ST6378彩电控制微处理器的特点及应用-家电-数据之家

【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	地	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。

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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。

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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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