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ST6378彩电控制微处理器的特点及应用
发布日期:2013-2-1 13:56:32 作者: 出处: 浏览:837 人次 【

ST6378彩电控制微处理器的特点及应用

【1 概述
  微处理器(MCU)是彩电的关键器件之一,通过控制软件与硬件的优化组合,可以在不增加机芯成本的情况下,大幅提高彩电的控制功能,并提供良好的用户界面。特别是随着I2C器件在彩电中的大量应用,使软件开发在新型彩电的研制中越发重要,因而软件也越来越受到彩电企业的重视。 意法半导体公司生产的8位微处理器ST6378是专为电视应用设计的芯片,已经被国内外众多彩电厂家大量使用。它采用了14×18点阵的屏幕显示(OSD)字符,具有成本低廉、性能稳定、功能完善、使用方便等特点。它不仅适用于电压调谐(VS)方式的电视,也适用于频率调谐(FS)方式的电视,它既适应了国内电视屏幕显示汉字化的需要,同时也可用于出口型电视机,提高了产品的通用性,降低了生产成本。

 
2 ST6378的介绍
2.1 ST6378的主要特点
  ST6378是电视专用的8位HCMOS微处理器,它采用42脚SDIP封装,其中集成了专为电视应用而设计的外围器件,包括2个定时器、硬件看门狗、14位的电压调谐PWM输出、6个6位的PWM D/A输出、AFC A/D输入、5行15列的屏幕显示(OSD)、片内EEPROM(384字节)等,它有22个可编程输入输出(I/O)口,有5个中断源,工作电压为4.5~6 V时钟频率是8 MHz,它的程序空间(ROM)是16 kB,并有相应的EPROM和OTP器件用于样机调试。以下图1和表1是ST6378的管脚定义。
 

t16.gif (7235 bytes)

(1)该引脚也可作OTP/EPROM器件的Vpp输入
图1 ST6378引脚图

表1 ST6378引脚说明


脚号
 

功能
 

电压
 

脚号
 

功能
 

电压
 

1
 

色调
 

0~5
 

2
 

色度
 

0~5
 

3
 

亮度
 

0~5
 

4
 

对比度
 

0~5
 

5
 

          音量
 

0~5
 

6
 

清晰度
 

0~5
 

7
 

3.58/4.43切换
 

0/5
 

8
 

SRS开/关
 

NC
 

9
 

AFC-S曲线输入
 

2.8
 

10
 

AV1/AV2
 

0/5
 

11
 

本机键盘扫描输出
 

4.4
 

12
 

本机键盘扫描输出
 

4.4
 

13
 

本机键盘扫描输出第0行
 

5
 

14
 

本机键盘扫描输出第1行
 

5
 

15
 

本机键盘扫描输出第2行
 

5
 

16
 

二极管方式设定输出
 

5
 

17
 

波段1(VL/VH/U)
 

0/2.2/0
 

18
 

波段2(VL/VH/U)
 

2.2/0/0
 

19
 

PAL/NTSC
 

0/3.6
 

20
 

SYS1/SYS2
 

3.6/0
 

21
 


 

0
 

22
 

OSD RED输出
 

0
 

23
 

OSD GREEN输出
 

0
 

24
 

OSD BLUE输出
 

0
 

25
 

OSD BLANKING输出
 

0
 

26
 

行同步脉冲输入
 

0.7
 

27
 

场同步脉冲输入
 

0.5
 

28
 

        OSD晶振输入
 

5
 

29
 

OSD晶振输入
 

5
 

30
 

测试脚
 

0
 

31
 

MCU晶振输入
 

1.9
 

32
 

MCU晶振输出
 

2.3
 

33
 

MCU复位输入
 

5
 

34
 

VS电压
 

0~5
 

35
 

红外遥控输入
 

5
 

36
 

TV/AV
 

0/2.8
 

37
 

待机开/关
 

0/2.8
 

38
 

电台识别信号输入
 

4.8
 

39
 

彩色识别输入
 

NC
 

40
 

串行数据线
 

5
 

41
 

串行时钟线
 

5
 

42
 

VDD
 

5
 



 
引脚功能 说明
DA0 to DA5 输出,漏极开路,12V
AFC 输入,高阻抗,12V
VS 输出,推挽式
R,G,B,BLANK 输出,推挽式
HSYNC,VSYNC 输入,上拉式,施米特触发
OSDOSCin 输入,高阻抗
OSDSCout 输出,推挽式
TEST 输入,下拉式
OSCin 输入,电阻偏置,仅由施米特触发至复位逻辑
OSCout 输出,推挽式
RESET 输入,上拉式,施米特角发输入
PA0-PA3 输入/输出,推挽式,软件输入上拉式,施米特触发输入
PA4-PA5 输入/输出,漏极开路,12V,无输入上拉式,施米特触发输入
PA6-PA7 输入/输出,漏极开路,12V,无输入上拉式,施米特触发输入,高驱动
PB1-PB2 输入/输出,推挽式,软件输入上拉式,施米特触发输入
PB4-PB6 输入/输出,推挽式,软件输入上拉式,施米特触发输入
PC0-PC3 输入/输出,漏极开路,5V,软件输入上拉式,施米特触发输入
PC4-PC7 输入/输出,漏极开路,12V,无输入止拉式,施米特触发输入
VDD,VSS 电源引脚
2.2 特殊功能的说明
  ST6378的一些特点:
  (1)片内EEPROM
  ST系列的微处理器一般带有片内EEPROM,存取这些单元不需要专用的读、写指令,而是通过专用的寄存器控制,读EEPROM单元时,同读其它数据单元类似,写EEPROM单元时,有单字节和8字节并行两种方式,写入时间一般为5 ms。EEPROM单元可读写30万次。这种EEPROM结构有利于减少周边器件,降低成本。
  (2)上电复位电路 片内可以增加内部上电复位电路(POR),它可以保证在电源电压掉到3.4~4.2 V的门限值以下时,芯片会可靠复位。有了内部POR电路后,复位引脚处只需接简单的RC电路即可。
  (3)串行外设接口 片内的串行外设接口(SPI)为电视机中不同器件提供了灵活的接口方式,它既保持了软件的灵活性,又为数据的快速交换增加了硬件配置。SPI的三个引脚可以用于以下三种方式:
  ●软件定义为标准I/O口;
  ●用于S总线或I2C总线(两线);
  ●用作标准SPI(使用8位移位寄存器)。
  (4)I/O口
  片内有三组I/O口(A,B,C),每条I/O线可以单独设定为以下三种模式:
  ●输出方式(硬件固定漏级开路式或推挽式输出方式);
  ●带内部上拉电阻的输入方式(软件设定);
  ●不带内部上拉电阻的输入方式(软件设定)。
2.3 屏幕显示(OSD)
  ST6378的OSD单元是由CMOS LSI构成的字符发生器,用以在电视屏幕上显示文字或符号,它所具有的字符圆角功能增加了字符的可读性。ST6378的OSD单元接收行、场同步信号,通过R,G,B和BLANK引脚输出屏幕显示信息。OSD部分的主要性能如下所示:
  ●5行15列字符显示;
  ●128字符的字符集;
  ●4种字符大小(18H,36H,54H,72H);
  ●带圆角功能的14×18字符点阵;
  ●8种字符颜色;
  ●显示位置按水平方向64级、垂直方向63级可变;
  ●词组间距64级可调;
  ●行间距63级可调;
  ●背景可选:无背景、方块背景和捆边背景;
  ●背景色可在8种颜色中选2种;
  ●软件控制屏幕显示开、关或黑屏;
   ●全屏背景:可选择8种颜色之一作为全屏背景,不影响OSD字符显示。
3 ST6378的应用实例
3.1 系统概述
  以下介绍的彩电控制系统是采用电压合成调谐,彩色制式由硬件自动识别(彩色解码芯片为TDA8361),伴音制式可由软件选择(D/K,I,B/G,M),通过I2C总线控制立体声处理芯片(TDA8425TDA7439),遥控发射芯片采用ST公司的M3004LAB,本机设6~9个按键,通过软件及二极管设置可以为系统增加8种功能选择。整个系统可以具备以下功能: 调谐方面:
  ●通过14位PWM输出控制电压合成调谐;
  ●全自动选台,正、反向半自动选台及手动选台;
  ●3个波段选择(VL,VH,U);
  ●每一节目均有跳台开/关及AFT开/关记忆;
  ●软件自动数字AFC功能;
  ●直接节目号输入;
  ●带跳台(SKIP)功能的频道增减(PROG+/-);
  ●节目快速回看功能;
  ●频道转换期间自动静音及自动黑屏;
  ●关机前末节目号及末状态自动记忆;
  ●可存储100个频道数据。
  声音控制:
  ●可通过I2C总线控制立体声处理芯片(TDA8425TDA7439);
  ●64级音量控制;
  ●高音、中音、低音及平衡控制(通过I2C总线控制);
  ●音质控制(语言、标准、音乐、记忆);
  ●立体声模式控制(空间立体声、线性立体声、伪立体声、单声道);
  ●静音控制;
  ●自动选台时自动静音;
  ●无信号自动静音;
  图像控制:
  ●亮度、对比度、色度、色调、清晰度控制(64级);
  ●画质控制(动态、标准、柔和、记忆)。
  软件及二极管功能选择:
  ●三路AV或两路AV;
  ●中文屏显或西文屏显;
  ●蓝屏允许或蓝屏禁止;
  ●开机处于待机状态或开机保持末状态;
  ●5 min无信号关机允许或禁止;
  ●超重低音控制或清晰度控制选择;
  ●四种或两种伴音制式选择。
  特别功能:
  ●5 min无信号自动关机;
  ●睡眠定时;
  ●选单式显示;
  ●当前状态回显。
3.2 彩电控制系统电路设计
  彩电控制系统的电路原理如图2所示。

t96.gif (6966 bytes)t97.gif (9603 bytes)t98.gif (7582 bytes)t99.gif (7383 bytes)

图2 彩色控制系统连接示意图

  图中,DA0~D5用于模拟量控制,PB1,PC5用于AV切换,PB2用于软件识别50 Hz或60 Hz信号后的输出,PB4用于硬件AFT的开关控制,PB口和PA口还用于按键输入和二极管功能设定输入,PA4,PA5用于波段选择,PA6,PA7用于伴音选择,PC0和PC1用于软件方式的I2C总线控制,PC2用于伴音自动识别输入,PIN9为AFC电压输入,PIN35为红外遥控信号输入,PIN36为电压合成调谐输出,PIN22~PIN29用于OSD控制。
3.3 软件的设计要点
  软件在设计上分为五个功能块:
  (1)主流程部分
  在程序主流程中主要包括了电视开机后的初始化,本机及遥控命令判断,软件自动AFT,无信号静音及蓝屏处理,睡眠定时等。
  (2)中断处理
  NMI中断是优先级最高的中断,用于红外遥控信号的接收,定时器1用于遥控按键解码,定时器2用于程序内部定时,VSYN中断用于软件识别场频。
  (3)OSD处理
  这部分主要用来产生中英文屏幕显示,并生成两级功能选择选单及相关的选单操作处理。MCU的OSD是5行显示,但可以用软件的方法实现在同一选单中有8~10个选项。并且,在屏幕状态回显或无信号蓝屏时,可以同时显示企业管理商标字符。
  (4)模拟量控制部分
  这部分主要是与音量、亮度、对比度、色度、色调等模拟量有关的操作及显示程序,包括I2C总线控制的音响芯片的操作。
  (5)电压合成调谐部分
  这部分是与电压合成调谐相关的,包括节目号的输入,节目存储及回看,电台信号的手动及自动调节,视频输入的转换等。
  当然,实用软件编写是相当复杂的,必须考虑到各种不同状态操作的影响,以及硬件同软件的相互配合。ST6378采用的指令集只有40条基本指令,它使得在充分发挥硬件效能的基础上,软件所占的字节量相对较少。
3.4 中英文选择选单的说明
  当按下选单(MENU)键时,主选单出现,如图3所示。其中被选中的选项为红色,其它选项为青色。用节目增减键选择选单中的选项,用音量增减键可以选中选项并进入子选单。在子选单中仍用节目增减键选择选单中的选项,用音量增减键来调节相应的选项。当没有声音处理芯片时,自动取消主选单中的声音选项及声音子选单。当处在AV状态时,自动禁止进入预置选单。

t17.gif (8169 bytes)

图3 选择选单实例(中文)

  为了优化选单操作,不仅可用再次按选单键的方法退出选单,也可用按数字键或“- -”键退出选单,并且,在正常退出选单后,再次按选单键进入选单时,系统会记忆上次的选项,用户可直接按音量增减键继续上一次的调节操作。
  由于采用了选择选单,本机按键只需6个即可实现大部分的调节功能,从而降低了本机成本。但为了简化用户操作,在遥控器上仍保留了一些功能直选键,如伴音切换,重低音开关等,从而使用户使用非常方便。

4 结束语
  ST6378已经在一大批新型国产彩电中得到应用。意法公司还在此基础上不断推出新的产品,如ST6388与ST6378引脚保持兼容,但程序空间由16 kB扩大为20 kB,并具有8行20列的屏幕显示,192个用户自定义字符,7个8位A/D输入等功能,从而可以在软件中加入更多的功能模块,例如丽音芯片(STV8203)的控制,中西文图文显示等。在硬件更新的基础上,只有配合强有力的软件设计,才能使彩电遥控系统的功能得到充分的发挥。

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