CN111656780B - 半导体装置、显示装置、图形处理器、电子设备、图像处理方法 - Google Patents

半导体装置、显示装置、图形处理器、电子设备、图像处理方法 Download PDF

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Abstract

半导体装置(300)的视频输入接口(302)接收数字视频信号。解码器(304)在被包含在数字视频信号的活动区域内且未在显示面板显示的消隐区域中，提取以RGB数据的格式所映射的包指令(S3)，解码包指令(S3)。处理部(306)执行与包指令(S3)对应的处理。

Description

半导体装置、显示装置、图形处理器、电子设备、图像处理方法
技术领域
本发明涉及具有数字视频信号的接口的半导体装置。
背景技术
图1是图像显示系统的框图。图像显示系统100R包括：液晶面板或有机EL面板等的显示面板102、栅极驱动器104、源极驱动器106、图形处理器110、微控制器112以及时序控制器200。图形处理器110生成应在显示面板102显示的视频数据。该视频数据所包含的像素(RGB)数据以串行方式被传送给时序控制器200。
时序控制器200接收视频数据，生成各种控制/同步信号。栅极驱动器104与来自时序控制器200的信号同步地依次选择显示面板102的扫描线LS。另外，RGB数据被供给至源极驱动器106。
时序控制器200主要包括接收电路202、发送电路204、逻辑电路210。接收电路202从图形处理器110以串行方式接收视频数据。逻辑电路210根据接收电路202接收的视频数据，生成控制/同步信号。发送电路204将控制信号或视频数据输出给栅极驱动器104及源极驱动器106。
接口电路212是为了从外部控制时序控制器200而设置的。例如，接口电路212是I2C(Inter IC)接口或SPI(Serial Peripheral Interface：串行外设接口)，能够从微控制器112(或图形处理器)接入。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开平6-317782号公报
专利文献2：日本国特开2002-169524号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
在图1的图像显示系统100R中，存在想要检查时序控制器200是否正常工作的需求。在该检查中利用接口电路212的情况下，如果提高检查的频率，则微控制器112(或图形处理器)的负载增大。
在HDMI(注册商标)(High-Definition Multimedia Interface：高清晰度多媒体接口)标准或DisplayPort标准下，1帧之中，在活动区域外的空白期间，可以从图形处理器110对接收电路202发送控制信号。因此，能够设计时序控制器200，使得可以利用这些控制信号，从外部检查时序控制器200的状态。
但是，关于控制信号，对于每个视频接口的标准(HDMI标准或DipslayPort标准)规定了固有的规格(协议)。另一方面，时序控制器200需要按照每个视频接口的标准使产品系列一致。因此，时序控制器的设计时，需要针对相应的视频接口的标准变更协议，时序控制器200的通用性、使用性降低。
图形处理器110也是同样的，需要按照视频接口的标准变更控制信号的协议。
本发明是鉴于相关课题而提出的，其一方案的例示性的目的之一在于提供一种不受视频接口的标准的影响而控制具有时序控制器等的视频接口的半导体装置的技术。
用于解决技术问题的方法
本发明的一方案涉及半导体装置。半导体装置包括：视频输入接口，接收数字视频信号；解码器，在被包含在数字视频信号的活动区域内且不在显示面板显示的消隐区域中，提取以RGB数据的格式所映射的包指令，解码包指令；以及处理部，执行与包指令对应的处理。
本发明的另一方案为图形处理器。该图形处理器包括：编码器，在被包含在数字视频信号的活动区域内且未在显示面板显示的消隐区域中，以RGB数据的格式，映射包指令；以及视频输出接口，发送数字视频信号。
本发明的又一方案为图像处理方法。该方法包括：在图形处理器中，生成数字视频信号的步骤；在图形处理器中，在被包含在数字视频信号的活动区域内且不在显示面板显示的消隐区域中，以RGB数据的格式，映射包指令的步骤；从图形处理器发送数字视频信号的步骤；接收数字视频信号的步骤；在被包含在数字视频信号的活动区域内且未在显示面板显示的消隐区域中，提取以RGB数据的格式所映射的包指令，解码包指令的步骤；以及执行与包指令对应的处理的步骤。
另外，使以上构成要素任意组合而成的发明、或使本发明的表现在方法、装置等之间变换所得的发明作为本发明的方案也是有效的。
而且，该项目(用于解决课题的手段)的记载并不在于说明本发明的不可或缺的全部特征，因此，所记载的这些特征的子组合也可作为本发明。
发明效果
根据本发明的一方案，可以使用视频接口从外部控制具有视频接口的半导体装置。
附图说明
图1是图像显示系统的框图。
图2是示出具有实施方式的半导体装置的图像显示系统的基本结构的框图。
图3是说明1帧的数字视频信号的图。
图4是说明数字视频信号的传送的图。
图5的(a)～(d)是说明包指令BDP-cmd的映射的一个示例的图。
图6的(a)、(b)是示出包映射的具体示例的图。
图7是示出消隐数据行的格式的一个示例的图。
图8的(a)是示出与错误检查用的指令对应的半导体装置的图，图8的(b)是说明错误检查的图。
图9是示出与图像比较用的指令对应的半导体装置的图。
图10是示出与状态检查用的指令对应的半导体装置的图。
图11的(a)～(d)是示出半导体装置的具体应用的图。
具体实施方式
(实施方式的概要)
本说明书所公开的一实施方式涉及半导体装置。半导体装置包括：视频输入接口，接收数字视频信号；解码器，在被包含在数字视频信号的活动区域内且未在显示面板显示的消隐区域中，提取以RGB数据的格式所映射的包指令，解码包指令；以及处理部，执行与包指令对应的处理。通过这样的方式，在视频帧中设置消隐区域，通过将包指令映射到消隐区域所包含的RGB数据中，能够以不受视频接口的标准影响的通用格式，控制半导体装置。
例如利用包指令，可进行错误检查、图像比较、状态检查。
(错误检查)
处理部可以包括：计算部，当包指令包含第一指令时，针对数字视频信号的规定区域或者第一指令包含的参数所指定的区域所包含的RGB数据，计算检查用值；以及第一比较器，将在计算部中得到的检查用值与第一指令所包含的检查用值的期待值进行比较。通过这样的方式，可以检查是否正常地传送数字视频信号。
检查用值可以通过CRC(Cyclic Redundancy Checking：循环冗余校验)或校验和来计算。
(图像比较)
处理部可以包括：存储器，保持基准图形数据，其记述数字视频信号所可包含的规定图像；以及第二比较部，当包指令包含第二指令时，将数字视频信号的规定区域或者第二指令包含的参数所指定的区域中所包含的图像与规定图像进行比较。当数字视频信号中包含反复相同的规定图像(图形、图案、图标、文字)时，预先将规定图像的信息提供至半导体装置侧，通过在半导体装置侧使其相比较，可以检查是否正常地传送了数字视频信号。
(状态检查)
半导体装置也可以包括存储规定的参数的寄存器。处理部也可以包括第三比较器，当包指令包括第三指令(状态检查)时，第三比较器将寄存器的值与第三指令所包含的寄存器的值的期待值进行比较。由此，可以判断半导体装置的状态是否与生成数字视频信号的处理器期待的状态一致。
可以将处理部的处理结果作为中断请求(IRQ：Interrupt Request)输出至外部。该情况下，相比于寄存器访问，能够降低硬件的负载。
也可以将处理部的处理结果写入可从外部访问的寄存器中。
半导体装置也可以是时序控制器。或者半导体装置也可以是具有时序控制器和源极驱动器的功能的单片驱动器。或者半导体装置也可以是电桥电路。电桥电路可以具有将某个视频接口标准的视频信号转换为另一视频接口标准的视频信号的功能、将视频信号分配给多个系统的功能、从多个系统的视频信号选择一个视频信号的功能的至少之一。
(实施方式)
以下，基于优选实施方式，参照附图对本发明进行说明。对于各附图所示的相同或同等的构成要素、部件、处理标注相同的附图标记，并适当省略重复的说明。另外，实施方式是例示而非限定发明的内容，并非实施方式中所记载的全部特征及其组合都是发明的本质特征。
在本说明书中，所谓“部件A和部件B连接的状态”，除了部件A和部件B物理性地直接连接的情况以外，还包括部件A和部件B经由不会对电连接状态造成影响的或者不妨碍功能的其他部件而间接连接的情况。
同样地，所谓“部件C被设置在部件A和部件B之间的状态”，除了部件A和部件C、或部件B和部件C直接连接的情况以外，还包括经由不会对电连接状态造成影响的或者不妨碍功能的其他部件而间接连接的情况。
图2是示出具备实施方式的半导体装置300的图像显示系统100的基本结构的框图。图像显示系统100包括半导体装置300及图形处理器400。
图形处理器400是GPU(Graphics Processing Unit：图形处理单元)等，生成视频数据。图形处理器400包括图像处理部402、视频输出接口404、编码器406。图像处理部402生成应在显示面板(未图示)显示的视频数据S1。视频输出接口404包括遵循HDMI标准、DisplayPort标准或DVI(Digital Visual Interface：数字图像接口)标准的发送器，将包含视频数据S1的数字视频信号S2以串行方式发送给半导体装置300。
在本实施方式中，除视频数据S1之外，能够将包指令S3以被包含在数字视频信号S2中的形式从图形处理器400发送给半导体装置300。
图3是说明1帧的数字视频信号500的图。数字视频信号500包括活动区域(ActiveVideo Region：有效视频区域)510和其以外的消隐区域(Blanking Region)520。消隐区域520包括垂直消隐区域522和水平消隐区域524。
在1帧的总行数中，垂直消隐区域522相当于前端的几行。在1行的总像素数中，水平消隐区域524相当于前端的几像素。
在本实施方式中，活动区域510包括应在显示面板显示的(换言之应向用户提示)显示区域512、不在显示器中显示的(换言之不向用户提示的)区域(消隐区域)514。在图3中，将活动区域510中的前头的两行分配给消隐区域514。将该两行称为消隐数据行516。
将视频数据S1以RGB格式映射在显示区域512中。与其同样地，将包指令S3以RGB格式映射在消隐区域514中。
图4是说明数字视频信号500的传送的图。在传送数字视频信号500的1帧期间中的、与垂直消隐区域522对应的期间中，使垂直消隐信号VBlank激活(assert)(高)。如果使垂直消隐信号VBlank失效(低)，则相当于活动区域510的有效行的传送开始。
若使垂直消隐信号VBlank失效(低)，则传送位于活动区域510的前头的消隐区域514所包含的消隐数据行516。接着，传送显示区域512所包含的显示行518。在传送有效像素的期间，数据使能信号DE(或VDE)被激活(高)。各行516、518中包含多个像素数据530，各像素数据包含RGB数据。
返回图2。编码器406将包指令S3以RGB数据的格式映射在与消隐区域对应的消隐数据行516中。视频输出接口404将包含视频数据S1和包指令S3的数字视频信号S2发送给半导体装置300。
半导体装置300是具有可以接收来自图形处理器400的数字视频信号S2的视频输入接口的各种设备，其种类并不特别限定。
半导体装置300包括视频输入接口302、解码器304、处理部306。视频输入接口302接收数字视频信号S2。解码器304对数字视频信号S2的消隐数据行，提取以RGB数据的格式所映射的包指令S3，并解码包指令S3。处理部306执行与解码器304提取的包指令S3对应的处理。视频输入接口302接收的数字视频信号S2中，视频数据S1被供给至图像处理部308。图像处理部308对视频数据S1执行半导体装置300所要求的处理。
图5的(a)～(d)是说明包指令BDP-cmd的映射的一个示例的图。图5的(a)中示出包指令BDP-cmd的基本格式。包指令BDP-cmd包括头部(HEADER)和数据(DATA)。头部中包含表示指令的种类的控制标识符(CTL-ID)和指令长度(CTL-LENG)。数据中包含控制数据(CTL-DATA)。例如对控制标识符、指令长度分配8比特。控制数据(CTL-DAT)具有与指令长度(CTL-LENG)示出的值相应的比特数，为例如16×(CTL-LENG+1)。
如图5的(b)所示，图5的(a)的包指令BDP-cmd被作为RGB数据映射。例如对第一像素的RGB数据(R0，G0，B0)，映射包指令BDP-cmd的头部所包含的比特。对第二像素的RGB数据(R1，G1，B1)和第三像素的RGB数据(R2，G2，B2)，映射包指令BDP-cmd的数据所包含的比特。
在接收侧，为了验证是否正确地接收了包指令而附加CRC比特。图5的(c)示出附加了CRC(循环冗余校验)用的数据的像素数据(称为BDP像素)。将CRC数据映射到BDP像素的第四像素以后的RGB数据(R3，G3，B3)。需要说明的是，CRC数据是用于检查是否正确地传送了包指令S3的数据，不可与后述的利用包指令的检查相混同。
如图5的(d)所示，图5的(c)的BDP像素被存储在插槽(Slot)中。插槽中包含同步像素(Sync-pixel)、BDP像素和空白数据(Blank)。
图6的(a)、(b)是示出包映射的具体示例的图。头部的控制标识符(CTL-ID)、指令长度(CTL-LENG)分别为8比特，合计为16比特。
另外，数据中包含DAT0(4比特)、DAT1(13比特)、DAT2(13比特)、RSV(2比特)，合计为32比特。被分配给DAT0、DAT1、DAT1、RSV的参数按照每个指令的种类确定即可。
图6的(a)示出18bpp(bit per pixel：比特每像素)，即RGB分别为6比特的情况。头部所包含的16比特被左对齐地分配给R0、G0、B0的18比特。当然也可以右对齐地分配。
另外，数据所包含的32比特被左对齐地分配给第二、三像素的R1、G1、B1、R2、G2、B2的36比特。
例如CRC用的数据可以在映射头部和数据后，R、G、B分别分开计算。在该示例中设为使用CRC16。将针对R(G、B)所算出的CRC值作为CRC16-R(CRC16-G、CRC16-B)。R、G、B各自的CRC数据为16比特，合计包含48比特。它们被映射到第四至第六像素(54像素)。
图6的(b)示出24bpp的例子。CRC用的数据被分配给第四像素(R3，G3，B3)及第五像素(R4，G4，B4)。
图7是示出消隐数据行的格式的一个示例的图。消隐数据行的条数例如可以是最大能够扩展到7条。还可以在同一行、或者多行中存储相同的指令，在该情况下，可以提高冗余性。
定期地将同步像素(Sync-pixel)插入到消隐数据行中。例如同步像素具有1像素的固定长度。
最初的同步像素配置在消隐数据行的前端，其以后，可以以规定周期(例如32像素周期)插入。将同步像素至下一同步像素定义为插槽(slot)。插槽数为一帧中最大包数。BDP像素从同步像素的下一像素开始。此外，在行的中间，可以存在没有存储BDP像素的插槽。在不能检测到前端的同步像素的情况下，在接收侧，可以废弃该帧的消隐数据行的解码。在不能检测其以后的中间的同步像素的情况下，可以废弃该插槽的解码。
接收侧的解码器可以将同步像素的检测失败的插槽编号存储在可以从图形处理器400访问的寄存器中。由此，图形处理器400可以通过寄存器读取而知道产生了错误的插槽编号。
此外，通过准备两种(或其以上)的同步像素，还可以跨越多个插槽地存储长的BDP像素。
根据实施方式，可以在视频帧中设置消隐区域，通过将包指令映射到消隐区域所包含的RGB数据中，以不依赖于视频接口的标准的通用格式，来控制半导体装置300。
接着，具体说明包指令的例子。
(错误检查)
图8的(a)是示出与错误检查用的指令对应的半导体装置300A的图。图8的(a)的处理部306A对应于错误检查用的第一指令。处理部306A包括计算部310、第一比较器312。包指令BDP-cmd包含第一指令(错误检查指令)时，计算部310针对数字视频信号(视频数据S1)的规定区域、或者第一指令包含的参数所指定的区域所包含的RGB数据，计算检查用值。在该例子中，设为使用CRC。第一指令的数据部分中含有检查用值的期待值。第一比较器312将计算部310的计算值CALC与第一指令所包含的期待值EXP进行比较。
图8的(b)是说明错误检查的图。在该例子中，消隐数据行516中包含三个第一指令RX_ICRC0～RX_ICRC2，将三个区域指定为检查对象。各指令RX_ICRC#(#＝0，1，2)的数据部分中分别包含指定作为对象的区域的RGN#的参数和CRC的期待值EXP#。
通过支持该错误检查的指令，能够判断是否正确地传送了帧。处理部306A将比较结果作为中断请求IRQ输出至外部。例如当检测到错误时通过对图形处理器400施加中断，可以防止每次检查(每帧)的寄存器接入的发生，从而能够减轻负载。
此外，在检查用值的计算中，可以使用校验和等的其他方式代替CRC(CyclicRedundancy Checking：循环冗余校验)。另外，也可以设定为通过一个第一指令就能够指定多个区域。
(图像比较)
图9是示出与图像比较用的指令对应的半导体装置300B的图。图9的处理部306B对应于图像比较用的第二指令。处理部306B包括存储器320和第二比较部322。
在影像中重复产生相同的图像(图形、图案、图标、文字)。因此，将重复使用的规定图像规定为标准图形，将记述规定图像的基准图形数据预先存储在存储器320中。基准图形数据可以在半导体装置300的启动时从外部读取，也可以是半导体装置300非易失性地保持。
当包指令BDP-cmd包含第二指令时，第二比较部322将数字视频信号(视频数据S1)的规定区域所包含的图像与出存储器320的基准图形数据再现出的规定图像(即期待值)进行比较。将比较结果作为中断请求IRQ输出。
在规定图像产生的位置因每帧而不同的情况下，第二指令的数据部分中包含指定发生位置的参数即可。
这样，在数字视频信号中包含重复相同的规定图像(图形、图案、图标、文字)的情况下，预先将规定图像的信息提供给半导体装置侧，通过在半导体装置侧使其相比较，可以检查是否正常地传送了数字视频信号。
(状态检查)
图10是示出与状态检查用的指令对应的半导体装置300C的图。处理部306C对应于状态检查用的第三指令。处理部306C包括寄存器330和第三比较部332。
寄存器330中存储有表示半导体装置300的状态的参数。参数表示的状态并不受特别的限定。
当包指令BDP-cmd包含第三指令(状态检查)时，第三比较部332将寄存器320的值与第三指令所包含的寄存器的值的期待值进行比较。第三指令的数据部分可以包含作为检查对象的寄存器的地址，第三比较部332可以访问所指定的地址，将该值与期待值进行比较。
由此，可以检查半导体装置300C的状态是否成为图形处理器400期待的状态。
图11的(a)～(d)是示出半导体装置300的具体应用的图。在图11的(a)中，半导体装置300为时序控制器200。时序控制器200接收来自图形处理器400的数字视频信号S2，控制栅极驱动器104和源极驱动器106。
在图11的(b)中，半导体装置300为桥芯片(bridge chip)120。桥芯片120被设置在图形处理器400和时序控制器200之间，作为图形处理器400的输出接口与时序控制器的输入接口的桥接。
在图11的(c)中，半导体装置300为桥芯片130。桥芯片130将来自图形处理器400的视频信号分支给多个系统。桥芯片130也可以向多个系统分配与所输入的视频信号相同的视频信号。或者，桥芯片130也可以将所输入的视频信号分割成多个区域(画面)，分配给多个系统。
在图11的(d)中，半导体装置300是单片驱动器140。单片驱动器140具有时序控制器的功能和显示器驱动器(源极驱动器)的功能。
图11的(a)～(d)的图像显示系统可以使用在以车载用显示器或医疗用显示器、电视、PC用显示器为代表的各种显示装置中。或者，图像显示系统也可以内置于笔记本电脑或平板终端、智能手机、数码相机或数码摄像机等的电子设备中。
以上，基于实施方式对本发明进行了说明。本领域技术人员应当理解：该实施方式是例示，在所述各构成要素或各处理过程的组合中可能会存在各种变形例，这些变形例也属于本发明的范围。以下，对这些变形例进行说明。
在图8～图10中，将处理部306的处理结果作为中断请求输出，但并不限定于此。也可以将处理结果存储在可从外部访问的寄存器中。
半导体装置300也可以以实施方式中说明的三个指令中支持两个以上的方式进行安装。另外，指令的种类并不限定于所例示的，可以定义各种命令或处理。
基于实施方式，使用具体的语句对本发明进行了说明，但实施方式仅表示本发明的原理和应用，对于实施方式，在不脱离权利要求书所规定的本发明的思想的范围内，认可许多变形例及配置的变更。
附图标记说明
100 图像显示系统
102 显示面板
104 栅极驱动器
106 源极驱动器
300 半导体装置
302 视频输入接口
304 解码器
306 处理部
310 计算部
312 第一比较器
320 存储器
322 第二比较部
330 寄存器
332 第三比较部
400 图形处理器
402 图像处理部
404 视频输出接口
406 编码器
500 数字视频信号
510 活动区域
512 显示区域
514 消隐区域
516 消隐数据行
518 显示行
520 消隐区域
522 垂直消隐区域
524 水平消隐区域
530 像素数据
S1 视频数据
S2 数字视频信号
S3 包指令
工业上的可利用性
本发明涉及具有数字视频信号的接口的半导体装置。

Claims (11)

1.一种半导体装置，其特征在于，包括：
视频输入接口，接收数字视频信号；
解码器，在被包含在所述数字视频信号的活动区域内且不在显示面板显示的消隐区域中，提取以RGB数据的格式所映射的包指令，解码所述包指令；以及
处理部，执行与所述包指令对应的处理，
所述处理部包括：
存储器，存储所述数字视频信号包含的规定图像的基准图形数据；以及
第二比较部，当所述包指令包含第二指令时，将所述数字视频信号的规定区域、或者所述第二指令所包含的参数指定的区域所包含的图像与所述规定图像进行比较，
所述半导体装置还包括存储规定的参数的寄存器，
所述处理部包括第三比较器，当所述包指令包含第三指令时，所述第三比较器将所述寄存器的值与所述第三指令所包含的所述寄存器的值的期待值进行比较。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述处理部包括：
计算部，当所述包指令包含第一指令时，针对所述数字视频信号的规定区域、或者所述第一指令所包含的参数指定的区域中所包含的RGB数据，计算检查用值；以及
第一比较器，将在所述计算部所得到的所述检查用值与所述第一指令所包含的所述检查用值的期待值进行比较。
3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，
通过CRC(Cyclic Redundancy Checking：循环冗余校验)或通过校验和来计算所述检查用值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
将所述处理部的处理结果作为中断请求输出至外部。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
将所述处理部的处理结果写入能够从外部访问的寄存器。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述半导体装置是时序控制器。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述半导体装置是具有时序控制器和源极驱动器的功能的单片驱动器。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述半导体装置是电桥电路。
9.一种显示装置，其特征在于，包括：
权利要求1至8中任一项所述的半导体装置。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
权利要求1至8中任一项所述的半导体装置。
11.一种图像处理方法，其特征在于，包括：
在图形处理器中，生成数字视频信号的步骤；
在图形处理器中，在被包含在所述数字视频信号的活动区域内且不在显示面板显示的消隐区域中，以RGB数据的格式映射包指令的步骤；
从图形处理器发送包含所述包指令的数字视频信号的步骤；
接收所述数字视频信号的步骤；
在被包含在所述数字视频信号的活动区域内且未在显示面板显示的消隐区域中，提取以RGB数据的格式所映射的包指令，解码所述包指令的步骤；以及
执行与所述包指令对应的处理的步骤，
其中，所述图像处理方法还包括如下步骤：
当所述包指令包含第二指令时，将所述数字视频信号的规定区域、或者所述第二指令所包含的参数指定的区域所包含的图像，与基于存储器中的基准图形数据再现出的规定图像进行比较，
当所述包指令包含第三指令时，将存储规定的参数的寄存器的值与所述第三指令所包含的所述寄存器的值的期待值进行比较。
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