提升汽車儀表圖像的芯片方案

摘要：本文簡要介紹了汽車儀表顯示的發展趨勢，并對東芝TMPR46X（Capricorn-Bt）的功能進行了剖析。本文網絡版地址http：//www.eepw. com.cn/article/256087.htm

關鍵詞：汽車儀表；顯示；圖像

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2014.7.003

引言

近年來，越來越多的半導體廠商將汽車作為一個重要應用出口，加以重視，而且，隨著蘋果、谷歌等加入汽車生態系統，未來汽車電子應用會呈現爆發式增長。車載儀表顯示作為汽車電子非常重要的應用，也是很多汽車廠商打造差異化的關注點。

不少半導體廠商都已經推出了汽車顯示控制I C，力圖打造更多功能給駕乘者帶來更好的用戶體驗。東芝從2002年就已經開始推出用于汽車儀表顯示的控制IC，從第一代的TX3916AF、TX4961X BG（Capr icor n-M）到TMPR460/461/462/463XBG（Capricorn-Bt），再到現在正在研發中的TZ系列，顯示維度也開始由2D向3D過渡。東芝的汽車顯示控制器設計用于提供顯示儀表盤應用，這些控制器在一個單一的芯片上集成了CPU、圖形引擎、和各種接口，而且東芝也開發了具有步進馬達控制器（可控制模擬儀表）的汽車顯示控制器。

2 TMPR46X（CapricornBt）的優勢

Capricorn-Bt系列是東芝目前比較成熟的解決方案，可以減輕車廠日益嚴重的成本壓力，并滿足未來新能源汽車的需求。此系列產品采用ARM Cortex-R4內核，主頻達到300MHz，具有定時和存儲數據保護功能，內置高性能安全編碼譯碼功能，3路CAN接口，2路UART接口，2路SPI接口，支持5路步進電機控制，2個獨立圖像輸出控制器，時鐘全自動校準，2D圖像加速器（可以做到2.5D的效果）。而T M P R 4 6 1（C a p r i c o r n -Bt1）擁有外置的Flash，TMPR462/3/4（CapricornBt2/3/4）擁有內置的4M、8M、16M Flash。

2.1 屏幕分辨率

現在市場上的全虛擬儀表的屏幕分辨率一般是1280×480或者是1440×560，而TMPR46X（CapricornBt）系列的屏幕分辨率可以達到4095×2047，由于它的分辨率比較高，虛擬表都能支持、覆蓋。而且在成本方面，相對來說也是比較低的。也就是說，如果有不同尺寸的屏幕需求，客戶不需要在IC上做任何改變，只需要換上相應屏就可以，支持的屏幕尺寸可以從5寸到12.3寸，甚至是15寸也可以。這樣就相當于在一個通用的平臺上設計很多產品，從而可以在很大程度上降低研發成本，節約開發時間。

2.2 圖像引擎

Capricorn-Bt系列還可以支持內置和外置的SDRAM和LPDDR，Flash。該圖像引擎里包含貼圖引擎、畫圖引擎、旋轉引擎、變形引擎。其中，市場上比較常見的是貼圖引擎和畫圖引擎，這類引擎同行都有。但是在畫圖引擎方面，Capricorn-Bt有獨特的亮點，東芝將其精確到了1/16的像素，而其他廠商是以一個像素為最小單元。這樣采用Capricorn-Bt就能夠使圖像顯示更加細膩，大大減小鋸齒感。

2.4 變形引擎

還有一個重要應用就是變形引擎，可以對后視鏡和前視鏡的校正。一般后視鏡都是魚眼鏡頭，成像之后它是一個扭曲的圖像，如果想讓它顯示平直就需要用到變形引擎功能了。圖像通過TMPR46X的變形引擎，能夠將扭曲的圖像變成一個平直的圖像或將一個平直的圖像變成扭曲的圖像，它的特點在于變形是實時的，不需要MCU運算，由硬件來完成。這樣可以降低開發難度。

Capricorn-Bt變形引擎（如圖2）的靈活性非常高，可以任意地變形，都是由硬件完成，而且具有顏色校正功能，比如對亮度、色度、對比度進行提升，可以對整個顏色的通道進行替換。

2.5 視頻智能捕捉

關于視頻智能捕捉功能，camera（攝像頭）輸入的圖像是數字格式，Capricorn-Bt的特點是最高可支持圖像的分辨率為2048×1024，存儲的RAM是1024×512。對于視頻的捕捉，可以從視頻捕捉的圖像中直接截取其中的一部分，然后進行放大或者縮小，這個過程不需要軟件來參與，也是由硬件來完成。

2.6 多碼流同時解碼

Capricorn-Bt還支持多碼流同時解碼，支持兩個解碼器，其中一個叫PNG解碼器，PNG解碼對壓縮圖像非常有優勢，一個WVGA的圖像沒有壓縮時，可能達到1.5M，如果經過PNG壓縮以后，可以壓縮80%的容量。這樣可以節省RM和FLASH的空間，進而可以降低成本。另一個叫RLE壓縮方式，RLE是無損壓縮，能達到很大的壓縮比例，對節約FLASH成本也極具優勢。

2.7 失真協調

現在，為了節約開發成本，加快產品上市時間，很多的產品都會打造一個開發平臺，而且平臺型開發就意味著工程師所有的產品都是以最高的標準來進行設計。但是，如果工程師要做一些低端產品，就可能需要用到666屏或565屏，此時，由于圖像的低位缺失，會造成失真現象（圖3左側圖片顯示），東芝的車載儀表控制平臺的dither插件可以進行失真協調（圖3右側圖片顯示），保證在平臺上開發的產品在高中低端領域均會有出色的顯示效果。

3 市場

目前，東芝半導體的Capricorn-Bt系列車載儀表控制芯片在全球范圍內的銷售已經超過了1千萬片，其中40%來自歐洲市場，包括寶馬5、6、7系產品都在使用。