液晶电视中系统参数的检纠错备份及检验

武永华,左瑞娟

(1.福建江夏学院, 福建 福州 350108；2.福建师范大学，福建 福州　350007)

液晶电视中系统参数的检纠错备份及检验

武永华1,左瑞娟2

(1.福建江夏学院, 福建 福州 350108；2.福建师范大学，福建 福州350007)

摘要:在液晶电视的嵌入式系统中，系统参数通常存放在主板芯片E2PROM里，由于外界脉冲或其TA原因会使E2PROM中的数据发生丢失或错误，从而导致液晶电视偏色或无法正常启动。为解决此问题，提出一种利用CRC检错码和RS纠错码的机制来实现对系统参数的备份，即使数据发生部分错误也能够即时纠正过来。同时，为了检验基于检错和纠错数据备份机制的可靠性，设计了一套能够针对液晶电视主板上E2PROM芯片中数据的正确性进行测试的工具，在一线工厂应用价值较高。

关键词:E2PROM;备份;检错码;纠错码 ;CRC;RS

液晶电视出厂后，部分液晶电视机因外界脉冲干扰或其他原因，导致E2PROM中的初始化参数错误或丢失，而偏色或无法启动[1]。此问题软件解决办法是在E2PROM中开辟两个存储空间，其一常用，另一备份。电视机可正常启动时，读取前者的数据，否则检查备份区数据是否有误，若无，则以备份区数据覆盖常用区数据。但这会占用部分E2PROM容量，且因数据无纠错能力，当两区均有误时，机制失效。

为此，本文提出一种具检纠错能力的数据备份方案。其思路是：将原始数据经纠错编码存入E2PROM，并计算编码后数据的循环冗余码(CRC)余式，一并存入[2]；电视机启动时，先计算编码后数据的CRC余式，若与预存余式一致，表明无误，可译码输出；反之有误，应译码备份数据，再编码纠错数据，来重写E2PROM。

为验证本方案，本文设计了测试工具。该工具发送可选的RS-32命令，观察电视机能否经备份机制处理引入错误的E2PROM数据而正常启动。

1备份机制介绍

1.1存储器介绍

液晶电视通常把系统参数存储在主板上的E2PROM芯片里面，芯片型号有24C16[3]等，该芯片3.3V供电，容量空间为2kbyte。串行E2PROM24C16通过I2C总线与嵌入式处理器连接，如图1所示。

图1　存储器

1.2系统参数检纠错备份机制概述

液晶电视系统参数错误或者丢失主要包括两类数据：1) 前端通过视频处理芯片的硬件自动调整形成信号的幅度(Gain)和准位(Offset)[4]。2)后端通过白平衡调整系统形成的数字信号的幅度(Gain)和准位(Offset)。目前工厂液晶电视嵌入式软件的解决方法是：将前端和后端的幅度(Gain)和准位(Offset)参数存储在E2PROM里的两块不同的区域，正常进行读写时所使用的是常用区域的数据，倘若常用区域的数据发生错误，则从备份区域中读取数据，然后覆盖到常用区域。这种机制的优点是简单、单一，缺点是当常用区域和备份区域两块存储空间同时出现数据错误时，数据将无法恢复，不能实现备份的目的。

针对该数据备份机制的缺点，可以选择海明码[5]或RS码[6]算法作为纠错码来备份数据，这样即使数据发生部分错误，可以通过纠错算法及时将其纠正过来，然后重新写入E2PROM。海明码优点是算法简单，对存储空间的占用并不多，缺点是一次只能纠正一个比特的错误，而存储的数据则有几百字节。RS码算法则是算法复杂度高，对于嵌入式系统的配置要求比较高，但是优点是可以对很多字节一次性编码，读取数据时可以一次译码，并且纠错的位数很多，本文采用基于RS纠错编解码的系统参数备份机制。

2系统参数检纠错备份机制的详细设计

2.1检错码的设计选择

循环冗余校验码(CyclicRedundancyCheck,CRC)是一种能力非常强的检错码。CRC的基本原理是：在k位信息码后再拼接r位的校验码，整个编码长度为n位，因此此种编码又叫(n, k)码。对于一个给顶的(n, k)码，可以证明存在一个最高次幂为n-k=r的多项式g(x), 根据g(x)可以生成k位信息的校验码，而g(x)叫做这个CRC码的生成多项式。本机制中采用的生成多项式为

G(X)=X16+X12+X5+1

(1)

本备份机制在读取E2PROM存储器中的前端和后端的幅度(Gain)和准位(Offset)参数时，先将这些数据求CRC余式，并与事先存储E2PROM存储器中的CRC余式相比较，如果结果一致，则说明E2PROM存储器中读取出来的幅度(Gain)和准位(Offset)数据是正确的，如果结果不一致，说明E2PROM存储器中存储的幅度(Gain)和准位(Offset)数据发生错误或者丢失。

2.2纠错码的设计选择

由于循环冗余校验码只能检测出错误，而不能纠正错误，所以需要一种纠错码能够及时地纠正出备份区有可能发生错误的数据。本文采用以RS编码作为纠错码的系统参数的存储方式。RS纠错码基本原理如图2所示。

图2　RS原理图

对于RS编码的系统参数数据存储，不适宜每次读取出来都对其进行CRC检验，因为RS编码的算法有强大的纠错能力，即使读取过程或者传输过程有错误，也能够纠错。本文液晶电视启动时数据备份机制如图3所示。

图3　RS作为纠错码的数据备份机制流程

虽然RS算法能够纠正多字节的错误，但是，这种纠错方式能纠正的错误也有限度。为了保证系统的完整性和可靠性，定期的检测数据的完整性和正确性十分有必要，在液晶电视中，通过设定定时器Timer来周期性检测，检测E2PROM系统参数的流程如图4所示。

图4　检测存储区数据的完整性和正确性

3针对系统参数的检纠错备份机制的测试工具软件

测试工具软件通过向液晶电视发送命令进行测试，测试数据区的数据是否有错误以及有错误之后的处理方式。测试软件设计的功能如下：

1)能够添加液晶电视的类型。

2)可以保存任何类型液晶电视的测试命令。

3)命令的格式可以有许多种，比如说字符串命令、十六进制命令、十进制命令等。

4)命令可以编辑、保存。

5)接收到反馈回来的信息可以与发送的命令相比较。

测试工具软件的功能流程图如图5所示。

图5　测试工具功能流程图

主要功能流程：首先连接选择RS-232串口[7]，传输速率、奇偶校验、数据比特、停止比特参数，然后打开串口。从命令选择下拉框中选择要测试的命令，设置好延迟时间，以及延迟的方式，发送命令，从反馈框中显示反馈回来的命令，比较命令，并观看液晶电视的反应。针对各种液晶电视的命令格式不同，本测试软件还针对不同的命令，可以相互间转换。十六进制的命令、字符串命令、命令的ASCII码之间可以相互转换，以方便测试人员对命令的理解。

4结束语

循环冗余校验码CRC是现在比较常用的一种校验码，对提高液晶电视系统稳定性有着较好的作用。RS码是一种重要的纠错循环码，适用于很多数据纠错的场合，也适用于存储机制，由于其复杂性，对嵌入式系统的资源开销比较大，所以它比较适合于用在配置比较高的嵌入式系统里。本系统采用CRC的校验码和RS的纠错码来保证液晶电视系统参数的正确性和可靠性，该算法已经导入在液晶电视的嵌入式软件中，并基本上解决了由于E2PROM里系统参数错误导致的液晶电视偏色或者重启问题。取得了较好的经济效益，值得在一线工厂广泛推广使用。

参考文献：

[1]王树梅.嵌入式控制系统中I2C串行E2PROM器件应用[J].微型机与应用,2012，31(16)：55-57.

[2]王忠,李延社,游智胜.CRC算法设计与程序实现[J].电子测量技术，2007，12(30)：26-28.

[3]黄建兵,段明亮.I2C总线及其在MCS-51单片机系统中的应用[J].陕西科技大学学报，2008，1(26)：103-109.

[4]左瑞娟，武永华.一种高效的LCDTV/Monitor白平衡调整算法[J].有线电视技术，2007，14(7)：88-90.

[5]张福军，宋铁军，刘坤.单片机实现海明码纠错原理的研究[J].自动化仪表，2012，33(4)：59-65.

[6]李晖.RS编解码在信道纠错中的应用[D].西安：西安电子科技大学,2012.

[7]李长林.VisualBasic串口通信技术与典型实例[M].北京：清华大学出版社，2006.

Error-detection&error-correctionbackupmechanismandtestingmethodforsystemparametersofLCDTV

WUYonghua1,ZUORuijuan2

(1.Fujian Jiangxia University, Fuzhou 350108, China;2.Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China)

Abstract:In LCD TV embedded system, system parameters usually are stored on mainboard E2PROM IC. Because of pulse from outside or other reasons, the system parameters might be loss or error, then LCD TV display colour deviation or even can not normally boot up because of this reason.In order to solve this issues，in this article, a new system parameters backup mechanism is raised which uses CRC error detection codes and RS error correction codes. Even the partial data loss, this mechanism can correct it. Meanwhile, in order to check this data backup mechanism’s reliability, it needs to design a tooling which can verify these data which are stored in the E2PROM. It is valuable for application of the factory.

Key words:E2PROM; backup; error detection; error correction; CRC; RS

中图分类号:TN141；TN27

文献标志码:A

DOI：10.16280/j.videoe.2016.04.012

基金项目：福建省教育厅A类项目(JA15105)

作者简介：

武永华，硕士生，讲师，工程师，研究方向为嵌入式系统开发；

左瑞娟，女，硕士生，讲师，研究方向为模式识别、人工智能、嵌入式系统。

责任编辑：许盈

收稿日期：2015-11-16

文献引用格式：武永华，左瑞娟. 液晶电视中系统参数的检纠错备份及检验[J].电视技术，2016，40(4)：56-59.

WUYH，ZUORJ.Error-detection&error-correctionbackupmechanismandtestingmethodforsystemparametersofLCDTV[J].Videoengineering，2016，40(4)：56-59.