S3C2440的嵌入式VGA接口設(shè)計

朱麗婷,趙 哲

(杭州電子科技大學(xué)電子信息學(xué)院,浙江杭州310018)

0 引 言

S3C2440處理器是三星公司的一款基于ARM920T內(nèi)核的CPU,應(yīng)用廣泛。隨著嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展,處理器往往需要支持帶有VGA接口的顯示設(shè)備,然而S3C2440并不支持VGA數(shù)據(jù)接口,但其內(nèi)置有LCD控制器,因此通過LCD轉(zhuǎn)VGA技術(shù)可以方便實現(xiàn)S3C2440對VGA設(shè)備的支持[1]。通常,LCD轉(zhuǎn)VGA技術(shù)有兩種方法,一種是通過D/A轉(zhuǎn)換芯片實現(xiàn),另一種是通過FPGA橋接實現(xiàn)[2]。顯然第一種方法成本較低,適用于對顯示效果要求不高的領(lǐng)域。筆者在開發(fā)基于S3C2440的多媒體學(xué)習(xí)機(jī)的過程中,采用TI公司的THS8134B作為視頻信號轉(zhuǎn)換芯片,設(shè)計了LCD轉(zhuǎn)VGA接口的硬件電路和相關(guān)驅(qū)動程序,使之能夠驅(qū)動VGA接口的顯示器。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)硬件主要由S3C2440處理器與THS8134B芯片組成,如圖1所示為系統(tǒng)的組成框圖。

THS8134是TI公司生產(chǎn)的用于視頻/圖形應(yīng)用的通用高速3路DAC芯片。該器件工作在5 V模擬供電,3～5 V數(shù)字供電的條件下,其最高采樣速率可達(dá)到80 Msps。THS8134由3個8位D/A轉(zhuǎn)換器組成,在視頻應(yīng)用中可由附加電路提供兩電平或三電平的同步信號和消隱信號,而且可以控制同步是在Y/G上還是3個通道都帶同步。在本系統(tǒng)中THS8134工作在RGB模式[3]。根據(jù)手冊應(yīng)當(dāng)配置M1=0,M2_INT=0。其中M1直接對應(yīng)引腳的電平,所以直接把M1接地即可;而M2_INT是內(nèi)部信號,它需要在SYNC引腳的上升沿依據(jù)M2引腳進(jìn)行配置。設(shè)計中把幀同步信號FCLK和SYNC連接,把M2信號直接接地,這樣每次在幀同步信號的上升沿配置M2_INT=0,在下降沿配置INS3_INT=0,從而實現(xiàn)了RGB模式的配置。

LCD接口數(shù)據(jù)的2到7位、10到15位、18到23位分別與THS8134芯片的BLUE信號,GREEN信號和RED信號相連接,這樣就完成了S3C2440處理器與芯片之間數(shù)字信號的傳輸[4]。THS8134芯片的時鐘信號采用LCD接口的時鐘信號,BLANK信號與VM信號相連接,SYNC同步信號與幀同步信號相連。如此連接控制信號,實現(xiàn)了LCD數(shù)字輸出與D/A轉(zhuǎn)換的無縫連接,因此,不用特意去編寫控制D/A轉(zhuǎn)換的額外程序,大大簡化了驅(qū)動程序的設(shè)計。如圖2所示為硬件實物圖。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

圖2 VGA轉(zhuǎn)換板實物圖

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)程序主要實現(xiàn)在VGA顯示器上全屏顯示某種顏色以及畫線、畫圓等操作,從串口輸出一個菜單,從中選擇各種操作命令。程序結(jié)構(gòu)如圖3所示。

主函數(shù)中在串口輸出菜單以選擇不同的顯示命令來操作LCD。Lcd.c調(diào)用以下兩個文件提供的函數(shù)在LCD上進(jìn)行操作。Lcdlib.c封裝了對LCD控制器、調(diào)色板的訪問函數(shù),可以設(shè)置LCD的顯示模式、開啟/關(guān)閉LCD、設(shè)置調(diào)色板等。Framebuffer.c直接操作幀緩存區(qū),實現(xiàn)了畫點、畫線、單色顯示等函數(shù)。該文件是對操作圖像數(shù)據(jù)的封裝,這里主要介紹對端口的初始化、功能配置以及視頻信號設(shè)置等程序。S3C2440的LCD接口主要由LCD控制器、LCD地址寄存器、LCD中斷屏蔽控制器等組成,LCD接口如何工作就取決于對這些控制器和寄存器如何賦值[5]。具體設(shè)置為：

(1)LCDCON1：設(shè)置VCLK的頻率VCLK(Hz)、選擇 LCD類型TFT LCD、設(shè)置顯示模式16BPP、先禁止LCD信號輸出;

(2)LCDCON2/3/4：設(shè)置控制信號的時間參數(shù)、設(shè)置分辨率,即行數(shù)和列數(shù);

圖3 LCD顯示程序框圖

(3)LCDCON5：設(shè)置顯示模式為16BPP時的數(shù)據(jù)格式：5：6：5設(shè)置HSYNC、VSYNC 脈沖的極性(這需要參考具體LCD的接口信號)為反轉(zhuǎn);

(4)調(diào)色板中用16BPP的格式表示顏色,設(shè)置調(diào)色板中的數(shù)據(jù)格式為5：6：5(紅色用5位輸出、綠色用6位輸出、藍(lán)色用5位輸出)。LCDCON5|=(1＜＜11)//設(shè)置調(diào)色板中數(shù)據(jù)格式為5：6：5;color=(red＜＜11)|(green＜＜5)|blue。

設(shè)計中通過軟件設(shè)置S3C2440處理器工作在640×480×60Hz×16BPP(分辨率為640×480、刷新頻率為60Hz、16位色彩)模式下。

3 測試結(jié)果

經(jīng)過硬件方面的調(diào)試,在S3C2440開發(fā)板的VFRAME和VLINE腳成功得到了VGA顯示器需要的VSYNC和HSYNC信號如圖4、5所示。程序經(jīng)過交叉編譯后寫到NAN Flash中,重啟后顯示器能正確顯示畫面,分辨率為640×480,屏幕刷新率60Hz,圖像清晰穩(wěn)定,達(dá)到了預(yù)期的效果,如圖6所示。

圖4 VFRAME波形

圖5 VLINE波形

4 結(jié)束語

本文結(jié)合S3C2440處理器和THS8134芯片,給出了一種LCD轉(zhuǎn)VGA的簡易技術(shù)方法,這種方法在硬件上簡單易行,在軟件上設(shè)計也不復(fù)雜,適合于低成本要求的嵌入式設(shè)備開發(fā)。對解決基于ARM的嵌入式系統(tǒng)中大屏幕顯示方面的問題有很大的實用價值和借鑒意義。

圖6 同心圓顯示圖

[1]范加利,趙國良.嵌入式視頻系統(tǒng)中VGA接口的設(shè)計[J].應(yīng)用科技,2008,35(10)：37-40.

[2]張義磊,安吉宇.ARM芯片S3C2410驅(qū)動TFT-LCD的研究[J].液晶與顯示,2005,20(1)：12-15.

[3]王亮,李正.VGA漢字顯示的FPGA設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機(jī)工程與設(shè)計,2009,30(2)：275-277.

[4]黃杰勇,鄧春健.基于CPLD的VGA圖像顯示控制系統(tǒng)[J].現(xiàn)代計算機(jī),2008,(12)：167-169.

[5]韋東山.嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)完全手冊[M].北京：人民郵電出版社,2008：197-220.