屏顯示器件MC141541及其接口技術

1、引言

　　在某些圖像處理系統中，往往需要在顯示目標視頻圖像的同時，顯示其參數及提示等信息。如醫療設備B超、CT、X透視，除了在監視器顯示人體內部的組織器定外，還要顯示相關參數，以輔助醫生作出準確診斷。電力系統的紅色外檢測設備在顯示被測目標的熱像時，還要顯示出其溫度等參數，以便測試人員從定性的熱像和定量的參數中診斷出故障所在。

　　利用MC141541在屏顯示器件可使微處理器（MPU）通過I2C總線接口將需要顯示的數據定入在屏顯示器件（OSD），然后將數據輸出顯示。其字符的顯示及同步均由OSD完成。OSD作為獨立的智能I/O，可大大減輕MPU的負擔。

2、I2C總線

　　I2C總線由PHILIPS公司推出，目前已廣泛應用于MPU系統及數字電視等領域。它只有二根信號線：一根是雙向數據線SDA，另一根是時鐘線SCL。所有連接到I2C總線設備上的串行數據SDA都連接到總線的SDA線上，各設備的時鐘線SCL接到總線的SCL。具有I2C總線的器件有很多種類，常用的如LED驅動器、LCD驅動器、靜態RAM、EEPROM、時鐘/日歷、A/D、D/A、電視類及音響類器件等。I2C總線的標準傳輸速度為100k bit/s，而其高速方式的傳輸速度為400k bit/s。組成I2C總線的關鍵是其傳輸協議，即如何使總線上的主器件（通常是MPU）協調總線上的從器件。協議主要包括以下幾個典型過程：

　　（1）一位數據傳送：串行數據總線是按位傳送的，因此位數據傳送是I2C總線數據傳送的最基本，也是最重要的過程。I2C總線規定SCL上一個時鐘周期只能傳送一位數據；

　　（2）起動和停止：起動和停止信號由主機發出，以控制總線上的數據傳送。從設備在偵聽到總線上的起動信號后開始準備收發數據；而監測到停止信號后結束數據傳送。因而，起動和停止協議控制著一幀完整的數據傳輸。

　　（3）應答：在一個字節（8位）數據傳送完畢后，接下來的一個時鐘周期（即第9個）為應答過程。應答過程可保證傳送數據的完整性，并可用來檢驗其有效性。

　　（4）尋址：要對并行數據總線上的I/O進行操作，就必須對地址總線進行譯以選中某個I/O。而I2C總線并無地址總線，它是利用所發送串行數據的頭幾個字節作為地址來選中I2C總線的I/O設備的。每個I2C總線的I/O設備都有一個I2C地址。

3、MC141541芯片及其接口電路

　　MC141541是MOTOROLA公司推出的增強型在屏顯示器件（EMOSD），可廣泛應用于數字電視及圖像系統中。其主要性能如下：

●具有二種可選分辨率模式，分別為320點/行（CGA）和480點/行（EGA）；

●內置PLL電路，最高行頻為110kHz，點時鐘頻率為52.8MHz；

●內部273字節寄存器可直接存取，全屏字符為10行×24列；

●字符集為128個符號圖形ROM和8個用戶可編程RAM。10×16點陣字符。其字符顏色、背景顏色、雙倍高度、雙倍寬度、邊框及陰影均可編程；

●I2C總線接口地址為7A（Hex）；

●采用單5V電源供電；

　　MC141541的接口電路原理圖如圖1所示。其中：Vss和VDD分別為地和電源端；Vco和RP用于外接振蕩電路；H、V分別為分、場同步輸入信號；SDA、SCL分別為I2C總線數據和時鐘信號；SS為I2C總線允許信號；R、G、B為輸出至監視器的RGB TTL電平信號。

　　MC141541是一種I2C總線接口器件，它的硬件接口非常簡單。根據上述規則，只須將SDA與I2C總線的SDA信號相接，并將SCL與I2C總線的SCL信號相連即可。MC141541與MPU接口的關鍵在于按照I2C總線協議進行編程。

MC141541的數據包格式如下：

　　這樣，在監視器上顯示字符時，只須送出行、列坐標地址，然后再送出字符代碼即可。在編程時，上述格式具體可劃分為下述三種方式：
（1）R→C→I→R→C→I……
（2）R→C→I→C→I→C→I→……

（3）R→C→I→I→I……
MC141541可編程的字符RAM編程格式如下：
在編程時，上述格式亦可劃分為下述三種方式：
（1）S→L→I→S→L→I……
（2）S→L→I→S→L→S→L……
（3）S→L→I→I→I……
　　在字符RAM編程格式中，SEG ADDRESS和LINE ADDRESS分別為要編程字符RAM的段、線地址，而其段地址字符RAM字模的位置內容由線地址尋址的RAM決定。這樣，通過編程字符RAM就可以得到任意字符、圖標及漢字。