1 引言
嵌入式系統的終端顯示傾向選擇LCD顯示器。但在大屏幕顯示情況下，大型工業級LCD液品顯示器造價高。選擇性少。而為嵌入式系統增加標準VGA接口可很好地解決該問題。支持VGA接口的顯示設備眾多且價格相對較低，而且顯示設備的更換不會對嵌入式系統產生影響。ARM9器件S3C2410在嵌入式系統中應用廣泛。這里主要針對該處理器介紹基于CH7004的嵌入式系統VGA接口設計。該設計方案硬件設計和軟件實現簡單，成本較低，從而為嵌入式設備提供了簡單有效的大屏幕圖像顯示解決方案。
2 VGA接口
VGA(Video Graphics Array)是一個模擬信號接口，是IBM公司推出的一種視頻傳輸標準。該接口具有分辨率高、顯示速率快、顏色豐富等優點，在彩色顯示器領域得到了廣泛的應用。
(1)VGA接口引腳表1為15針VGA接口引腳信號的定義列表。
(2)VGA接口時序VGA接口有多種時序，應用時根據具體需要選擇不同的時序。圖1為640×480在60 Hz模式下的VGA接口時序圖。
3 器件介紹
3.1 LCD控制器簡介
S3C2410處理器采用16/32位指令的 ARM920T內核，最高工作頻率為202 MHz，內部帶有豐富的外設資源，低功耗、低價格、高性能的特點使其在嵌入式系統中應用廣泛。LCD控制器是S3C2410內部集成外設，具有以下特點：支持STN、TFT兩種類型液晶顯示屏;支持多種顏色模式，最高支持24位顏色模式;LCD控制時序可由用戶根據實際情況需要設置。
3.1.1 LCD控制器引腳功能
LCD控制器引腳分為時序控制端口和數據端口。與該設計相關的端口具體含義見表2。
3.1.2 LCD控制器內部控制寄存器
LCD控制器內部有5個控制寄存器：LCDCON1～LCD-CON5。LCDCON1控制像素時鐘、掃描模式和顏色模式;LCDCON2控制幀同步脈沖寬度、幀有效行數及幀同步前、后的無效行數：LCDCON3主要控制行有效像素點數以及行同步前、后的無效像素點數：LCDCON4主要控制行同步脈沖寬度：LCDCON5主要控制行、場同步脈沖和數據有效信號極性，16位色顏色格式.數據輸出與像素時鐘跳變關系。
3.2 CH7004器件簡介
CH7004是Chrontel公司生產的一款數字轉換為模擬的視頻編碼器，其內部編碼器支持NSTL、PAL兩種視頻制式，通用數字輸入接口支持8、 12、15、16和24位數字RGB或者YCrCb格式輸入，支持5種圖像分辨率，內部集成3路相互獨立的高速視頻數模轉換器，可由用戶控制輸出模擬 RGB或YUV，提供I2C接口供用戶控制器件工作模式。
4 VGA接口設計
S3C2410處理器的LCD控制器用于產生圖像數據、VGA接口時序(640x480，60 Hz)以及配置CH7004的工作模式。CH7004將數字圖像數據模擬化，最終產生的模擬圖像信號供支持VGA接口的顯示器顯示。VGA接口的硬件連接見圖2。
這里選擇(640x480，60 Hz)模式，是由實際需要和硬件特性決定的：(1)嵌入式系統中的圖像尺寸大多低于640x480，采用這種VGA模式顯示不會丟失任何原始圖像信息; (2)VGA的每種顯示模式所要求的像素時鐘不同，而S3C2410內部LCD控制的像素時鐘由器件的主頻分頻而來，在各種分頻后的像素時鐘里只有25. 25 MHz(202 MHz主頻進行8分頻)與VGA模式中的(640x480，60 Hz)模式所要求的像素時鐘25.175 MHz最為接近，微小的像素時鐘偏差不會影響VGA接口顯示;(3)16位色情況下，(640x480，60 Hz)模式數據流帶寬為35.2 MB/s，因而不會堵塞S3C2410數據總線，不影響處理器的其他控制、數據處理操作。
CH7004的數據輸入端口D0~D15與LCD控制器的相應數據輸出端口連接，LCD控制器的像素時鐘VCLK通過XCLK端輸入CH7004內部， ADDR為低設置CH7004的I2C總線地址，為0x76。CH7004輸出端需考慮視頻信號阻抗匹配問題，否則會出現圖像重影、雪花、或邊緣有波紋等問題。
5 LCD控制器和CH7004配置
5.1 LCD控制器的設置流程
將LCD控制器工作模式設置為(640x480，60 Hz)，16位色(5：6：5)，TFT模式。
(1)將系統主時鐘(FCLK)設置為202 MHz，外設時鐘(HCLK)設置為101 MHz;
(2)將LCD控制器外部端口設置為TFT作模式;
(3)開辟1塊大小為600 KB(640x480x2 Bytes)用于存放數據的連續內存區域;
(4)設置LCD控制器的控制邏輯寄存器LCDCON1～LCD-CON5。其中，LCDCON1：設置像素時鐘(VCLK)從系統主頻分頻的分頻系數 CLKVAL="1",VM的觸發速率為每幀觸發，顯示模式TFT，單像素顏色位數16位.禁止LCD控制器數據輸出和控制信號產生ENVID=0; LCDCON2：設置幀同步后無效行數VBPD=32，幀有效行數LINEVAL=469;幀同步前無效行數VFPD=9，幀同步寬度VSPW=1; LCDCON3：行同步后無效像素點數HBPD=47，行有效像素點數HOZVAL=639，行同步前無效像素點數HFPD=15;LCDCON4：行同步寬度HSPW=95;LCDCON5：圖像在內存的存儲方式設置為小端存儲BPP24BL=0.16位色圖像為5：6：5格式FRM=1，像素時鐘 VCLK設置為上升沿傳輸一個像素數據，行同步脈沖設置為負脈沖有效INVVUNE=1,幀同步脈沖設置為負脈沖有效IN-VFRAME=1，LEND信號極性設置正常模式INVLEND=0，PWREN信號設置有效設置PWREN=1，LEND信號輸出為允許ENLEND=1。
(5)允許視頻數據輸出和時序控制ENVID=1。
5.2 CH7004工作模式配置
CH7004C內部有25個工作模式控制寄存器。與此設計模式相關的寄存器有4個：顯示模式寄存器(Display Mode)，輸入數據模式寄存器(Input Data Format)，時鐘模式寄存器(Clock Mode)，同步信號極性寄存器(Sync Polarity)。通過配置CH7004內部工作模式控制寄存器的使CH7004與LCD控制器工作相對應。
將CH7004 工作模式設置為與國LCD控制器相一致。圖像大小為640x480，輸入數據為16位5：6：5格式.數據不經制式編碼器而直接送人內部D/A轉換器。對 CH7004的配置順序為：(1)Display Mode寄存器設置640x480顯示模式，可選擇的模式為13～17。(2)Input Data Format寄存器設置為16位色。RGB5：6：5格式，RGB信號旁路。選擇旁路模式使得RGB輸入圖像信號不經視頻編碼器而直接送入D/A轉換器。 (3)Clock Mode寄存器設置為像素時鐘上升沿鎖存圖像信號。(4)Sync Polarity寄存器設置行、場同步負脈沖有效，行、場同步信號由外部處理器產生并南CH7004的V、H端口輸入。在實際操作中，系統上電后，處理器只需配置CH7004內部的輸入數據模式(Input Data Format)寄存器，其他寄存器直接使用復位默認值。
5.3 CH7004的I2C總線配置時序
S3C241O配置CH7004的I2C總線的步驟：(1)在I2C總線上首先產生CH7004片選地址0x76和讀寫位(0：寫;1：讀);(2)產生某一寄存器的片內偏移地址;(3)產生配置數據。PC控制器一個操作步驟結束后，必須等獲得CH7004發出正確操作答復，才能繼續執行下一步操作。圖3 為CH7004的I2C讀寫時序圖。
6 測試與結論
實驗證明.色條圖像通過VGA接口在顯示器上顯示效果良好。介紹的VGA接口設計方法使用S3C2410處理器和CH7004視頻編碼器件，具有硬件設計、軟件實現簡單，價格低廉的特點。為嵌入式設備提供了簡單有效的大屏幕圖像顯示解決方案。