基于ADSP－BF533的VGA显示控制器设计

2013-04-25吴子贤庞少龙

电子科技 2013年9期

吴子贤，孙昊，庞少龙

(西安电子科技大学电子工程学院，陕西西安710071)

CRT显示屏虽然输出的是模拟信号，但是它在许多方面拥有LCD显示屏无法超越的优点，例如其无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可调节的多分辨率模式、响应时间极短等，并且要比LCD屏便宜，故其有着广泛的应用前景。而CRT的显示要通过VGA接口。本文利用ADSP－BF533的TIMER接口及PPI接口就可以实现行频和场频同步信号的控制和RGB三原色信号的控制。ADSP－BF533经常用于一些测量仪器的开发，而测量仪器通常需要显示。这时通常会使用CRT显示屏，使用CRT显示屏就需要VGA接口。用ADSP－BF533去驱动VGA接口，使得图像的信息通过VGA显示到CRT显示屏上是研究的重点。

1 总体概述

ADSP－BF533［1－2］是ADI公司Blackfin系列的一款嵌入式DSP，广泛应用于数字图像视频处理领域。本文利用ADSP－BF533及其外围电路来实现图像信号的存储和显示，其中ADSP－BF533处理器和开发平台资料在文献［1～2］中已有介绍。图1是图像信号存储和显示系统的结构框图。

图1 图像信号存储和显示系统结构框图

首先将显示图片所需的信息经过转化成RGB的数字信息放入SDRAM中。然后TIMER定时器初始化，产生行频和场频同步信号。按照VGA接口的时序，将SDRAM中的像素信息放置在PPI口输出，由于DSP产生信号都是数字信号，需要经过芯片FMS3818，转化为模拟信号来驱动VGA，达到图片显示的目的［3］。

2 VGA

2.1 VGA接口简介

在现代的测量仪器中，要将所测量的信号结果输出到显示器上。CRT纯平显示器具有可视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可调节的多分辨率模式、响应时间短等优点，所以在测量仪器中得到广泛应用。但CRT显示器由于设计的原因只接受模拟信号。VGA接口作为可以输出模拟信号的接口，在CRT显示器上得到广泛应用。VGA(Video Graphics Array)是IBM公司在1987年推出的一种视频标准，具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点，它是一种D型接口，用于显示屏的输出，它有15个孔，分为3排，每排5个，包括一个场同步，一个行同步，3个色彩线(红、绿、蓝)，5个地线以及两个无线接线。如图2所示。

图2 VGA接口

2.2 VGA显示原理

VGA接口中主要有用的是场同步和行同步信号以及三原色数据线。场同步和行同步是TTL电平，来控制正在扫频哪个像素点。三原色数据信号输出的是模拟电压。电压范围0～0.714 V。0 V代表无色;0.714 V代表满色。通过这三原色控制CRT电子枪发射电子束来轰击荧光屏上的三基色，其控制显示器的原理如图3所示。

图3 显示原理

2.3 VGA接口时序

像素点信号如图4所示，其实VGA接口并没有时钟信号，图4中的时钟信号与VGA的刷新频率有关，是处理器内部运算的依据。虚线框内部分是一个像素点，它在一个时钟周期内有效。RGB为相应的总线信号，其输出模拟信号。根据接收到的像素点信号的不同使得电子枪轰击荧光屏三基色的强度不同，从而在不同点产生不同的颜色。

图4 像素点信号

一个完整的行信号由行同步信号和RGB信号组成。它的同步信号是图5中虚线框出部分。其实一个行信号，就是点亮显示器的某一行，即发送完一个行信号就点亮一行，发送两个行信号就点亮两行，依此类推。文中用的显示屏分辨率是800×600，一个行信号里则包含800个RGB信号，其具体内容如图5所示。

图5 行信号

一个完整的场信号由若干场同步信号和有效的行同步信号组成，其实一个场信号就是点亮显示器的一屏信号所需要的信号，即发送完一个场信号就点亮一个屏。由于本文用的显示屏是800×600，即点亮一个屏需要点量600行，所以每个场信号都包含600个行信号，具体内容如图6所示。

图6 场信号

3 DSP

3.1 DSP的TIMER口

ADSP－BF533具有3个通用定时器，1个核心定时器和1个看门狗定时器。通用定时器有3种模式:脉宽调制模式、脉宽计数和捕获模式和外部时间计数模式。本文主要用TIMER1和TIMER2两个通用计时器，通过这两个计数器在脉宽调制模式下产生行频和场频的同步信号。每个通用定时器分别有一个双向引脚:TMRx，该引脚在脉宽调制模式下作为输出引脚。就是通过TMR1输出行同步和TMR2输出场同步来实现的。这两方面的配置需要配置TIMERx_CONFIG寄存器。脉宽调制模式就是输出脉宽可调的周期脉宽信号。通过设置定时周期存储器和定时宽度定时器可以设置周期信号的周期和脉冲的宽度。

3.2 DSP的PPI口

PPI接口是ADSP－BF533新推出的一种外部接口，全称为并行外围接口，是数据高速传输专用的半双工双向通道。该接口包括16位的数据传输线，3个同步信号和一个时钟信号，其优点在于不需要地址线的配合，直接与DMA通道整合，读写数据时自动地址增减。不仅减少了地址线的布线烦恼，而且可以使DSP在高速运算的同时传输数据。大幅加快了DSP的传输速度。PPI口具有帧同步信号，不需产生读写信号，其3个同步信号就是帧信号。数据传输可以灵活配置，可以传输8位，10～16位等8种数据宽度，数据线的低4位是专用数据线，其他则为复用。当传输的数据少于16位时，未被使用的复用管脚则会被作为其他用途［4］。

PPI口可以配置为两种模式即通用PPI模式和ITU－656PPI模式。本文采用通用PPI模式。通过配置PPI接口的寄存器即将PPI接口配置成通用模式，并且是输出接口，向外输出信号。PPI的数据发送宽度是8位。每次发送共接收800个。PPI接口的两个同步信号和TIMAER口是复用的，将TIMER口的两个输出信号作为PPI口的同步信号。