基于ADV7125的嵌入式系统VGA接口设计

摘要：主要阐述了基于ADV7125芯片的嵌入式系统的VGA接口设计方案。利用S3C2440处理器自带的LCD控制器来构造VGA时序，然后配合相应的控制信号，通过ADV7125硬件电路把S3C2440输出的LCD信号转换为标准的VGA信号输出。实验表明，该转换接口电路简单、可靠。
关键词：S3C2440；嵌入式系统；ADV7125；VGA接口

引言
目前VGA接口是计算机系统以及智能仪器中重要的标准输出接口，但是大部分硬件系统选择LCD终端输出。很多显示设备，如常见的CRT或LCD显示器一般都采用统一的15针VGA显示接口。如需要外接这些设备，则需要把LCD输出信号的接口转换为VGA接口。本设计是在三星公司芯片S3C2440平台下，利用最高频率可以达到330 MHz的ADV7125芯片，设计了能够把输出的LCD信号转换为VGA信号的转换电路。该设计方案具有电路简单、价格低廉、输出图像清晰稳定等特点。

1 ADV7125芯片介绍
ADV7125是一款单芯片、3通道、高速度的数模转换器。内置3个高速、8位、带互补输出的视频DAC、1个标准TTL输入接口，以及1个高阻抗、模拟输出电流源。它具有3个独立的8位宽输入端口。只需1个+5 V／+3．3V单电源和时钟便能工作。ADV7125还具有其他视频控制信号：复合同步信号控制端、消隐信号控制端，以及省电模式控制端。它能够与各种高分辨率彩色图形系统兼容。ADV7125功能框图如图1所示。

ADV7125有3个视频数据寄存器DATA REGISTER和一个视频控制寄存器POWER-DOWN MODE。数据寄存器的3个输入端分别连接红绿蓝三色的数字视频信号，数据寄存器后面紧跟数模转换单元，将数字信号转换为模拟信号；控制寄存器将数字的消隐信号、同步信号转换合并。数模转换后的模拟视频信号和控制寄存器输出的同步、消隐控制信号共同作为ADV7125的输出信号，此输出信号大小受Rset端和地之间接入的外加电阻RSET大小的控制。

2 ADV7125芯片用于VGA转换的基本原理
ADV7125芯片用于VGA转换的基本原理是，将S3C2440输出的数字视频信号转换为模拟的VGA输出信号，模拟的VGA输出信号的大小受ADV71 25芯片外围参考电压VREF和外加电阻RSET的控制，(VREF和RSET的具体接法如图4所示)其关系如下：

式中IOG、IOR、IOB分别代表绿、红、蓝三色信号的幅度。当不用复合同步信号时，需要把端连接低电平，这时IOG的关系式同式(2)。
上式中的是ADV7125的一个附加信号控制端，ADV7125的另外一个附加信号控制端是(消隐信号控制端)。和都是在时钟上升沿被锁存，保证像素数据流的同步。和的功能是：通过视频同步信号的编码，影响VGA视频信号的输出。通过在模拟输出端口内部加了一个加权电流，实现此功能。这个电流的有无，由和逻辑输入判定。
图2说明了当和两者都为高电平时，IOR和IOB两者与IOG的对比。

表1详细说明了和对模拟输出的影响。该表是在VREF=1．235 V，RSET=530 Ω，RLOAD=37．5Ω的条件下测量的。

对应图2和表1可得到以下结论：
①当IOR、IOG、IOB三端的DAC输入为0x00时，代表屏幕最黑，此时对应图2为 LEVEL，对应表1为第7行。从图2左面列表可以看到，IOR、IOB端的电流、电压分别是0mA、0V，IOG端的电流、电压分别是7．2 mA、0．271 V。即电流相差7．2 mA。
②当IOR、IOG、IOB三端的DAC输入为0xFF时，代表屏幕最白，此时对应图2为WHITE LEVEI，对应表1为第2行。从图2左面列表可以看到，IOR、IOB端的电流、电压分别是18．67 mA、0．7 V，IOG端的电流、电压分别是26．0 mA、0．975 V。即电流相差7．3 mA。
从表1，可以得到以下的结论：
①当和都为高电平(为1)时，IOG端口的白电平信号的电流，要比IOR、IOB端口同样情况下的电流高出7．3mA左右；视频信号电流、黑电平信号的电流，要比IOR、IOB端口同样情况下的电流高出7．2 mA左右。
②当为低电平(为0)、任意时，同样的DAC输入条件下，IOR、IOB、IOG三端的输出信号电流大小是完全一样的。
③当为低电平(为0)时，无论DAC输入是多少，IOR、IOG、IOB三端的输出信号均对应于高／低的同步无效／有效黑电平。

3 VGA接口设计
根据需要，把LCD信号转换为VGA信号，转换时必须根据VGA信号的时序进行转换。VGA信号一共包括5部分，分别是红(R)、绿(G)、蓝(B)三色信号和行(H)、场(V)同步信号，红(R)、绿(G)、蓝(B)三色信号和行(H)、场(V)同步信号根据S3C2440的配置时序，由S3C2440以数字信号的形式输出，之后由ADV7125对红(R)、绿(G)、蓝(B)三色信号进行转换，行(H)、场(V)同步信号直接进入VGA接口中，不需要转换。下面分别介绍VGA信号的时序、硬件连接、软件设计以及注意事项。
3．1 VGA时序信号
以分辨率为640x480、刷新频率为60 Hz、16位的彩色显示模式为例，VGA信号的扫描时序如图3所示。