MCU在显示器控制中的应用

一、 引言

近几年来，计算机显示器逐步由手调过渡为电调。与手调显示器相比，电调显示器具有使用方便，适应性强，生产、调试容易等特点。本文以摩托罗拉8位MCU MC68HC05BD3为例，介绍了显示器程序中的几个问题。在本文的最后，给出了一个完整的程序流程图。

二、 显示器程序需要解决的几个主要问题

1 显示模式识别

对计算机用户而言，新的显示适配卡一般都提供了分辨率设置（如640 X 480 、800 X 600、1024 X 768 、1600 X 1280等）和刷新率设置（如60Hz、70Hz、85Hz等）供用户选择。而对于显示器而言，不同的显示模式，显示适配卡输出的VGA信号行、场频率不同。目前常见的显示适配卡场频输出范围在60-85Hz之间，行频输出范围在31.5KHz-70KHz之间。较高级的专业图形卡和游戏用显示适配卡，场频已经超过100Hz。

我们知道，不同的行、场频率，需要不同的S校正电容和模拟量参数（如水平、垂直幅度，水平、垂直中心，梯形失真，桶形失真等）。因此，正确的识别行、场频率是显示器程序首先 要解决的问题。

2 自动使用合适的模拟量参数

手调显示器在显示适配卡的显示模式发生变化时，需要用户重新调整相应的电位器来改变各种模拟量，以取得较满意的显示效果。频繁地调整电位器不但极为繁琐，而且易造成旋钮损坏。电调显示器在改变显示模式时，自动使用合理的参数。一般的顺序如下： 用户最近一次对该显示模式设置的参数（"用户模式"参数）；

出厂时生产厂家预置的参数（"工厂模式"参数）；

缺省参数；

对用户而言，一旦调整满意，使用过程中即无须改动，且调节过程比手动调节精确、可靠。

生产厂家在显示器出厂前，对一些常见的显示模式进行了预先调整，这样可以保证显示器在进入用户手中时，对于大多数常见的显示模式都能显示比较满意的效果。在生产过程中，通过按下某几个特定键的组合，显示器进入"工厂模式"状态，输入标准的VGA 信号，调整到满意的显示效果，显示器自动记录下该显示模式下各参数值。输入多个VGA信号，记录下的一组数据即"工厂模式"参数。常见的显示模式如图1：

              图1

缺省参数是指在"用户模式"参数和"工厂模式"参数中都无法找到合适的显示模式参数时所采用的参数。

3 节能和保护

电调显示器一般都支持节能方式，这是与新的符合"能源之星"标准的计算机主机板相配合的。同时，象WINDOWS95这样的流行的操作系统平台也对节能做了很好的支持，具体可参考PC98、PC99规范。

通常在这方面对显示器的要求是：输入VGA信号在只有一路行同步信号或场同步信号时，显示器处于"待机/挂机"状态（SUSPEND状态），高压电路关闭，灯丝处于预热状态；输入VGA 信号丢失两路同步信号时，显示器处于"离机"状态（OFFMODE状态），除了同步检测电路外，显示器的其它电路停止工作。整机功耗只有几瓦，具体数据取决于显示器规格。

MCU还对行、场频过高，高压过高进行了保护处理。对于手调显示器，当输入信号行、场频过高时，会出现不同步而产生的"花屏"现象，既不美观，对机内元件也有一定伤害。电调显示器在行、场频率过高时，会自动进入"离机"状态。

另外，电调显示器由MCU检测行高压，控制X射线保护电路

4 OSD

新的电调显示器一般都具备OSD功能，通过它提示用户对各项参数进行调整。显示内容常见的有行频、场频值、模拟量调整时的百分比进度。模拟量一般包括亮度、对比度、水平中心、垂直中心、水平幅度、垂直幅度、梯形失真、桶形失真等。

三、 实现

摩托罗拉公司的8位MCU MC68HC05BD3是专为显示器控制设计的微控制器，适合显示器控制的主要特点在于它内置了一个同步信号处理器（SYNC SIGNAL PROCESSOR）和多路PWM（PULSE WIDTH MODULATION）输出。前者可以直接接收来自于VGA电缆的行、场同步信号，把其处理成适合扫描电路使用的TTL电平。内置的两个专门寄存器返回了两个计数值，一个表示场频，另一个表示每场的扫描行数。简单的计算即可得出行频值：

行频=场频 X 每场扫描行数

MC68HC05BD3另有两个位标志指示两路同步信号的有无。

I/O管脚经过配置，最多可产生16路8位PWM输出，能够满足模拟量调节。

OSD的实现使用了摩托罗拉公司的专用OSD芯片MC141543。该芯片内置了128个常用字符，包括字母、数字以及用于模拟量调整用的提示符，如表示亮度的 ，表示对比度的 等，满足了OSD显示的要求。
 

通过IIC总线，微控制器可以向MC141543编程，控制显示的内容、字符位置、字符大小、颜色等参数，形成一个完整的OSD菜单，其数据传输格式有三种：

（a） RàCàIàRàCàIà…
（b） RàCàIàCàIàCàI…
（c） RàCàIàIàIàI…

其中，"R"为MC141543内部RAM的行位置，"C"为列位置，"I"为命令信息，有关具体的操作命令，见MC141543的数据手册。

外接的AT24C04用来存贮不同显示模式下设定的参数，以满足在显示模式改变时，自动使用合适的参数，其FLASH存贮区分配如图3。

AT24C04被分为两个部分，"工厂区数据"和"用户区数据"，各占256个字节，每个数据区又被分为16段，每段16个字节，用来存贮不同显示模式的设置。换句话说，当前使用者最多可以设置好16种显示模式的参数。

下面，对各部分主要内容做一个介绍。

初始化部分：除进行I/O口、各寄存器的初始化外，扫描按键，如果有特定的组合键按下，进入"工厂模式"，用于生产线上调校。否则，为"用户模式"。

节能、保护、S校正部分：判断行、场同步信号是否存在，并进入相应的节能状态，如果行、场同步信号都正常，进入正常工作状态，并根据行频，切换合适的S校正电容，多个S校正电容切换有助于实现更好的行线性。高压保护检测端检测到高压过限后，进入"离机"模

 
              图2

调用显示模式部分：搜索AT24C04中已有的参数表，找到匹配的显示模式，设置模拟量输出。

调整参数部分：根据按键操作，刷新OSD，改变PWM输出，并把新参数记录在当前显示模式的数据段中。

软件流程：

 
七、结束语

本文介绍的是显示器MCU程序中主要的几个问题，对于IIC总线读写、键盘扫描等内容，在此不再赘述。另外，在具体编程中，OSD的菜单样式、程序稳定性等方面，应参照具体机器而异。