CN114090500B - 一种全通式图像处理soc芯片及图像处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全通式图像处理SOC芯片及图像处理方法，全通式图像处理SOC芯片包括MIPI RX模块、MIPI TX模块、MCU单元、帧内存、影像处理内核、接口处理模块以及电源管理模块；SOC芯片接入主板和显示屏之间，对主板发送的MIPI DSI显示和触摸信号进行解析处理，帧内存为高速MIPI数据缓存和影像处理缓存，通过影像处理内核对图像进行缩放处理，实现对可匹配屏幕提供了更多的选择性，使显示屏选择价格比较低的驱动芯片，有效降低整体屏幕解决方案的成本。

Description

一种全通式图像处理SOC芯片及图像处理方法

技术领域

本发明涉及电子数据信号处理技术领域，特别是涉及一种全通式图像处理SOC芯片及图像处理方法。

背景技术

现有技术中，移动设备（如手机或平板电脑等）主板和显示模组之间通常为原厂家一对一配套搭配，特定主板对应原厂指定型号的显示屏。显示模组损坏通常需要重新搭配指定型号的模组。如附图1所示，目前市场上通常采用的旁路式解决方案因只能被动的监测，并不能对主机发送的视频数据进行修改，具有很大的局限性。

为满足不同客户的差异化需求，本发明提出了一种全通式图像处理SOC芯片及图像处理方法，相对于旁路式解决方案，可以适配更多种类的手机和屏幕，支持调变分辨率，支持Commad mode转Video mode，实现了驱动成本降低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种全通式图像处理SOC芯片及图像处理方法，解决现有技术主板适配显示模组的问题，降低驱动成本。

为解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供一种全通式图像处理SOC芯片，包括：

所述全通式图像处理SOC芯片包括 MIPI RX模块、 MIPI TX模块、MCU单元、帧内存、影像处理内核、接口处理模块以及电源管理模块；

所述MIPI RX模块接收并解析高速串行MIPI数据，并转换为并行数据，将所述并行数据写入帧内存；

所述MIPI TX模块将影像处理后的并行数据转为串行高速MIPI数据并输出；

所述MCU单元与所述影像处理内核模块配合处理图像缩放适配，与所述接口处理模块处理侦测算法及触摸转码功能，同时进行流程控制；

所述接口处理模块，对主板的SPI或I2C的输出数据进行协议转换以实现触摸转码功能；

所述帧内存为高速MIPI数据缓存和影像处理内核进行图像数据处理提供缓存，当所述MIPI RX模块接收到高速串行数据时转换为并行数据存入帧内存；

所述影像处理内核配合所述MCU单元使图像符合所接手机屏幕显示区域的大小；

所述电源管理模块，提供电压输出。

进一步地，所述MCU单元根据主机和屏幕驱动模块的接口类型选择不同的接口类型，同时通过解析收到的主机指令通过接口处理模块对显示屏驱动模块进行操作。

进一步地，所述影像处理内核在原有图像像素的基础上在像素点之间对图像进行缩放处理，当主机输出的显示分辨率大于所配套屏幕显示分辨率时，采用下采样将图像缩小后再输出；当主机输出的显示分辨率小于所配套屏幕显示分辨率时，采用上采样对原图像进行适度放大。

进一步地，所述MIPI RX模块、MIPI TX模块均是标准四通道的高速串行MIPI DSI接口，最高速率1.5G bps，支持高速和低速工作模式。

进一步地，所述接口处理模块包括串行外设接口、通用输入输出接口以及PWM脉冲宽度调制接口。

进一步地，所述接口处理模块通过所述MCU单元的控制，实现初始化配置、触摸转码、PWM亮度调节。

进一步地，所述电压管理模块内置设置，根据SOC芯片内部各模块电压规格，提供不同的电压输出。

第二方面，本发明还提供了一种图像处理方法，包括：

S201，MIPI DSI图像数据通过串行MIPI总线输出到MIPI RX接口模块，所述MIPIRX接口模块将图像数据转换为并行数据写入帧内存；

S202，影像处理内核从所述帧内存调取MIPI DSI图像数据并解析，分离图像数据和控制数据，对图像进行缩放处理；

S203，MCU单元读取控制指令，根据不同的控制类型对屏幕驱动控制模块进行操作，实现屏幕驱动控制。

进一步地，所述步骤S203具体为，所述MCU单元读取MIPI DSI指令数据进行相应的控制，并根据不同的控制类型通过串行外设接口对屏幕驱动控制模块进行操作，实现主板对屏幕驱动的控制。

进一步地，所述方法还包括触摸转码，具体流程为：

S301，触摸屏幕，当屏幕驱动检测到屏幕被触摸时生成触摸数据；

S302，发送标志信号至MCU单元的第二通用输入输出接口中断管脚；

S303，MCU单元进入第二通用输入输出接口中断服务程序，通过SPI或I2C接口读取触摸数据，并对所述触摸数据进行格式转换；

S304，所述MCU单元触发第一通用输入输出接口发送标志信号给主板；

S305，所述主板通过SPI或I2C接口读取MCU单元格式转换后的触摸数据。

本发明提供了一种全通式图像处理SOC芯片及图像处理方法，SOC芯片接入主板和显示屏之间，对主板发送的MIPI DSI显示和触摸信号进行解析处理，帧内存为高速MIPI数据缓存和影像处理缓存，通过影像处理内核对图像进行缩放处理，实现对可匹配屏幕提供了更多的选择性，使显示屏选择价格比较低的驱动芯片，有效降低整体屏幕解决方案的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中旁路式解决方案示意图；

图2是本发明全通式图像处理SOC芯片结构示意图；

图3是本发明图像处理方法流程图；

图4是本发明全通式图像处理SOC芯片使用示意图；

图5是本发明主板对屏幕驱动控制示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提出了一种全通式图像处理SOC芯片，所述SOC芯片作为主板和显示模组之间的专用桥接芯片，其内置1.5G MIPI RX模块， 1.5G MIPI TX模块、MCU单元、帧内存、影像处理内核、接口处理模块、LDO电源管理模块。支持C语言软件编程、可以通过程序更新的方式支持不同的显示模组，本发明还提供了一种高适配性的可桥接手机显示屏与主板的图像处理方法，用以解决各类型主板搭配不同显示屏幕的问题，相对于旁路式解决方案，适配性更强，可以满足更多型号主机和屏幕的匹配，为客户提供更多的选择。

具体地，一方面，本发明提供了一种全通式图像处理SOC芯片，如附图2所示，所述SOC芯片桥接显示模组和主板；

所述SOC芯片包括：MIPI RX模块，MIPI TX模块、MCU单元、帧内存、影像处理内核、接口处理模块、电源管理模块；

其中，所述MIPI RX模块、MIPI TX模块分别为1.5G MIPI RX模块、1.5G MIPI TX模块。

所述MIPI RX模块是标准四通道的高速串行MIPI DSI接口，最高速率1.5G bps，支持高速和低速工作模式。MIPI RX模块功能为接收并解析高速串行MIPI数据，并转换为并行数据，将所述并行数据写入帧内存。

所述MIPI TX模块是标准四通道的高速串行MIPI DSI接口，最高速率1.5G bps，支持高速和低速工作模式。MIPI TX模块功能为将影像处理后的并行数据转为串行高速MIPI数据并输出。

所述MCU单元（Microcontroller Unit，微控制单元）与所述影像处理内核模块配合处理图像缩放适配，与所述接口处理模块处理侦测算法及触摸转码功能，同时进行流程控制；本发明的MCU单元支持定制化的转码协议、可移植运行库。

具体地，MCU单元与所述影像处理内核模块配合处理图像缩放适配为，MCU单元根据主机图像信号的尺寸大小和所搭配的屏幕的尺寸，计算出所需要的缩放比例参数，并设置到影像处理内核模块。

进一步地，所述MCU单元通过串行外设接口读取触控芯片触控坐标数据，进行格式转换为主板识别的数据格式，触发主板中断，主板通过串行外设接口读取转换后的触控数据，实现触摸转码。触摸转码的功能是将屏幕触摸数据包转换成主板可以识别的格式，以使所用屏幕支持手机的触摸功能。

所述接口处理模块，在MCU控制下，对主板的SPI或I2C的输出数据进行协议转换以实现触摸转码功能。需要说明的是，本发明的接口处理模块包括SPI/I2C等串行外设接口以及GPIO通用输入输出接口，以及PWM脉冲宽度调制接口。提供SPI/I2C/PWM/GPIO等接口协议的实现，通过MCU单元的控制，实现初始化配置，触摸转码，PWM亮度调节，中断接收等功能。所述MCU单元根据主机和屏幕驱动模块的接口类型选择不同的接口类型，同时通过解析收到的主机指令通过接口处理模块对显示屏驱动模块进行操作。主机与MCU单元之间通过SPI总线相连接，所述MCU单元与显示屏驱动模块之间通过I2C接口总线连接为例，描述实现触摸转码过程。具体地，所述MCU单元上电后，通过I2C接口对显示屏驱动模块进行配置，显示屏驱动收到触摸事件，发送中断给MCU单元的GPIO接口中断管脚，MCU单元通过I2C读取触摸数据；所述MCU单元根据主机数据规格，对数据进行重新封包；主机通过SPI总线读取封包的触摸数据并进行处理。由此，本发明可以实现兼容不同主板和显示模组。另外，本发明所指SPI为4线全双工SPI、I2C双向半双工mater及slave通訊。

所述帧内存的主要作用为高速MIPI数据缓存和影像处理缓存。当MIPI RX模块接收到高速串行数据转为并行数据存入帧内存，同时为影像处理内核进行图像数据处理提供缓存。具体流程为图像数据-->帧内存-->图像处理-->输出，由于数据直接送出，会存在速度太快无法处理的问题，因此本发明将数据先缓存再处理，所述帧内存起数据缓存的功能。

所述影像处理内核支持下采样和上采样，MCU单元与所述影像处理内核配合使得图像符合所接手机屏幕显示区域的大小。采用内插值方法实现图像的上采样和下采用，即在原有图像像素的基础上在像素点之间采用双线性插值算法对图像进行缩放处理。当主机输出的显示分辨率大于所配套屏幕显示分辨率时，采用下采样将图像缩小后再输出。当主机输出的显示分辨率小于所配套屏幕显示分辨率时，采用上采样对原图像进行适度放大，从而可以显示在更高分辨率的显示设备上。本发明技术方案这样实施的优点是对可匹配屏幕提供了更多的选择性。

电源管理模块LDO，内置于所述SOC芯片，根据所述SOC芯片内部各模块电压规格，提供不同的电压输出。内置方式设置电源管理模块省去了外置电源转换模块，节省了电路板面积。

另一方面，本发明还提供了一种图像处理方法，如附图3所示：

S201，MIPI DSI图像数据通过串行MIPI总线输出到MIPI RX接口模块，所述MIPIRX接口模块将图像数据转换为并行数据写入帧内存；

其中，所述MIPI DSI图像数据为主板发出。

S202，影像处理内核从所述帧内存调取MIPI DSI图像数据并解析，分离图像数据和控制数据，对图像进行缩放处理；

具体地，影像处理内核解析主板发送的MIPI DSI图像数据格式，对图像数据和控制数据进行分离，同时在MCU单元配置下进行图像的缩放处理。

S203，MCU单元读取控制指令，根据不同的控制类型对屏幕驱动控制模块进行操作，实现屏幕驱动控制。当屏幕检测到触摸事件时，会发送中断，MCU单元检测到屏幕触摸中断，会进入触摸转码流程进行处理。

具体地，MCU单元读取MIPI DSI指令数据进行相应的控制，并根据不同的控制类型通过串行外设接口对屏幕驱动控制模块进行操作，实现主板对屏幕驱动的控制。本发明的芯片使用如附图4所示，主板对屏幕驱动控制如附图5所示。

更进一步第，本发明的MCU单元实现触摸转码功能的具体流程为：

S301，触摸屏幕，当屏幕驱动检测到屏幕被触摸时生成触摸数据；

S302，屏幕发送标志信号至MCU单元的 GPIO2中断管脚；

S303，MCU单元进入GPIO2中断服务程序，通过SPI或I2C接口读取屏幕触摸数据，并对所述触摸数据进行格式转换；

S304，所述MCU单元触发GPIO1发送标志信号给主板；

S305，所述主板通过SPI或I2C接口读取MCU单元格式转换后的触摸数据。

为了进一步具体说明本发明的技术方案，本发明以手机主板为例，将手机主板工作流程示例如下所示，为本发明的基于图像处理SOC芯片的图像处理方法包括：

A）手机主板发出的MIPI DSI图像显示数据输出到4通道1.5G MIPI RX模块；

B）1.5G MIPI RX模块接收数据并将数据进行串并转换后，写入帧内存；

C）影像处理内核将数据进行指令数据和图像数据分离，并将指令数据传给MCU单元。图像数据在MCU单元配置下进行重构，以适配所接的屏幕；

D）MCU单元解析指令数据，并对主机板做出回应。

本发明为手机主板与显示屏之间设计了一种图像处理SOC芯片，此模块接在主板和显示屏之间，对主板发送的MIPI DSI显示和触控信号进行解析处理，使主板支持不同类型的显示模组，同时内置电源管理模块满足不同模块的特定电压需求。同时可以使显示屏选择价格比较低的驱动芯片，因为驱动芯片在显示模组中成本占比很高，所以另外一个好处是可以有效降低整体屏幕解决方案的成本。

需要说明的是，除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利发明说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种全通式图像处理SOC芯片，其特征在于，所述全通式图像处理SOC芯片包括 MIPIRX模块、 MIPI TX模块、MCU单元、帧内存、影像处理内核、接口处理模块以及电源管理模块；

所述MIPI RX模块接收并解析高速串行MIPI数据，并转换为并行数据，将所述并行数据写入帧内存；

所述MIPI TX模块将影像处理后的并行数据转为串行高速MIPI数据并输出；

所述MCU单元与所述影像处理内核模块配合处理图像缩放适配，与所述接口处理模块处理侦测算法及触摸转码功能，同时进行流程控制；所述MCU单元上电后，通过I2C接口对显示屏驱动模块进行配置，显示屏驱动模块收到触摸事件，发送中断给MCU单元的GPIO接口中断管脚，MCU单元通过I2C接口读取触摸数据；所述MCU单元根据主机数据规格，对数据进行重新封包；主机通过SPI总线读取封包的触摸数据并进行处理，实现转码；

所述接口处理模块，对主板的SPI或I2C的输出数据进行协议转换以实现触摸转码功能；

所述帧内存为高速MIPI数据缓存和影像处理内核进行图像数据处理提供缓存，当所述MIPI RX模块接收到高速串行数据时转换为并行数据存入帧内存，所述帧内存发送至所述影像处理内核；

所述影像处理内核配合所述MCU单元使图像符合所接手机屏幕显示区域的大小，在原有图像像素的基础上在像素点之间采用双线性插值算法对图像进行缩放处理；

所述电源管理模块，提供电压输出。

2.如权利要求1所述的全通式图像处理SOC芯片，其特征在于，包括：

所述MCU单元根据主机和屏幕驱动模块的接口类型选择不同的接口类型，同时通过解析收到的主机指令通过接口处理模块对显示屏驱动模块进行操作。

3.如权利要求1所述的全通式图像处理SOC芯片，其特征在于，所述影像处理内核在原有图像像素的基础上在像素点之间对图像进行缩放处理；

当主机输出的显示分辨率大于所配套屏幕显示分辨率时，采用下采样将图像缩小后再输出；

当主机输出的显示分辨率小于所配套屏幕显示分辨率时，采用上采样对原图像进行适度放大。

4.如权利要求1所述的全通式图像处理SOC芯片，其特征在于，所述MIPI RX模块、MIPITX模块均是标准四通道的高速串行MIPI DSI接口，最高速率1.5G bps，支持高速和低速工作模式。

5.如权利要求1所述的全通式图像处理SOC芯片，其特征在于，所述接口处理模块包括串行外设接口、通用输入输出接口以及PWM脉冲宽度调制接口。

6.如权利要求5所述的全通式图像处理SOC芯片，其特征在于，所述接口处理模块通过所述MCU单元的控制，实现初始化配置、触摸转码、PWM亮度调节。

7.如权利要求1所述的全通式图像处理SOC芯片，其特征在于，包括：所述电压管理模块内置设置，根据SOC芯片内部各模块电压规格，提供不同的电压输出。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述全通式图像处理SOC芯片的图像处理方法，其特征在于，包括：

S201，MIPI DSI图像数据通过串行MIPI总线输出到MIPI RX接口模块，所述MIPI RX接口模块将图像数据转换为并行数据写入帧内存；

S202，影像处理内核从所述帧内存调取MIPI DSI图像数据并解析，分离图像数据和控制数据，对图像进行缩放处理；

S203，MCU单元读取控制指令，根据不同的控制类型对屏幕驱动控制模块进行操作，实现屏幕驱动控制。

9.如权利要求8所述的图像处理方法，其特征在于，所述步骤S203具体为，所述MCU单元读取MIPI DSI指令数据进行相应的控制，并根据不同的控制类型通过串行外设接口对屏幕驱动控制模块进行操作，实现主板对屏幕驱动的控制。

10.如权利要求8所述的图像处理方法，其特征在于，所述方法还包括触摸转码，具体流程为：

S301，触摸屏幕，当屏幕驱动检测到屏幕被触摸时生成触摸数据；

S302，屏幕发送标志信号至MCU单元的第二通用输入输出接口中断管脚；

S303，MCU单元进入第二通用输入输出接口中断服务程序，通过SPI或I2C接口读取触摸数据，并对所述触摸数据进行格式转换；

S304，所述MCU单元触发第一通用输入输出接口发送标志信号给主板；

S305，所述主板通过SPI或I2C接口读取MCU单元格式转换后的触摸数据。

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