码也非常简单,如下所示。

 
    出来的效果是让人满意的。之前的所有彩色灰阶,显示正常,如下所示。

 
    准备收工举杯庆祝的时候,发现最后一关仍然没过,那就是该死的256黑白灰阶,还剩下一条亮线了,按照一般应用,都是图片叠加文字,是能混过去的。因为到了这一步好像没什么可以调整了,设计太简单了,也曾想过,那就这样吧,M5的性能也就只能到这里。
 
 
    亮线的问题除了跟数据有关,也跟时钟有关,PCLK的电流设置到16mA,带来增加驱动能力的好处,同时也会增大电平翻转的过冲。如下图所示,绿色的方波是我们想要的最佳波形,红色波形却是实际的情况,拿张M5的电路,示波器测试一下即可验证。
 
    如果能把过冲收拾掉同时能保持16mA的电流,这个信号就是完美的。我们希望是这样,现在还剩下一个看似不重要的参数仍然可以调整,叫做Slew-Rate。看上去都是默认最快的Fastest(default),都已经最快,还是什么可调节呢,我们不是要求最快的吗?

 
 
     由于英文不太好,百度搜索了一下Slew-Rate的意思。

   slew rate 就是电压转换速率(Slew Rate),简写为SR,简称压摆率。其定义是在1微秒或者1纳秒等时间里电压升高的幅度,直观上讲就是方波电压由波谷升到波峰所需时间。如下图所示。
 
 
    也就是说slew-rate是能够影响PCLK方波输出的爬升的时间,slew-rate越快,翻转速度越快,过冲越大,反之爬升的时间越慢,过冲就越少。这跟运算放大器通过调节电容控制转换时间是一致的,slew-rate的调节跟调整电容器是类似的,有电容就有可能吃掉过冲干扰。
 
 
    分析完毕,在primace的软件设置如下。
 
    运行结果比想象中的要好,如下所示, 灰阶的亮线也是不见了,非常干净。可以收工,往下一步走了。


见高清大图
 
 
    对于应用来看, Fastest的Slew-Rate未必如其名,速度是最快的,它可以导致其它问题的产生,适当微调各类参数,有时也会有意想不到的好结果。 当然也证明了CME-M5的IO是有能力实现150MHz的高清视频传输。
 
    此文仅作抛砖引玉,实际问题还得实际分析,如果能对大家有一定借鉴,那将是莫大的荣幸。
关键字:HDMI  CME-M5 引用地址:利用CME-M5实现1080P高清字符叠加的设计要点分析

上一篇:ST推出具有更高性能的新款HDMI保护IC
下一篇:英飞凌推出“iBadge”设备身份管理系统

推荐阅读最新更新时间:2024-05-03 19:53

2007年HDMI设计和验证研讨会 泰克、HDMI Licensing LLC和Silicon Image联合举办
研讨会将演示泰克HDMI 1.3b一致性测试解决方案,为崭新的数字世界提供最新的HDMI测试和测量解决方案 俄勒冈州毕佛顿, 2007年7月10日讯 – 全球领先的测试、测量和监测仪器提供商--泰克公司(NYSE: TEK)日前宣布,HDMI Licensing LLC和Silicon Image公司将参加泰克2007年HDMI设计和验证研讨会,展现他们对整个HDMI市场和HDMI 1.3实现技术的理解。本次研讨会将于7月11日到7月20日在亚太地区主要城市举行,包括上海、深圳、台北、首尔和新加坡,泰克将在研讨会上演示HDMI 1.3b一致性测试解决方案。 过去一年中,新兴的HDMI市场迅猛增长。据In-Stat最近公布的一
[焦点新闻]
HDMI 2.1正式发布:带宽增至48Gbps支持10K分辨率
  11月28日,HDMI Forum官方宣布,正式推出最新HDMI 2.1版技术标准。与之前相比,最大变化就是带宽猛增,最高能支持10K视频。HDMI 2.0b目前的带宽为18Gbps,而HDMI 2.1将增至48Gbps,可以完整支持4K/120Hz、8K/60Hz、10K等分辨率和刷新率的无损视频,并同时支持动态HDR,为此新标准采用了新的超高速数据线(Ultra High Speed HDMI Cable)。 HDMI Forum强调,新的数据线具备超低电磁辐射,而且依然保持了向下兼容性,现有设备可直接使用,但新特性只能由新标准设备方可提供。   HDMI 2.1还支持eARC(音频回传通道),家庭影院可以无线连接H
[家用电子]
HDMI接口在嵌入式视频监控系统中的应用
引言    传统的模拟视频接口有复合视频信号(CVBS、A/V),S端子(Y/C、S-Video),模拟分量视频信号(Y、U、V或Y、R-Y、B-Y)和通用 D-SUB( 9芯)端口等。随着人们对图像显示质量要求的不断提升,在视频监控方面用模拟接口来传输和显示监控的视频已经不能满足人们的要求。以高清数字电视为代表的数字视频设备的应用越来越普遍,模拟视频接口标准更加无法适应在带宽、内容保护、音频支持等方面的发展需求,这就使得数字视频接口标准更能适应市场的需求。HDMI(High-Definition Multimedia Interface)是数字视频接口中的一种接口标准,由于其具有单一线缆上能同时传输音视频、带宽高和 HDCP
[嵌入式]
ADI收购INVECAS的HDMI业务,显示领域提供一体化方案
ADI日前宣布收购INVECAS的HDMI业务,INVECAS是一家总部位于圣克拉拉的公司,专门从事嵌入式软件和系统级解决方案。这一收购将为ADI提供完整的音频和视频解决方案,以满足企业和消费者市场不断增长的需求。 “HDMI技术在商业、消费和汽车视频应用方面需求旺盛。”ADI工业和消费者高级副总裁John Hassett说,“收购INVECAS的HDMI业务使ADI能够提供更完整的解决方案—从芯片到认证,再到最终产品。我们很高兴能够通过收购来提高ADI系统整合能力。” 通过此次收购,ADI还将增加公司在代表HDMI的标准机构中的地位,这有助于塑造所有HDMI连接技术的未来,例如HDMI 2.1功能集和更低的功耗。此外,A
[嵌入式]
无线HDMI MIMO数字视频测试系统
挑战 开发一个制造测试系统(MTS),该系统可根据目前行业标准,测试无线HDMI多输入多输出(MIMO)产品,并消除判断视频传输质量时的人工介入需求。 解决方案 使用NI PXI 、NI VideoMASTER、NI LabVIEW和NI TestStand管理软件,开发一个验证数字视频信号参数的自动化系统,验证范围从信道延迟测量和颜色验证,到同步脉冲定时、噪声谱和非线性测量。 结果 使用基于NI TestStand软件的通用软件平台, Benetel公司从根本上将新项目开发时间缩短了75%,并更加易于生产高质量、高可靠性的最终产品。 Benetel公司在射频(RF)和无线设计、测试系统上拥有丰富的经验,我们致力于将高质量、高
[测试测量]
无线<font color='red'>HDMI</font> MIMO数字视频测试系统
HDMI符合性测试的常见失败分析
自从HDMI标准发布以来,它已经获得了广泛的应用。为了贴上HDMI的标志,所有的HDMI产品必须通过HDMI符合性测试(HDMI CT)。为了节省时间和金钱,消费者们应该在把产品送往授权测试中心(ATC)进行认证之前预先测试他们的HDMI产品。根据在模拟器件公司的HDMI CT实验室所进行的无数预先测试的经验,本文讨论造成产品无法通过HDMI CT的、最为常见的系统设计问题。它还分析特定情形的各种失败并提供解决方案。 对HDMI符合性测试的常见失败的分析 几乎所有的设备,包括电视机和DVD播放机,第一次均无法通过测试。大多数失败均与系统设计以及PCB布局布线有关。为了通过HDMI CT,有时候需要特殊的功能。例如,高分辨率内容
[测试测量]
<font color='red'>HDMI</font>符合性测试的常见失败分析
硕盟 HDMI转VGA 笔记本台式主机HDMI转VGA转接头
硕盟SM-H2V1为一款视频转换器,可让您将HDMI影像来源(如:笔记本电脑、台式电脑、平板电脑等)连接至VGA输出设备(如:投影仪、LCD屏幕等),无需将显示设备升级至HDMI界面,最高可支持1920x1080视频分辨率。SM-H2V1造型轻巧且方便安装,无需安装任何软件,仅需连接硬件设备即可完成安装。另外,SM-H2V1无需外接电源即可使用,提供即插即用、轻便携带、方便收纳的特性。适用于会议室的简报情境。 产品特性 1.精致小巧 炫彩夺目 HDMI转VGA转换器即插即用使用方便,将HDMI信号转换为VGA信号输出 2.提供高清无损的信号转换 HDMI转VGA转换器采用先进的技术让我们可以实现高清无损的信号转换,支持视频分辨
[嵌入式]
HDMI线材优劣原理解析
  在模拟时代,对于讯源线材的要求非常高,器材使用的不同档次或品牌的线材,出来的画面或声音效果都会有很大的差别。这是因为模拟时代讲究的是最大程度地确保信号传输的正确性而不受外界干扰,所以线材的优劣对信号传输的正确性起到至关重要的作用;说的直白一些就是一分价格一分货,这在模拟时代就是金条玉律。而进入数字时代,这条玉律几乎瞬间就被打破。那么无疑HDMI线材便成为了众多用户争相讨论的焦点。从原理上来看,HDMI线材作为一条通用介质,传输的都是0或1的数字信号,无论线材优劣只要能传输数据,得到的结果就是一样的。咋一比较,进入数字时代线材真的已经没有高低贵贱之分了吗?   那么对于HDMI线材进行深入了解之前,我们有必要了解一些专业知识
[嵌入式]
小广播
最新家用电子文章
换一换 更多 相关热搜器件

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: 电视相关 白色家电 数字家庭 PC互联网 数码影像 维修拆解 综合资讯 其他技术 论坛

词云: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

北京市海淀区中关村大街18号B座15层1530室 电话:(010)82350740 邮编:100190

电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved