TWI520589B - 將影像資料由串列轉換成並列之裝置及方法 - Google Patents

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Description

將影像資料由串列轉換成並列之裝置及方法
本發明係關於串列至並列影像資料轉換技術，更係關於無須外部的取樣訊號的串列至並列影像資料轉換技術。
串列傳輸介面(serial interface)係一種用以傳送及接收串列資料之介面。由於串列傳輸介面具有減少匯流排之繞線、產生較少電磁干擾(electromagnetic interference，EMI)、消耗較少的功率等優點，因此已逐漸成為主流的傳輸介面。
然而，部分處理器及基帶介面(base-band interface)僅能處理並列資料格式，其中，最常見的並列資料即為影像資料。因此，對影像資料之傳輸而言，其仍然需要一種能夠將串列資料轉換成並列資料的轉換介面。值得注意的是，串列時脈訊號不一定是連續的訊號，為了能使所接收的串列資料同步，前述轉換介面仍需外界提供額外的取樣時脈訊號(sampling clock signal)。其中，外部的取樣時脈訊號與既有的串列時脈訊號時有偏差，因而導致取樣不精確。
有鑑於此，業界亟需一種能夠更精確地將影像資料由串列轉換成並列的裝置或方法。
本發明提供一種將影像資料由串列轉換成並列之方法。該方法包括下列步驟：於一線路緩衝器之中接收一影 像的串列資料，其中該串列資料至少包括一影格起始碼以及一列起始碼；於該線路緩衝器中偵測該串列資料之該影格起始碼以觸發該影像之一垂直同步訊號；以及於該線路緩衝器中偵測該串列資料之該列起始碼以觸發該影像之一水平同步訊號。
本發明另提供一種將影像資料由串列轉換成並列之方法，包括下列步驟：依據一影像之一串列時脈訊號將該影像之串列資料接收於一線路緩衝器之中，其中該串列資料至少包括：一影格起始碼，用以表示一影像之一影格之影格資料已開始；一第一列起始碼，接續於該影格起始碼之後，用以表示該影像之該影格之一第一列之第一列資料已開始；一最末列起始碼，用以表示該影像之該影格之一最末列之最末列資料已開始；以及一影格結束碼，用以表示該影像之該影格之該影格資料已結束；一第一列結束碼，接續於該第一列資料之後以及一第二列起始碼之前，用以表示該影像之該影格之該第一列之該第一列資料已結束；以及一最末列結束碼，接續於該影格結束碼之前，用以表示該影像之該影格之該最末列之該最末列資料已結束；偵測該線路緩衝器中該串列資料之該影格起始碼以觸發該影像之一垂直同步訊號；以及偵測該線路緩衝器中該串列資料之該列起始碼以觸發該影像之一水平同步訊號。
本發明另提供一種將影像資料由串列轉換成並列之裝置，包括：一線路緩衝器，用依據一影像之一串列時脈訊號接收該影像之串列資料，其中該串列資料至少包括一影格起始碼以及一列起始碼；以及一碼匹配邏輯電路，耦接 至該線路緩衝器，更包括：一垂直同步訊號產生單元，用以偵測該線路緩衝器中該串列資料之該影格起始碼以觸發該影像之一垂直同步訊號；以及一水平同步訊號產生單元，用以偵測該線路緩衝器中串列資料之該列起始碼以觸發該影像之一水平同步訊號。
下文為介紹本發明之最佳實施例。各實施例用以說明本發明之原理，但非用以限制本發明。本發明之範圍當以後附之權利要求項為準。
資料格式
在一影像中，一個影格通常具有複數個列，而各個列又具有複數個畫素。為了改善串列至並列資料轉換之品質，本發明的實施例定義了一種新型態的串列資料格式，其可做為影像資料之格式。第1圖係依據本發明一實施例之串列影像資料格式示意圖。在本發明之一實施例的一影像中，一影格之串列資料格式至少包括了一影格起始碼(標示為“Frame start”)以及一影格結束碼(標示為“Frame end”)，分別用以表示該影格的開始與結束。此外，在影格起始碼與影格結束碼之間具有複數個列資料，例如：一第一列資料、一第二列資料、一第三列資料...以及最末列資料等(皆標示為“Data”)，而各個列資料又具有複數個像素資料。在第一列資料中具有一第一列起始碼以及一第一列結 束碼，分別用以表示第一列資料之開始與結束。相同地，在最末列資料中亦具有一最末列起始碼以及一最末列結束碼，分別用以表示最末列資料之開始與結束(在第1圖的各列中，列起始碼與列結束碼分別標示為“Row start”及“Row end”)。如第1圖所示，第一列起始碼接續著影格起始碼；第一列資料接續於第一列起始碼之後以及第一列結束碼之前；第二列起始碼接續於第一列結束碼之後；而第二列資料接續於第二列起始碼之後以及第二列結束碼之前，以此類推。在最末列中，最末列起始碼接續在前一列的列結束碼之後；最末列資料接續著最末列起始碼之後以及最末列結束碼之前；影格結束碼接續在最末列結束碼之後，結束了整個影格資料的傳送。值得注意的是，雖然本實施例為了方便說明僅以單一影格為例，但本發明不必以此為限，熟悉本技藝人士可將本實施例中的串列影像格式套用於影像中的所有影格上。
方法
第2圖係依據本發明一實施例用以將影像資料由串列轉換為並列之方法200之流程圖。方法200在步驟S201中依據影像之串列時脈訊號將一影像的串列資料(舉例而言，如第1圖所示之影像資料)接收於線路緩衝器(如後述第3圖中之元件302)之中，其中，串列資料至少包括前文已詳述的影格起始碼、列起始碼、列結束碼以及影格結束碼。之後，在步驟S202中，偵測到線路緩衝器(302)中串列資料之影格起始碼，進而觸發產生該影像的一垂直同步 訊號(標示為“VSYNC”，如後述第3圖所示)。在步驟S203中，偵測到線路緩衝器(302)中串列資料之列起始碼，進而觸發產生該影像之水平同步訊號(標示為“HSYNC”，如後述第3圖所示)。在步驟S204中，偵測到線路緩衝器(302)中串列資料之影格結束碼，因而將垂直該影像之同步訊號(第3圖之“VSYNC”)予以重設。在步驟S205中，偵測到線路緩衝器(302)中串列資料之列結束碼，因而將該影像之水平同步訊號(HSYNC)予以重設。在步驟S206中，方法200依據串列時脈訊號將水平或垂直同步訊號(VSYNC或HSYNC)循環記錄並移位，藉以產生該影像之並列時脈訊號。在步驟S207中，方法200將依據水平或垂直同步訊號(VSYNC或HSYNC)從線路緩衝器(302)中串列資料中閂鎖出複數個像素資料，並以閂鎖出的像素資料做為並列資料。下文仍會依據第3圖進一步描述本發明之方法200。
裝置
第3圖係依據本發明一實施例用以將影像資料由串列轉換成並列之裝置300示意圖。舉例而言，裝置300可用於一資料接收器之中，用以執行前述方法200中的各個步驟而達成將資料由串列轉換為並列之目的。裝置300至少包括一線路緩衝器302、一碼匹配邏輯電路304、一循環移位記錄器306以及一閂鎖電路308。
請參照第1圖及第3圖，線路緩衝器302係用以自資料發送器(圖未示)上接收一影像之串列資料以及其串列時脈訊號。舉例而言，串列資料包括複數個影格起始碼(第1 圖中之“Frame start”)、複數個影格結束碼(第1圖中之“Frame emd”)、複數個列起始碼(第1圖中之“Row start”)、複數個列結束碼(第1圖中之“Row end”)以及複數個像素資料(第1圖中之“Data”，為方便說明，後文中之各個像素資料皆具有8個位元)，這些資料皆依據串列時脈訊號之時序一位元一位元地儲存於線路緩衝器302之中。
如第3圖所示，碼匹配邏輯電路304係耦接至線路緩衝器302。為了產生垂直同步訊號VSYNC以及水平同步訊號HSYNC以便平行輸出資料，碼匹配邏輯電路304更包括一垂直同步訊號產生單元342以及一水平同步訊號產生單元344。垂直同步訊號產生單元342係用以產生該影像之垂直同步訊號VSYNC，而水平同步訊號產生單元344係用以產生該影像之水平同步訊號HSYNC。下文將配合第4圖及第5圖進一步詳述本發明之垂直同步訊號產生單元342與水平同步訊號產生單元344。
第4圖為本發明一實施例之垂直同步訊號產生單元342示意圖。在一實施例中，垂直同步訊號產生單元342更包括一影格起始碼匹配邏輯單元3421、一影格結束碼匹配邏輯單元3422以及一正反器3423。在此實施例中，正反器3423係一D型正反器，其具有一輸入腳位D(預設為1)、一時脈腳位CK、一輸出腳位Q以及一重設腳位RST。影格起始碼匹配邏輯單元3421係用以偵測線路緩衝器302中串列資料之影格起始碼(“Frame start”)，其偵測方法，舉例而言，可透過將所接收的資料與一預設的影格起始碼進行比對，以檢驗兩者是否彼此相符而達成。當偵測到影格 起始碼(“Frame start”)時，正反器3423會致能其時脈腳位CK。影格結束碼匹配邏輯單元3422係用以偵測線路緩衝器302中串列資料之影格結束碼(“Frame end”)，其偵測方法，舉例而言，可透過將所接收的資料與一預設的影格結束碼進行比對，以檢驗兩者是否彼此相符而達成。當偵測到影格結束碼(“Frame end”)時，正反器3423會透過重設腳位RST將時脈腳位CK予以重設。更明確地說，在第1圖及第4圖的實施例中，各個像素資料(“Data”)具有8個元，而各個影格起始碼(“Frame start”)及影格結束碼(“Frame end”)具有12位元。因此，為了偵測影格起始碼，該影格起始碼匹配邏輯單元3421係耦接至線路緩衝器302中第9至20位元，而為了偵測影格結束碼，該影格結束碼匹配邏輯單元3422係耦接至線路緩衝器302之第1至12位元。因此，當偵測到線路緩衝器304中之影格起始碼(“Frame start”)時，垂直同步訊號VSYNC上升至高位準(即“1”)；而當偵測到線路緩衝器304中之影格結束碼(“Frame end”)時，垂直同步訊號VSYNC下降至低位準(即“0”)。熟悉本技藝人士可依據本發明自由設計影格起始碼(“Frame start”)與影格結束碼(“Frame end”)之長度及數值。
第5圖係本發明一實施例之水平同步訊號產生單元344示意圖。在一實施例中，水平同步訊號產生單元344更包括一列起始碼匹配邏輯單元3441、一列結束碼匹配邏輯單元3442以及一正反器3443。在此實施例中，正反器3443係一D-型正反器，其具有一輸入腳位D(預設為1)、一時脈腳位CK、一輸出腳位Q以及一重設腳位RST。列 起始碼匹配邏輯單元3441係用以偵測線路緩衝器302中串列資料之列起始碼(“Row start”)，其偵測方法，舉例而言，可透過將所接收的資料與一預設的列起始碼進行比對，以檢驗兩者是否彼此相符而達成。當偵測到列起始碼(“Row start”)時，正反器3443會致能其時脈腳位CK。列結束碼匹配邏輯單元3442係用以偵測線路緩衝器302中串列資料之影格結束碼(“Row end”)，其偵測方法，舉例而言，可透過將所接收的資料與一預設的列結束碼進行比對，以檢驗兩者是否彼此相符而達成。當偵測到列結束碼(“Row end”)時，正反器3443會透過重設腳位RST將時脈腳位CK予以重設。更明確地說，在第1圖及第5圖的實施例中，各個像素資料(“Data”)具有8個元，而各個列起始碼(“Row start”)及列結束碼(Row end”)具有12位元。因此，為了偵測列起始碼，該列起始碼匹配邏輯單元3441係耦接至線路緩衝器302中第9至第20位元，而為了偵測列結束碼，該列結束碼匹配邏輯單元3442係耦接至線路緩衝器302之第1至第12位元。因此，當偵測到線路緩衝器304中之列起始碼(“Row start”)時，垂直同步訊號HSYNC上升至高位準(即“1”)；而當偵測到線路緩衝器304中之列結束碼(“Row end”)時，垂直同步訊號HSYNC下降至低位準(即“0”)。熟悉本技藝人士可依據本發明自由設計列起始碼(“Row start”)與列結束碼(“Row end”)之長度及數值。
請參照第3圖。循環移位記錄器306係耦接至碼匹配邏輯電路304，用以接收垂直同步訊號HSYNC及/或水平同步訊號VSYNC訊號，此外，循環移位記錄器306尚可 耦接至資料發送器(圖未示)以接收串列時脈訊號。循環移位記錄器306可依據串列時脈訊號之時序將水平同步訊號VSYNC及垂直同步訊號HSYNC循環記錄並移位，藉以產生該影像之並列時脈訊號。在一實施例中，當該影像之一像素具有8位元之資料時，循環移位記錄器306應為一8位元循環移位記錄器。舉例而言，該循環移位記錄器306係為8個串聯的S-R正反器(或J-K正反器等各種正反器)所組成。當8位元循環移位記錄器306偵測到垂直同步訊號HSYNC(或垂直同步訊號VSYNC)之上升緣時，其將最高有效位元(most significant bit，MSB)“1000000”儲存於其中。該最高有效位元的第一個位元為1，其餘位元皆為0。之後，所儲存之資料將依據串列時脈訊號之時序依序位移，一開始為“10000000”，之後“01000000”、“00100000”...以此類推，直到最後移位成最低有效位元(least significant bit，LSB)“00000001”後，再由“10000000”重新開始。在一較佳實施例中，當記錄於循環移位記錄器306之數值“1”由第四位元移位至第五位元時(即“00010000”移位成“00001000”)，循環移位記錄器306會將一中間訊號(標示為“Middle”)輸出至一邏輯閘(圖未示)以產生可做為並列時脈訊號之脈衝。此最佳實施例之目的在得到脈衝峰值剛好落在像素資料的中間位元處的並列時脈訊號，藉以避免資料傳輸錯誤的情形發生。然而，前述最佳實施例僅為方便說明，本發明不必以此為限。
請參照第3圖。閂鎖電路308係耦接至線路緩衝器304，而在一實施例中，其又耦接至循環移位記錄器306。 在此實施例中，當循環移位記錄器306記錄了最高有效位元(most significant bit，MSB)“1000000”時，循環移位記錄器306可發出一閂鎖訊號(如第3圖所示之“Latching”)至該閂鎖電路308。之後，閂鎖電路308會依據閂鎖訊號(其又是依據水平同步訊號HSYNC或垂直同步訊號VSYNC所產生)，從線路緩衝器304中的串列資料中閂鎖出複數個像素資料(例如第4圖及第5圖中的8位元像素資料)，最後將所閂鎖出的像素資料集結並輸出以做為最終的並列資料。
藉由本發明之方法及裝置，影像之串列資料與串列時脈訊號可被成功地轉換成並列資料、並列時脈訊號、水平同步訊號以及垂直同步訊號。本發明無須為了取樣或閂鎖資料而採用外部的其他取樣時脈訊號，因此有效地避免了習知技術中取樣時脈訊號與串列時脈訊號不同步的缺失。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Frame start‧‧‧影格起始碼
Frame end‧‧‧影格結束碼
Data‧‧‧資料
Row start‧‧‧列起始碼
Row end‧‧‧列結束碼
302‧‧‧線路緩衝器
304‧‧‧碼匹配邏輯電路
306‧‧‧循環移位記錄器
308‧‧‧閂鎖電路
342‧‧‧垂直同步訊號產生單元
344‧‧‧水平同步訊號產生單元
VSYNC‧‧‧垂直同步訊號
HSYNC‧‧‧水平同步訊號
3421‧‧‧影格起始碼匹配邏輯單元
3422‧‧‧影格結束碼匹配邏輯單元
3441‧‧‧列起始碼匹配邏輯單元
3442‧‧‧列結束碼匹配邏輯單元
3443‧‧‧正反器
3423‧‧‧正反器
D‧‧‧輸入腳位
CK‧‧‧時脈腳位
Q‧‧‧輸出腳位
RST‧‧‧重設腳位
Middle‧‧‧中間訊號
Latching‧‧‧閂鎖訊號
第1圖係依據本發明一實施例之串列影像資料格式示意圖。
第2圖係依據本發明一實施例用以將影像資料由串列轉換為並列之方法200之流程圖。
第3圖係依據本發明一實施例用以將影像資料由串列轉換成並列之裝置300示意圖。
第4圖為本發明一實施例之垂直同步訊號產生單元342示意圖。
第5圖係本發明一實施例之水平同步訊號產生單元344示意圖。
S201~S207‧‧‧步驟

Claims (8)

  1. 一種將影像資料由串列轉換成並列之方法，包括下列步驟：於一線路緩衝器之中接收一影像的串列資料，其中該串列資料至少包括一影格起始碼以及一列起始碼；於該線路緩衝器中偵測該串列資料之該影格起始碼以觸發該影像之一垂直同步訊號；以及於該線路緩衝器中偵測該串列資料之該列起始碼以觸發該影像之一水平同步訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之將影像資料由串列轉換成並列之方法，當該串列資料更包括一列結束碼以及一影格結束碼時，該方法更包括：偵測該線路緩衝器中該串列資料之該影格結束碼以重設(reset)該影像之該垂直同步訊號；以及偵測該線路緩衝器中該串列資料之該列結束碼以重設該影像之該水平同步訊號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之將影像資料由串列轉換成並列之方法，更包括：依據該影像的串列時脈訊號將該水平或該垂直同步訊號循環記錄移位，以產生該影像之一並列時脈訊號；以及依據該水平或該垂直同步訊號從該線路緩衝器中的該串列資料中閂鎖出複數個像素資料以做為並列資料。
  4. 一種將影像資料由串列轉換成並列之方法，包括下列步驟： 依據一影像之一串列時脈訊號將該影像之串列資料接收於一線路緩衝器之中，其中該串列資料至少包括：一影格起始碼，用以表示該影像之一影格之影格資料已開始；一第一列起始碼，接續於該影格起始碼之後，用以表示該影像之該影格之一第一列之第一列資料已開始；一最末列起始碼，用以表示該影像之該影格之一最末列之最末列資料已開始；以及一影格結束碼，用以表示該影像之該影格之該影格資料已結束；一第一列結束碼，接續於該第一列資料之後以及一第二列起始碼之前，用以表示該影像之該影格之該第一列之該第一列資料已結束；以及一最末列結束碼，接續於該影格結束碼之前，用以表示該影像之該影格之該最末列之該最末列資料已結束；偵測該線路緩衝器中該串列資料之該影格起始碼以觸發該影像之一垂直同步訊號；以及偵測該線路緩衝器中該串列資料之該列起始碼以觸發該影像之一水平同步訊號。
  5. 一種將影像資料由串列轉換成並列之裝置，包括：一線路緩衝器，用依據一影像之一串列時脈訊號接收該影像之串列資料，其中該串列資料至少包括一影格起始碼以及一列起始碼；以及一碼匹配邏輯電路，耦接至該線路緩衝器，更包括： 一垂直同步訊號產生單元，用以偵測該線路緩衝器中該串列資料之該影格起始碼以觸發該影像之一垂直同步訊號；以及一水平同步訊號產生單元，用以偵測該線路緩衝器中串列資料之該列起始碼以觸發該影像之一水平同步訊號。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之將影像資料由串列轉換成並列之裝置，當該串列資料更包括一影格結束碼時，該垂直同步訊號產生單元更用以偵測該線路緩衝器中該串列資料之該影格結束碼，以重設該影像之該垂直同步訊號。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之將影像資料由串列轉換成並列之裝置，當該串列資料更包括一列結束碼時，該水平同步訊號產生單元更用以偵測該線路緩衝器中該串列資料之該列結束碼，以重設該影像之該水平同步訊號。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之將影像資料由串列轉換成並列之裝置，更包括：一循環移位記錄器，耦接至該碼匹配邏輯電路，用以依據該串列時脈訊號將該水平或該垂直同步訊號循環記錄移位，以產生該影像之一並列時脈訊號，以及一閂鎖電路，耦接至該線路緩衝器，用以依據該水平或該垂直同步訊號從該線路緩衝器中的該串列資料中閂鎖出複數個像素資料以做為並列資料。
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