嵌入式系统的VGA接口设计

嵌入式系统的vga接口设计(包含各种vga接口的设计)

作者：王瑛卢修文王超亮**：北京工业大学电子信息与控制工程学院2009-3-3012:14:27[收藏][评论]

嵌入式系统的vga接口设计(包含各种vga接口的设计)

发布时间：目前越来越多的嵌入式处理器上集成了lcd控制器。典型的如三星的s3c2410a，intel的xscale系列。

这样可方便地外接大屏幕的lcd，且分辨率也能达到640×480，甚至800×600;色深能从6.5万色(16位)到26万色(18位)。但是大屏幕lcd的**都比较昂贵。

另一方面，普通计算机的vga接口显示器，保有量巨大、技术成熟，如果能通过接口转换手段，让嵌入式处理器直接支持vga显示器，则能很大地利用现有资源，节约系统成本。

lcd接口转换为vga接口。

vga(videographicsarray)接口信号为模拟信号。其关键信号有5个，分别是horizontalsync水平同步信号(也叫行同步信号)，垂直同步信号verticalsync(也叫场同步信号)，red红色，green绿色和blue蓝色。电子枪从左至右，从上至下地进行扫描，每行结束时，用行同步信号进行同步；扫描完所有行后用场同步信号进行场同步。

因电子枪偏转需要时间，所以扫完回转中，要对电子枪进行消隐控制：在每行结束后的回转过程中进行行消隐；在每场结束后的回转过程中进行场消隐。消隐过程中不发送电子束。

扫描式lcd接口(以s3c2410a的lcd控制器为例图1)，在每一场完毕后，也是用vsync来进行场同步；每一行完毕后，也是用hsync进行行同步；也有vclk像素时钟，用于锁存数据；

其场同步信号，宽度为(vspw+1)，之前有场消隐前肩(vfpd+1)，之后有场消隐后肩(vbpd+1);

其行同步信号，宽度为(hspw+1)，之前有行消隐前肩(hfpd+1)，之后有场消隐后肩(hbpd+1);

可以发现，扫描式lcd接口的同步信号时序和vga接口是一致的。原因是发明lcd后，尽管显示原理不同，但为了在时序上和crt兼容，也采用了这样的控制时序。基于此，完全能将lcd接口转换为vga接口。

图1三星s3c2410a的lcd信号时序图(来自s3c2410a数据手册)方案实现。

vga接口只需hsync和vsync两个同步信号和rgb三个色彩分量信号。而扫描式lcd接口的同步信号的时序和vga接口的完全一致，可直接把两个同步信号接入vga接口。s3c2410a的lcd控制器输出的是rgb数字信号。

因此若用一些dac芯片把rgb数字信号转换为模拟信号，即可实现vga接口的rgb信号输入。这类**专用dac芯片较多，例如adi公司的adv7120;chrontel公司的ch7004c。实验中选用的chrontel公司的ch7004c。

s3c2410a的lcd控制器与ch7004c的连接如表1。

表1s3c2410a的lcd控制器与ch7004c的连接。

在选择数据格式时，rgb565较合适，因为16位数据已经有6.5万色，完全足够；24位数据时每个像素实际占用32位，4个字节，传输时对s3c2410a的总线资源占用太大。

整个电路原理图如图2所示。其中一些需要注意的地方有：

ch7004c工作在从模式下，由s3c2410a的i2c控制。在实验中使用的是精度较好的日本村田(murata)的阻容元件，包括10k,360欧，75欧和10pf的电容。10k用于i2c总线的上拉，360欧用于rset引脚接地；75欧为r，g，b三个输出管脚和地之间的终端电阻，10pf电容用于晶振。

另外，ch7004c的iic地址，是通过把addr引脚拉高或拉低来设定；接地时，根据芯片手册，其7位的i2c地址为1110110，最后加一个读/写位。

图2ch7004c的电路原理图ch7004c的关键寄存器及设置。

ch7004c片内有25个寄存器。其中比较关键的是displaymode，inputdataformat，syncpolarity三个寄存器。displaymode显示模式寄存器，片内地址0x00，输入分辨率为640×480，由芯片手册，可选模式从mode13到mode17均可。

实验中选择的是默认的mode17，对应参数为0x6a。inputdataformat输入数据格式寄存器，片内地址是0x04，因为输入的数据格式为rgb565，且需打开pass-through模式，故对应参数为0x20。syncpolarity同步信号极性寄存器，片内地址0x0d，根据输入的hsync和vsync的极性来设定，如果是均为负脉冲，则把vsp位和hsp位都置0;如果均为正脉冲，则把vsp位和hsp位都设置为1。

实验中，把s3c2410a的lcd控制器的同步信号极性均设为低电平有效，故参数为0x00。

s3c2410a的lcd控制器设置。

作为输出源，s3c2410a的lcd控制器也需要进行相应设置。需要的输出分辨率是640×480，16位色(rgb565格式),刷新率60hz。一共有lcdcon1到lcdcon5共5个寄存器需要设置，具体参数要参考vga时序规范和lcd时序图(图1)。

所需设置的寄存器如表2。

表2s3c2410a的lcd控制器中需要设置的寄存器。

实验及数据。

实验中，选择的操作系统嵌入式linux，内核版本2.4.18，图形系统是qtopia1.

7.0。bootloader选用的韩国mizi公司的vivi。

上电后，vivi将进行初始化，其中包括设置ch7004，然后再引导进入linux。对ch7004的操作，完全可以看作对一个iic接口的eeprom来进行，可专门定义一个函数iic_write()来写数据。例如对idf寄存器的设置为i2c_write(0xec,0x04,0x20)。

设置好后，ch7004的所有寄存器数据如表3。

实验中还发现，设定spr同步信号极性寄存器时，如果都设同步信号为正脉冲有效，接显示器也能正常显示，但是有闪烁。负脉冲有效则无这种情况，故推荐均设置为负脉冲有效。

表3正常工作时，ch7004c的各个寄存器读出的数据。

结语。本文提供的lcd接口转换为vga接口的解决方案，经过实际验证，切实可行。在linux和windowsce4.

2两种嵌入式操作系统下均进行了测试，linux下vga显示器的画面非常稳定；在windowsce4.2下基本稳定，略有闪烁。该方案最大特点在于让嵌入式系统直接支持vga显示器，具备较大的实际应用意义。

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