微型投影仪视频信号处理单元的设计与实现

摘要

微型投影仪具有投影色彩清晰、结构紧凑、可野外使用和功耗低待机长等特点成为电子地图显示的首选。除地图显示功能外,微型投影仪还具备文档及视频放映功能,不仅满足军事用途,其鲜明的特点也符合现代商务移动办公的需要,因而具有广泛应用市场和发展前途。
　　本文正是基于以上需求,对微型投影仪中的关键技术,视频信号处理作为对象展开深入研究。最终成果为开发出满足军民两用的手持式微型投影仪。主要研究内容包括:
　　1.研究当今视频接口与色度空间的发展历程和技术特征,结合实际功能需求,选定视频接口及色度空间类型方案,并完成采用“嵌入式处理器+安卓操作平台+FPGA图像处理”的总体方案设计。
　　2.研究微型投影仪视频处理单元硬件系统架构,完成视频信号处理单元的硬件平台电路设计。视频处理单元包含了输入视频信号转换码电路,主要由 TFP401A解码芯片和外接HDMI接口电路组成;基于XC3S200AN-4FT256C芯片的视频信号处理平台及外围器件。实现将输入的多种视频格式源信号转换为RGB色彩空间,最终由FPGA对DLP投影芯片发出符合规范的视频图像。
　　3.参照VESA_VGA时序标准,基于FPGA完成接口协议转换的逻辑代码编写与调试。实现与ARM单元指令通信,关键参数自动识别,输入像素色度增强,分辨率调整,输出像素色度补偿和视频控制信号再生成等。对微型投影仪进行辅助电源管理,HDL编码进行低功耗设计等手段降低其功耗。
　　本论文的视频信号处理单元,完成了HDMI接口信号到DVI接口的RGB真彩视频精确同步与视频格式转换,代码采用模块化设计预留下扩展空间。经测试验证,硬件设计输出信号时序及投影效果均达到了预期的设计目标,同时也为后期进一步优化性能及扩展功能打下了良好的基础。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题的提出

1.4 论文主要研究内容及结构安排

第二章 常用视频格式标准及色度空间转换

2.1 微型投影仪适用视频格式标准

2.2 色度空间模型转换算法

2.3 微型投影仪接口及色度空间选定

2.4 本章小结

第三章 总体结构及视频处理单元设计

3.1 微投功能需求分析

3.2 微型投影仪总体结构

3.3 视频信号处理单元方案设计

3.4 本章小结

第四章 硬件平台设计

4.1 硬件平台总体设计

4.2 接口及解码电路设计

4.3 FPGA电路设计

4.4 ARM平台连接设计

4.5 微投板PCB绘制

4.6 本章小结

第五章 视频处理单元功能实现

5.1 总体模块结构

5.2 各模块详细设计

5.3 全局电源管理设计

5.4 本章小结

第六章 测试与分析

6.1 测试平台

6.2 测试步骤及结果分析

6.3 本章小结

第七章 总结与展望

致谢

参考文献