多媒体协处理器SM501在嵌入式系统中的应用

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入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,因此,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×60)Hz,以便保证LCD显示器的正常显示。因此,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模式下,典型的实际支持的最大分辨率为640×480。另外,受到ARM处理器LCD帧缓冲区大小的影响,在达到最大分辨率时,LCD数据的位宽度降低,这使得显示效果变差。

如何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4∶1和1∶8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4∶1和1∶212。放大视频(ZoomVideo)接口包括MPEG解码或TV输入的外部电路接口。