基于嵌入式的顯示系統(tǒng)設計樣本

基于嵌入式CPUS3C2440VGA顯示系統(tǒng)設計摘要：基于VGA接口時序，以高性能視頻D/A芯片ADV7120為核心。實現(xiàn)了基于嵌入式CPUS3C2440VGA顯示子系統(tǒng)。系統(tǒng)一方面運用S3C2440自帶LCD控制器產(chǎn)生符合VGA顯示規(guī)定期序邏輯，另一方面通過LCD數(shù)據(jù)線將數(shù)字RGB信號傳遞給具備8路通道視頻D/A芯片ADV7120，產(chǎn)生VGA顯示需要模仿色彩信號。通過TFTLCD掃描顯示時序與VGA掃描顯示時序匹配，驅動VGA顯示屏。該系統(tǒng)可以達到正常顯示色彩信息規(guī)定，且價格低廉，合用于對顯示效果規(guī)定不苛刻，但規(guī)定大尺寸顯示屏且對價格敏感嵌入式應用中。當前諸多SOC廠商微解決器芯片都集成了LCD控制器，如三星公司S3C2410.S3C2440，IntelXscale系列等。大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)也采用流行LCD顯示技術。但是在需要大屏幕顯示、對辨別率規(guī)定不高場合，如車間、廠房，采用大屏幕LCD則成本過高。另一方面，VGA顯示技術由于技術發(fā)展成熟，成本低廉，仍在被大量使用，直到今天它仍是所有顯示終端最為成熟原則接口。如果讓嵌入式解決器直接支持VGA顯示屏，則能很大地運用既有資源，節(jié)約系統(tǒng)成本。1基于S3C2440VGA顯示技術分析通過度析VGA顯示技術時序邏輯與S3C2440內部集成LCD控制器驅動TFTLCD時序邏輯，找出它們共同點，分析在S3C2440上應用VGA顯示接口可行性。1.1VGA顯示原理VGA（VideoGraphicsArrnay）是IBM公司提出當前依然廣泛應用于PC顯示接口。該接口具備辨別率高、顯示速率快、顏色豐富等長處，在彩色顯示屏領域得到了廣泛應用。VGA接口在物理上體現(xiàn)為DB15插座，其中VGA適配器端使用是陰性DB15原則接口。其引腳定義如表1所示。表1VGA適配器引腳定義VGA接口使用模仿RGB通道，逐點、逐行掃描。其時序如圖1所示。VGA接口信號為模仿信號，其核心信號有5個，分別是HorizontalSync水平同步信號（也叫行同步信號），垂直同步信號VerticalSync（也叫場同步信號），紅色模仿信號，綠色模仿信號和籃色模仿信號。電子槍從左至右，從上而下進行掃描，每行結束時，用行同步信號進行同步。掃描完所有行后用場同步信號進行場同步。因電子槍偏轉需要時間，因此掃完回轉中，要對電子槍進行消隱控制，在每行結束后回轉過程中進行行消隱，在每場結束后回轉過程中進行場消隱。消隱過程中不發(fā)送電子束。圖1VGA掃描時序1.2TFTLCD顯示屏掃描時序分析基于ARM920T內核S3C2440芯片外圍集成了LCD控制器，LCD控制器被用來向LCD傳播圖像數(shù)據(jù)，并提供必要控制信號，例如VFRAME、VLINE、VCLK、VM等。除此之外，LCD控制器還涉及一組控制寄存器：LCDCON1寄存器、LCDCON2寄存器、LCDCON3寄存器、LCDCON4寄存器、LCDCON5寄存器。這些寄存器設立與顯示屏信息、控制時序和數(shù)據(jù)傳播格式等密切有關，在設計中需要依照顯示設備詳細信息對的設立這些寄存器才干使S3C2440正?？刂乞寗硬煌@示屏。典垂TFT液晶顯示屏掃描對序如圖2所示。圖2典型TFTLCD掃描時序其中重要涉及：1）幀（垂直）同步（VSYNC）：用高電平（或低電平）表達掃描一幀起始。2）行（水平）同步（HSYNC）：用高電平（或低電平）表達掃描一行起始。3）時鐘（VCLK）：通過上升沿（或下降沿）把數(shù)據(jù)寫入液晶屏。4）數(shù)據(jù)有效控制（VDEN）：表達與否啟動TFT輸出。5）數(shù)據(jù)信號（VD）：表達每個點顏色，普通有16位、18位、24位等模式。通過對比VGA接口時序和TFTLCD液晶顯示屏掃描時序，可以看出它們很相似。這就為用LCD控制器驅動VGA顯示屏提供了內在也許性。并且一旦實現(xiàn)了這種轉接方案，由于是由硬件實現(xiàn)兩種接口電氣轉換，不需要寫任何驅動程序，是在嵌入式系統(tǒng)平臺上擴展VGA接口最以便方案。比較兩種接口特性，要實現(xiàn)從TFT時序到VGA時序轉換，需要解決向題有：1）TFT液晶掃描同步信號和VGA同步信號電平問題。2）TFT液晶控制器輸出是RGB數(shù)字接口，而VGA紅綠藍通道時模仿量，兩者需要通過D/A轉換。使用D/A要考慮轉換精度、轉換速度、轉換通道數(shù)等問題。其中，為滿足真彩色（24位）規(guī)定，8位轉換精度就可以?；赩GA對幀頻規(guī)定，每個點轉換頻率必要不不大于27MHz，同步，必要至少有3個通道同步轉換，以滿足紅綠藍（RGB）3個通道輸出。針對這種轉換D/A普通稱為視頻D/A，本設計采用ATI公司視頻D/A芯片ADV7120。1.3ADV7120簡介ADV7120是美國ADI公司生產(chǎn)高速視頻數(shù)模轉換芯片，其像素掃描時鐘頻率有30、50、80MHz3個級別。ADV7120在單芯片上集成了3個獨立8位高速D/A轉換器，可以分別解決紅、綠、藍視頻數(shù)據(jù)，特別合用于高辨別率模仿接口顯示終端和規(guī)定高速D/A轉換應用系統(tǒng)。ADV7120輸入及控制信號非常簡樸：3組8位數(shù)字視頻數(shù)據(jù)輸入端，分別相應RGB視頻數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)輸入端采用原則TTL電平接口；4條視頻控制信號線涉及復合同步信號SYNC、消隱信號BLANK、白電平參照信號REFWHITE和像索時鐘信號CLOCK;外接一種1.23V數(shù)模轉換參照電壓源和1個輸出滿度調節(jié)。只有4條輸出信號線：模仿RGB信號采用高阻電流源輸出方式，可以直接驅動75Ω同軸傳播線；同步參照電流輸出信號Isync用來在綠視頻模仿信號中編碼視頻同步信息。2VGA接口電路設計

如前所述，VGA接口時序和LCD掃描式接口時序是一致，運用ADV7120構成TFT液晶時序到VGA接口轉換模塊構造框圖如圖3所示。圖3VGA接口電路構成框圖依照ADV7120數(shù)據(jù)手冊，ADV7120對參照電平規(guī)定度很高，不能以電阻分壓電路代替。本設計中采用了1.235V電壓基準芯片AD589來產(chǎn)生參照電壓。3VGA顯示模式選取及S3C2440LCDcontroller中相應控制寄存器設立最初VGA顯示包括幾種模式，最初VGA辨別率被定義為640x480，接著更高辨別率SVGA、XVGA等原則在此基本上被提出，接口上都兼容VGA原則，因此，習慣上把所有這種接口都稱為VGA接口。不同顯示模式相應VGA時序中時間參數(shù)不同，選定一種顯示模式后，就要配備LCD控制器，使其產(chǎn)生時序參數(shù)符合VGA模式規(guī)定，這樣才干成功驅動VGA接口，否則VGA顯示端會閃爍、模糊甚至不顯示。在這里選取辨別率為640x480、刷新頻率為60Hz、16位彩色VGA顯示模式，并在此模式下完畢對LCD控制器有關寄存器配備。使LCD控制器輸出時序邏輯能符合該模式下VGA顯示規(guī)定。在該模式下VGA接口同步信號時序如圖4所示。圖4VGA接口同步信號時序下面依照圖4VGA接口同步信號時序對重要LCD控制器中控制寄存器進行配備：1）LCDCON1寄存器CLKVAL：擬定VCLK頻率參數(shù)。公式為VCLK-HCLK/［（CLKVAL+1）x2］。在本設計中S3C2440HCLK=100MHz，顯示屏需要VCLK=20MHz，故需設立CLKVAL=1.BPPMODE：擬定BPP（每像素位散）。選取BPPMODE=0xC，即選取TFT16位模式。2）LCDCON2寄存器VBPD：擬定幀同步信號和幀數(shù)據(jù)傳播前時延，是幀數(shù)據(jù)傳播前延遲時間和行同步時鐘間隔寬度比值，參照圖4中時間數(shù)據(jù)可知，VBPD=t3/t6=1.02ms/31.77μs=32.LINEVAL：擬定顯示垂直方向大小。公式：LINEVAL=YSIZE-1=479.VFPD：擬定幀數(shù)據(jù)傳播完畢后到下一幀同步信號到來一段延時，是幀數(shù)據(jù)傳播后延遲時間和行同步時鐘間隔寬度比值，參照圖4中時間數(shù)據(jù)可知，VFPD=t5/t6=0.35ms/31.77μs=11.VSPW：擬定幀同步時鐘脈沖寬度，是幀同步信號時鐘寬度和行同步時鐘間隔寬度比值。如圖4，VSPW=t2/t6=0.06ms/31.77μs=2.3）LCDCON3寄存器HBPD：擬定行同步信號和行數(shù)據(jù)傳播前一段延時，描述行數(shù)據(jù)傳播前延遲時間內VCLK脈沖個數(shù)，如圖4，VBPD=t7xVCLK=1.89μsx25MHz=47.HOZAL：擬定顯示水平方向尺寸。這里HOZAL=XSIZE-1=639.HFPD：擬定行數(shù)據(jù)傳播完畢后到下一行同步信號到來一段延遲時間，描述行數(shù)據(jù)傳播后延遲時間內VCLK脈沖個數(shù)，如圖4，HFPD=t9xVCLK=0.94μsx25MHz=24.4）LCDCON4寄存器HSPW：擬定行同步時鐘脈沖寬度。描述行同步脈沖寬度時間內VCLK脈沖個數(shù)，如圖4，HSPW=3.77μsx25MHz=94.5）LCDCON5寄存器BPP24BL：擬定數(shù)據(jù)存儲格式。此處設立BPP24BL=0x0，即選取小端模式存儲FRM565：擬定16位數(shù)據(jù)輸出格式。設立FRM565=0x1，即選取5:6：5輸出格式。通過如上方式設計VGA接口電路并相應設立LCD控制器寄存器，實現(xiàn)了LCD數(shù)字輸出與D/A轉換無縫連接，不需要任何額外驅動程序就可以將本來在LCD上輸出圖像信息輸出到VGA顯示屏上。4測試與結論本設計通過度析VGA接口時序與S3C2440TFTLCD接口時序相似點，論證了用S3C2440自帶LCDcontroler來驅動V