基于S3C2410和CH7004的嵌入式系统VGA接口设计

2017-09-14 09:11:17来源: ofweek 关键字:S3C2410  CH7004  VGA接口

  1 引言

  嵌入式系统在各种领域应用极为广泛,其中一种很常见的应用是嵌入式Linux智能终端设备,针对工控领域的应用特点,这种类型的设备往往集控制单元、显示键盘单元、数据采集单元、GPIO单元以及通讯单元(以太网、GPRS、串口等)等于一体,可进行实时数据处理和控制。

  嵌入式系统的终端显示倾向选择LCD显示器。但在大屏幕显示情况下,大型工业级LCD液品显示器造价高。选择性少。而为嵌入式系统增加标准VGA接口可很好地解决该问题。支持VGA接口的显示设备众多且价格相对较低,而且显示设备的更换不会对嵌入式系统产生影响。ARM9器件S3C2410在嵌入式系统中应用广泛。这里主要针对该处理器介绍基于CH7004的嵌入式系统VGA接口设计。该设计方案硬件设计和软件实现简单,成本较低,从而为嵌入式设备提供了简单有效的大屏幕图像显示解决方案。

  2 VGA接口

  说到VGA接口,相信很多朋友都不会陌生,因为这种接口是电脑显示器上最主要的接口,从块头巨大的CRT显示器时代开始,VGA接口就被使用,并且一直沿用至今,另外VGA接口还被称为D-Sub接口。很多人觉得只有HDMI接口才能进行高清信号的传输,但这是一个大家很容易进入的误区,因为通过VGA的连接同样可以显示1080P的图像,甚至分辨率可以达到更高,所以用它连接显示设备观看高清视频时没有问题的,而且虽然它是种模拟接口,但是由于VGA将视频信号分解为R、G、B三原色和HV行场信号进行传输,所以在在传输中的损耗还是相当小的。

  (1)VGA接口引脚表1为15针VGA接口引脚信号的定义列表。

  (2)VGA接口时序VGA接口有多种时序,应用时根据具体需要选择不同的时序。

  3 LCD控制器内部控制寄存器

  LCD液晶显示器是LiquidCrySTalDisplay的简称,LCD的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体,两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线,透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向,将光线折射出来产生画面。它是从产品性能、环境保护、经济可行性的角度,考虑产品开发全生命周期(包括产品设计、原材料的提取、产品的制造、包装、销售和使用、用后的回收与处置全过程)的污染预防要求,多级使用资源与能源,以降低产品生产和消费过程对环境的影响,使其与地球的承载能力相一致。

  LCD控制器内部有5个控制寄存器:LCDCON1~LCD-CON5.LCDCON1控制像素时钟、扫描模式和颜色模式;LCDCON2控制帧同步脉冲宽度、帧有效行数及帧同步前、后的无效行数:LCDCON3主要控制行有效像素点数以及行同步前、后的无效像素点数:LCDCON4主要控制行同步脉冲宽度:LCDCON5主要控制行、场同步脉冲和数据有效信号极性,16位色颜色格式。数据输出与像素时钟跳变关系。

  3.1 CH7004器件简介

  CH7004是Chrontel公司生产的一款数字转换为模拟的视频编码器,其内部编码器支持NSTL、PAL两种视频制式,通用数字输入接口支持8、 12、15、16和24位数字RGB或者YCrCb格式输入,支持5种图像分辨率,内部集成3路相互独立的高速视频数模转换器,可由用户控制输出模拟 RGB或YUV,提供I2C接口供用户控制器件工作模式。

  4 VGA接口设计

  S3C2410处理器的LCD控制器用于产生图像数据、VGA接口时序(640x480,60 Hz)以及配置CH7004的工作模式。CH7004将数字图像数据模拟化,最终产生的模拟图像信号供支持VGA接口的显示器显示。VGA接口的硬件连接见图2.

 

  这里选择(640x480,60 Hz)模式,是由实际需要和硬件特性决定的:(1)嵌入式系统中的图像尺寸大多低于640x480,采用这种VGA模式显示不会丢失任何原始图像信息; (2)VGA的每种显示模式所要求的像素时钟不同,而S3C2410内部LCD控制的像素时钟由器件的主频分频而来,在各种分频后的像素时钟里只有25. 25 MHz(202 MHz主频进行8分频)与VGA模式中的(640x480,60 Hz)模式所要求的像素时钟25.175 MHz最为接近,微小的像素时钟偏差不会影响VGA接口显示;(3)16位色情况下,(640x480,60 Hz)模式数据流带宽为35.2 MB/s,因而不会堵塞S3C2410数据总线,不影响处理器的其他控制、数据处理操作。

  CH7004的数据输入端口D0~D15与LCD控制器的相应数据输出端口连接,LCD控制器的像素时钟VCLK通过XCLK端输入CH7004内部, ADDR为低设置CH7004的I2C总线地址,为0x76.CH7004输出端需考虑视频信号阻抗匹配问题,否则会出现图像重影、雪花、或边缘有波纹等问题。

  5 LCD控制器和CH7004配置

  5.1 LCD控制器的设置流程

  将LCD控制器工作模式设置为(640x480,60 Hz),16位色(5:6:5),TFT模式。

  (1)将系统主时钟(FCLK)设置为202 MHz,外设时钟(HCLK)设置为101 MHz;

  (2)将LCD控制器外部端口设置为TFT作模式;

  (3)开辟1块大小为600 KB(640x480x2 Bytes)用于存放数据的连续内存区域;

  (4)设置LCD控制器的控制逻辑寄存器LCDCON1~LCD-CON5.其中,LCDCON1:设置像素时钟(VCLK)从系统主频分频的分频系数 CLKVAL=1,VM的触发速率为每帧触发,显示模式TFT,单像素颜色位数16位。禁止LCD控制器数据输出和控制信号产生ENVID=0; LCDCON2:设置帧同步后无效行数VBPD=32,帧有效行数LINEVAL=469;帧同步前无效行数VFPD=9,帧同步宽度VSPW=1; LCDCON3:行同步后无效像素点数HBPD=47,行有效像素点数HOZVAL=639,行同步前无效像素点数HFPD=15;LCDCON4:行同步宽度HSPW=95;LCDCON5:图像在内存的存储方式设置为小端存储BPP24BL=0.16位色图像为5:6:5格式FRM=1,像素时钟 VCLK设置为上升沿传输一个像素数据,行同步脉冲设置为负脉冲有效INVVUNE=1,帧同步脉冲设置为负脉冲有效IN-VFRAME=1,LEND信号极性设置正常模式INVLEND=0,PWREN信号设置有效设置PWREN=1,LEND信号输出为允许ENLEND=1.

  (5)允许视频数据输出和时序控制ENVID=1.

  5.2 CH7004工作模式配置

  CH7004C内部有25个工作模式控制寄存器。与此设计模式相关的寄存器有4个:显示模式寄存器(Display Mode),输入数据模式寄存器(Input Data Format),时钟模式寄存器(Clock Mode),同步信号极性寄存器(Sync Polarity)。通过配置CH7004内部工作模式控制寄存器的使CH7004与LCD控制器工作相对应。

  将CH7004 工作模式设置为与国LCD控制器相一致。图像大小为640x480,输入数据为16位5:6:5格式。数据不经制式编码器而直接送人内部D/A转换器。对 CH7004的配置顺序为:(1)Display Mode寄存器设置640x480显示模式,可选择的模式为13~17.(2)Input Data Format寄存器设置为16位色。RGB5:6:5格式,RGB信号旁路。选择旁路模式使得RGB输入图像信号不经视频编码器而直接送入D/A转换器。 (3)Clock Mode寄存器设置为像素时钟上升沿锁存图像信号。(4)Sync Polarity寄存器设置行、场同步负脉冲有效,行、场同步信号由外部处理器产生并南CH7004的V、H端口输入。在实际操作中,系统上电后,处理器只需配置CH7004内部的输入数据模式(Input Data Format)寄存器,其他寄存器直接使用复位默认值。

  5.3 CH7004的I2C总线配置时序

  S3C241O配置CH7004的I2C总线的步骤:(1)在I2C总线上首先产生CH7004片选地址0x76和读写位(0:写;1:读);(2)产生某一寄存器的片内偏移地址;(3)产生配置数据。PC控制器一个操作步骤结束后,必须等获得CH7004发出正确操作答复,才能继续执行下一步操作。图3 为CH7004的I2C读写时序图。

 

  6 测试与结论

  实验证明。色条图像通过VGA接口在显示器上显示效果良好。介绍的VGA接口设计方法使用S3C2410处理器和CH7004视频编码器件,具有硬件设计、软件实现简单,价格低廉的特点。为嵌入式设备提供了简单有效的大屏幕图像显示解决方案。


关键字:S3C2410  CH7004  VGA接口

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mcu/article_2017091434421.html
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