基于CH7004视频编码器的VGA接口设计
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。
来源；电子工程网
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