吳子賢，孫 昊，龐少龍

(西安電子科技大學(xué) 電子工程學(xué)院，陜西 西安710071)

CRT顯示屏雖然輸出的是模擬信號(hào)，但是它在許多方面擁有LCD顯示屏無(wú)法超越的優(yōu)點(diǎn)，例如其無(wú)壞點(diǎn)、色彩還原度高、色度均勻、可調(diào)節(jié)的多分辨率模式、響應(yīng)時(shí)間極短等，并且要比LCD屏便宜，故其有著廣泛的應(yīng)用前景。而CRT的顯示要通過(guò)VGA接口。本文利用ADSP－BF533的TIMER接口及PPI接口就可以實(shí)現(xiàn)行頻和場(chǎng)頻同步信號(hào)的控制和RGB三原色信號(hào)的控制。ADSP－BF533經(jīng)常用于一些測(cè)量?jī)x器的開(kāi)發(fā)，而測(cè)量?jī)x器通常需要顯示。這時(shí)通常會(huì)使用CRT顯示屏，使用CRT顯示屏就需要VGA接口。用ADSP－BF533去驅(qū)動(dòng)VGA接口，使得圖像的信息通過(guò)VGA顯示到CRT顯示屏上是研究的重點(diǎn)。

1 總體概述

ADSP－BF533［1－2］是ADI公司Blackfin系列的一款嵌入式DSP，廣泛應(yīng)用于數(shù)字圖像視頻處理領(lǐng)域。本文利用ADSP－BF533及其外圍電路來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像信號(hào)的存儲(chǔ)和顯示，其中ADSP－BF533處理器和開(kāi)發(fā)平臺(tái)資料在文獻(xiàn)［1～2］中已有介紹。圖1是圖像信號(hào)存儲(chǔ)和顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖1 圖像信號(hào)存儲(chǔ)和顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

首先將顯示圖片所需的信息經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化成RGB的數(shù)字信息放入SDRAM中。然后TIMER定時(shí)器初始化，產(chǎn)生行頻和場(chǎng)頻同步信號(hào)。按照VGA接口的時(shí)序，將SDRAM中的像素信息放置在PPI口輸出，由于DSP產(chǎn)生信號(hào)都是數(shù)字信號(hào)，需要經(jīng)過(guò)芯片F(xiàn)MS3818，轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)VGA，達(dá)到圖片顯示的目的［3］。

2 VGA

2.1 VGA接口簡(jiǎn)介

在現(xiàn)代的測(cè)量?jī)x器中，要將所測(cè)量的信號(hào)結(jié)果輸出到顯示器上。CRT純平顯示器具有可視角度大、無(wú)壞點(diǎn)、色彩還原度高、色度均勻、可調(diào)節(jié)的多分辨率模式、響應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，所以在測(cè)量?jī)x器中得到廣泛應(yīng)用。但CRT顯示器由于設(shè)計(jì)的原因只接受模擬信號(hào)。VGA接口作為可以輸出模擬信號(hào)的接口，在CRT顯示器上得到廣泛應(yīng)用。VGA(Video Graphics Array)是IBM公司在1987年推出的一種視頻標(biāo)準(zhǔn)，具有分辨率高、顯示速率快、顏色豐富等優(yōu)點(diǎn)，它是一種D型接口，用于顯示屏的輸出，它有15個(gè)孔，分為3排，每排5個(gè)，包括一個(gè)場(chǎng)同步，一個(gè)行同步，3個(gè)色彩線(紅、綠、藍(lán))，5個(gè)地線以及兩個(gè)無(wú)線接線。如圖2所示。

圖2 VGA接口

2.2 VGA顯示原理

VGA接口中主要有用的是場(chǎng)同步和行同步信號(hào)以及三原色數(shù)據(jù)線。場(chǎng)同步和行同步是TTL電平，來(lái)控制正在掃頻哪個(gè)像素點(diǎn)。三原色數(shù)據(jù)信號(hào)輸出的是模擬電壓。電壓范圍0～0.714 V。0 V代表無(wú)色;0.714 V代表滿色。通過(guò)這三原色控制CRT電子槍發(fā)射電子束來(lái)轟擊熒光屏上的三基色，其控制顯示器的原理如圖3所示。

圖3 顯示原理

2.3 VGA接口時(shí)序

像素點(diǎn)信號(hào)如圖4所示，其實(shí)VGA接口并沒(méi)有時(shí)鐘信號(hào)，圖4中的時(shí)鐘信號(hào)與VGA的刷新頻率有關(guān)，是處理器內(nèi)部運(yùn)算的依據(jù)。虛線框內(nèi)部分是一個(gè)像素點(diǎn)，它在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)有效。RGB為相應(yīng)的總線信號(hào)，其輸出模擬信號(hào)。根據(jù)接收到的像素點(diǎn)信號(hào)的不同使得電子槍轟擊熒光屏三基色的強(qiáng)度不同，從而在不同點(diǎn)產(chǎn)生不同的顏色。

圖4 像素點(diǎn)信號(hào)

一個(gè)完整的行信號(hào)由行同步信號(hào)和RGB信號(hào)組成。它的同步信號(hào)是圖5中虛線框出部分。其實(shí)一個(gè)行信號(hào)，就是點(diǎn)亮顯示器的某一行，即發(fā)送完一個(gè)行信號(hào)就點(diǎn)亮一行，發(fā)送兩個(gè)行信號(hào)就點(diǎn)亮兩行，依此類(lèi)推。文中用的顯示屏分辨率是800×600，一個(gè)行信號(hào)里則包含800個(gè)RGB信號(hào)，其具體內(nèi)容如圖5所示。

圖5 行信號(hào)

一個(gè)完整的場(chǎng)信號(hào)由若干場(chǎng)同步信號(hào)和有效的行同步信號(hào)組成，其實(shí)一個(gè)場(chǎng)信號(hào)就是點(diǎn)亮顯示器的一屏信號(hào)所需要的信號(hào)，即發(fā)送完一個(gè)場(chǎng)信號(hào)就點(diǎn)亮一個(gè)屏。由于本文用的顯示屏是800×600，即點(diǎn)亮一個(gè)屏需要點(diǎn)量600行，所以每個(gè)場(chǎng)信號(hào)都包含600個(gè)行信號(hào)，具體內(nèi)容如圖6所示。

圖6 場(chǎng)信號(hào)

3 DSP

3.1 DSP的TIMER口

ADSP－BF533具有3個(gè)通用定時(shí)器，1個(gè)核心定時(shí)器和1個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器。通用定時(shí)器有3種模式:脈寬調(diào)制模式、脈寬計(jì)數(shù)和捕獲模式和外部時(shí)間計(jì)數(shù)模式。本文主要用TIMER1和TIMER2兩個(gè)通用計(jì)時(shí)器，通過(guò)這兩個(gè)計(jì)數(shù)器在脈寬調(diào)制模式下產(chǎn)生行頻和場(chǎng)頻的同步信號(hào)。每個(gè)通用定時(shí)器分別有一個(gè)雙向引腳:TMRx，該引腳在脈寬調(diào)制模式下作為輸出引腳。就是通過(guò)TMR1輸出行同步和TMR2輸出場(chǎng)同步來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這兩方面的配置需要配置TIMERx_CONFIG寄存器。脈寬調(diào)制模式就是輸出脈寬可調(diào)的周期脈寬信號(hào)。通過(guò)設(shè)置定時(shí)周期存儲(chǔ)器和定時(shí)寬度定時(shí)器可以設(shè)置周期信號(hào)的周期和脈沖的寬度。

3.2 DSP的PPI口

PPI接口是ADSP－BF533新推出的一種外部接口，全稱為并行外圍接口，是數(shù)據(jù)高速傳輸專用的半雙工雙向通道。該接口包括16位的數(shù)據(jù)傳輸線，3個(gè)同步信號(hào)和一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，其優(yōu)點(diǎn)在于不需要地址線的配合，直接與DMA通道整合，讀寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)自動(dòng)地址增減。不僅減少了地址線的布線煩惱，而且可以使DSP在高速運(yùn)算的同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。大幅加快了DSP的傳輸速度。PPI口具有幀同步信號(hào)，不需產(chǎn)生讀寫(xiě)信號(hào)，其3個(gè)同步信號(hào)就是幀信號(hào)。數(shù)據(jù)傳輸可以靈活配置，可以傳輸8位，10～16位等8種數(shù)據(jù)寬度，數(shù)據(jù)線的低4位是專用數(shù)據(jù)線，其他則為復(fù)用。當(dāng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)少于16位時(shí)，未被使用的復(fù)用管腳則會(huì)被作為其他用途［4］。

PPI口可以配置為兩種模式即通用PPI模式和ITU－656PPI模式。本文采用通用PPI模式。通過(guò)配置PPI接口的寄存器即將PPI接口配置成通用模式，并且是輸出接口，向外輸出信號(hào)。PPI的數(shù)據(jù)發(fā)送寬度是8位。每次發(fā)送共接收800個(gè)。PPI接口的兩個(gè)同步信號(hào)和TIMAER口是復(fù)用的，將TIMER口的兩個(gè)輸出信號(hào)作為PPI口的同步信號(hào)。

4 硬件具體實(shí)現(xiàn)

從DSP的TIMER接口輸出的VS_VGA(行頻信號(hào))和HS_VGA(場(chǎng)頻信號(hào))直接連接到VGA接口相應(yīng)的信號(hào)線，由于從PPI接口輸出的是數(shù)字信號(hào)，需要經(jīng)過(guò)FMS3818轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)輸出，其具體實(shí)現(xiàn)如圖7所示。

圖7 硬件具體實(shí)現(xiàn)圖

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)正確配置PPI、DMA和TIMER，在ADSPBF533以及其外圍電路的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了將存儲(chǔ)在SDRAM的圖像信號(hào)，經(jīng)過(guò)DMA傳輸?shù)絇PI口上，由于PPI口沒(méi)有足夠的數(shù)據(jù)輸出線，所以進(jìn)行了高位截?cái)啵逦冗_(dá)到要求。

［1］Analog Devices，Inc.ADSP－BF533 Blackfin ? processor hardware reference［M］.USA:Analog Devices，Inc.，2009.

［2］Analog Devices，Inc.ADSP－BF533 EZ－KIT Lite? evaluation system manual［M］.USA:Analog Devices，Inc.，2004.

［3］ 劉會(huì)通，易建新.利用SVGA實(shí)現(xiàn)紅外全灰度圖像的實(shí)時(shí)顯示［J］.華中科技大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2003(12):58－59.

［4］ 劉樂(lè)善.微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用［M］.武漢:華中科技大學(xué)出版社，1999.