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基于嵌入式系統(tǒng)VGA接口設計

作者: 時間:2012-02-27 來源:網(wǎng)絡 收藏

1 引言

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/149566.htm

的終端顯示傾向選擇LCD顯示器。但在大屏幕顯示情況下,大型工業(yè)級LCD液品顯示器造價高。選擇性少。而為增加標準可很好地解決該問題。支持的顯示設備眾多且價格相對較低,而且顯示設備的更換不會對產(chǎn)生影響。ARM9器件S3C2410在嵌入式系統(tǒng)中應用廣泛。這里主要針對該處理器介紹CH7004的嵌入式系統(tǒng)。該方案硬件和軟件實現(xiàn)簡單,成本較低,從而為嵌入式設備提供了簡單有效的大屏幕圖像顯示解決方案。

2 VGA接口

VGA(Video Graphics Array)是一個模擬信號接口,是IBM公司推出的一種視頻傳輸標準。該接口具有分辨率高、顯示速率快、顏色豐富等優(yōu)點,在彩色顯示器領域得到了廣泛的應用。

(1)VGA接口引腳表1為15針VGA接口引腳信號的定義列表。

(2)VGA接口時序VGA接口有多種時序,應用時根據(jù)具體需要選擇不同的時序。圖1為640×480在60 Hz模式下的VGA接口時序圖。

3 器件介紹

3.1 LCD控制器簡介

S3C2410處理器采用16/32位指令的 ARM920T內核,最高工作頻率為202 MHz,內部帶有豐富的外設資源,低功耗、低價格、高性能的特點使其在嵌入式系統(tǒng)中應用廣泛。LCD控制器是S3C2410內部集成外設,具有以下特點:支持STN、TFT兩種類型液晶顯示屏;支持多種顏色模式,最高支持24位顏色模式;LCD控制時序可由用戶根據(jù)實際情況需要設置。

3.1.1 LCD控制器引腳功能

LCD控制器引腳分為時序控制端口和數(shù)據(jù)端口。與該設計相關的端口具體含義見表2。

3.1.2 LCD控制器內部控制寄存器

LCD控制器內部有5個控制寄存器:LCDCON1~LCD-CON5。LCDCON1控制像素時鐘、掃描模式和顏色模式;LCDCON2控制幀同步脈沖寬度、幀有效行數(shù)及幀同步前、后的無效行數(shù):LCDCON3主要控制行有效像素點數(shù)以及行同步前、后的無效像素點數(shù):LCDCON4主要控制行同步脈沖寬度:LCDCON5主要控制行、場同步脈沖和數(shù)據(jù)有效信號極性,16位色顏色格式.數(shù)據(jù)輸出與像素時鐘跳變關系。

3.2 CH7004器件簡介

CH7004是Chrontel公司生產(chǎn)的一款數(shù)字轉換為模擬的視頻編碼器,其內部編碼器支持NSTL、PAL兩種視頻制式,通用數(shù)字輸入接口支持8、 12、15、16和24位數(shù)字RGB或者YCrCb格式輸入,支持5種圖像分辨率,內部集成3路相互獨立的高速視頻數(shù)模轉換器,可由用戶控制輸出模擬 RGB或YUV,提供I2C接口供用戶控制器件工作模式。

4 VGA接口設計

S3C2410處理器的LCD控制器用于產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)、VGA接口時序(640x480,60 Hz)以及配置CH7004的工作模式。CH7004將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)模擬化,最終產(chǎn)生的模擬圖像信號供支持VGA接口的顯示器顯示。VGA接口的硬件連接見圖2。

這里選擇(640x480,60 Hz)模式,是由實際需要和硬件特性決定的:(1)嵌入式系統(tǒng)中的圖像尺寸大多低于640x480,采用這種VGA模式顯示不會丟失任何原始圖像信息; (2)VGA的每種顯示模式所要求的像素時鐘不同,而S3C2410內部LCD控制的像素時鐘由器件的主頻分頻而來,在各種分頻后的像素時鐘里只有25. 25 MHz(202 MHz主頻進行8分頻)與VGA模式中的(640x480,60 Hz)模式所要求的像素時鐘25.175 MHz最為接近,微小的像素時鐘偏差不會影響VGA接口顯示;(3)16位^況下,(640x480,60 Hz)模式數(shù)據(jù)流帶寬為35.2 MB/s,因而不會堵塞S3C2410數(shù)據(jù)總線,不影響處理器的其他控制、數(shù)據(jù)處理操作。

CH7004的數(shù)據(jù)輸入端口D0~D15與LCD控制器的相應數(shù)據(jù)輸出端口連接,LCD控制器的像素時鐘VCLK通過XCLK端輸入CH7004內部, ADDR為低設置CH7004的I2C總線地址,為0x76。CH7004輸出端需考慮視頻信號阻抗匹配問題,否則會出現(xiàn)圖像重影、雪花、或邊緣有波紋等問題。

5 LCD控制器和CH7004配置

5.1 LCD控制器的設置流程

將LCD控制器工作模式設置為(640x480,60 Hz),16位色(5:6:5),TFT模式。

(1)將系統(tǒng)主時鐘(FCLK)設置為202 MHz,外設時鐘(HCLK)設置為101 MHz;

(2)將LCD控制器外部端口設置為TFT作模式;

(3)開辟1塊大小為600 KB(640x480x2 Bytes)用于存放數(shù)據(jù)的連續(xù)內存區(qū)域;

(4)設置LCD控制器的控制邏輯寄存器LCDCON1~LCD-CON5。其中,LCDCON1:設置像素時鐘(VCLK)從系統(tǒng)主頻分頻的分頻系數(shù) CLKVAL=1,VM的觸發(fā)速率為每幀觸發(fā),顯示模式TFT,單像素顏色位數(shù)16位.禁止LCD控制器數(shù)據(jù)輸出和控制信號產(chǎn)生ENVID=0; LCDCON2:設置幀同步后無效行數(shù)VBPD=32,幀有效行數(shù)LINEVAL=469;幀同步前無效行數(shù)VFPD=9,幀同步寬度VSPW=1; LCDCON3:行同步后無效像素點數(shù)HBPD=47,行有效像素點數(shù)HOZVAL=639,行同步前無效像素點數(shù)HFPD=15;LCDCON4:行同步寬度HSPW=95;LCDCON5:圖像在內存的存儲方式設置為小端存儲BPP24BL=0.16位色圖像為5:6:5格式FRM=1,像素時鐘 VCLK設置為上升沿傳輸一個像素數(shù)據(jù),行同步脈沖設置為負脈沖有效INVVUNE=1,幀同步脈沖設置為負脈沖有效IN-VFRAME=1,LEND信號極性設置正常模式INVLEND=0,PWREN信號設置有效設置PWREN=1,LEND信號輸出為允許ENLEND=1。

(5)允許視頻數(shù)據(jù)輸出和時序控制ENVID=1。

5.2 CH7004工作模式配置

CH7004C內部有25個工作模式控制寄存器。與此設計模式相關的寄存器有4個:顯示模式寄存器(Display Mode),輸入數(shù)據(jù)模式寄存器(Input Data Format),時鐘模式寄存器(Clock Mode),同步信號極性寄存器(Sync Polarity)。通過配置CH7004內部工作模式控制寄存器的使CH7004與LCD控制器工作相對應。

將CH7004 工作模式設置為與國LCD控制器相一致。圖像大小為640x480,輸入數(shù)據(jù)為16位5:6:5格式.數(shù)據(jù)不經(jīng)制式編碼器而直接送人內部D/A轉換器。對 CH7004的配置順序為:(1)Display Mode寄存器設置640x480顯示模式,可選擇的模式為13~17。(2)Input Data Format寄存器設置為16位色。RGB5:6:5格式,RGB信號旁路。選擇旁路模式使得RGB輸入圖像信號不經(jīng)視頻編碼器而直接送入D/A轉換器。 (3)Clock Mode寄存器設置為像素時鐘上升沿鎖存圖像信號。(4)Sync Polarity寄存器設置行、場同步負脈沖有效,行、場同步信號由外部處理器產(chǎn)生并南CH7004的V、H端口輸入。在實際操作中,系統(tǒng)上電后,處理器只需配置CH7004內部的輸入數(shù)據(jù)模式(Input Data Format)寄存器,其他寄存器直接使用復位默認值。

5.3 CH7004的I2C總線配置時序

S3C241O配置CH7004的I2C總線的步驟:(1)在I2C總線上首先產(chǎn)生CH7004片選地址0x76和讀寫位(0:寫;1:讀);(2)產(chǎn)生某一寄存器的片內偏移地址;(3)產(chǎn)生配置數(shù)據(jù)。PC控制器一個操作步驟結束后,必須等獲得CH7004發(fā)出正確操作答復,才能繼續(xù)執(zhí)行下一步操作。圖3 為CH7004的I2C讀寫時序圖。

6 測試與結論

實驗證明.色條圖像通過VGA接口在顯示器上顯示效果良好。介紹的VGA接口設計方法使用S3C2410處理器和CH7004視頻編碼器件,具有硬件設計、軟件實現(xiàn)簡單,價格低廉的特點。為嵌入式設備提供了簡單有效的大屏幕圖像顯示解決方案。

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