VGA/HDMI显示器驱动设计

浅谈VGA显示器

1、VGA显示器视频时序

2、VGA时序参数的定义

//480x272 9Mhz
`ifdef  VIDEO_480_272
parameter H_ACTIVE = 16'd480;  //horizontal active time (行有效数据pixels)
parameter H_FP = 16'd2;        //horizontal front porch (行显示前沿pixels)
parameter H_SYNC = 16'd41;     //horizontal sync time   (行同步pixels)
parameter H_BP = 16'd2;        //horizontal back porch  (行显示后沿pixels)
parameter V_ACTIVE = 16'd272;  //vertical active Time   (场有效数据lines)
parameter V_FP  = 16'd2;       //vertical front porch   (场显示前沿lines)
parameter V_SYNC  = 16'd10;    //vertical sync time     (场同步lines)
parameter V_BP  = 16'd2;       //vertical back porch   (场显示后沿lines)
`endif
//640x480 25.175Mhz
`ifdef  VIDEO_640_480
parameter H_ACTIVE = 16'd640; 
parameter H_FP = 16'd16;      
parameter H_SYNC = 16'd96;    
parameter H_BP = 16'd48;      
parameter V_ACTIVE = 16'd480; 
parameter V_FP  = 16'd10;    
parameter V_SYNC  = 16'd2;    
parameter V_BP  = 16'd33;    
`endif
//800x480 33Mhz
`ifdef  VIDEO_800_480
parameter H_ACTIVE = 16'd800; 
parameter H_FP = 16'd40;      
parameter H_SYNC = 16'd128;   
parameter H_BP = 16'd88;      
parameter V_ACTIVE = 16'd480; 
parameter V_FP  = 16'd1;     
parameter V_SYNC  = 16'd3;    
parameter V_BP  = 16'd21;    
`endif
//800x600 40Mhz
`ifdef  VIDEO_800_600
parameter H_ACTIVE = 16'd800; 
parameter H_FP = 16'd40;      
parameter H_SYNC = 16'd128;   
parameter H_BP = 16'd88;      
parameter V_ACTIVE = 16'd600; 
parameter V_FP  = 16'd1;     
parameter V_SYNC  = 16'd4;    
parameter V_BP  = 16'd23;    
`endif
//1024x768 65Mhz
`ifdef  VIDEO_1024_768
parameter H_ACTIVE = 16'd1024; 	 
parameter H_FP = 16'd24;      	 
parameter H_SYNC = 16'd136;    	 
parameter H_BP = 16'd160;     	 
parameter V_ACTIVE = 16'd768; 	 
parameter V_FP  = 16'd3;      	 
parameter V_SYNC  = 16'd6;    	 
parameter V_BP  = 16'd29;     	 
`endif
//1280x720 
`ifdef  VIDEO_1280_720
parameter H_ACTIVE = 16'd1280;   
parameter H_FP = 16'd110;        
parameter H_SYNC = 16'd40;       
parameter H_BP = 16'd220;        
parameter V_ACTIVE = 16'd720;     
parameter V_FP  = 16'd5;         
parameter V_SYNC  = 16'd5;       
parameter V_BP  = 16'd20;         
`endif
//1920x1080 148.5Mhz
`ifdef  VIDEO_1920_1080
parameter H_ACTIVE = 16'd1920;
parameter H_FP = 16'd88;
parameter H_SYNC = 16'd44;
parameter H_BP = 16'd148; 
parameter V_ACTIVE = 16'd1080;
parameter V_FP  = 16'd4;
parameter V_SYNC  = 16'd5;
parameter V_BP  = 16'd36;
`endif
parameter H_TOTAL = H_ACTIVE + H_FP + H_SYNC + H_BP;//horizontal total time (pixels)
parameter V_TOTAL = V_ACTIVE + V_FP + V_SYNC + V_BP;//vertical total time (lines)

3、VGA驱动设计
VGA的驱动常见以下三种：

1. 电阻分压式RGB332显示
   

2. 电阻分压式RGB565显示
   RGB565转RGB888遵守原则：高位对齐；低位补0。

3. ADV7123 芯片驱动RGB888显示
   VGA_BLANK_N表示效时间段。
   VGA_SYNC_N 灰电平控制端(TTL 兼容)为低时，使模拟输出 IOR、 IOB、IOG 为灰电平级 ，与 R0-R9、 G1-G9、 B0-B9的输入无关，它在时钟上升沿被锁存。SYNC 同步信号控制端(TTL 兼容)为低时，输出将关掉 40 IRE 的电流，此电流与内部的 IOG 输出相连。由于此端与其它控制端和输入数据信息无关，因此只需在灰电平间隔期间断定。它在时钟上升沿被锁存。SYNC是单独的视频同步控制输入 ，如果不需要把同步信号信息，则 SYNC 输入端应该与逻辑低相连。
   

4、驱动VGA信号的输出

always @(posedge clk or negedge rst_n) 
begin
	if(!rst_n)
		vga_en	<= 1'b0;//使能信号
	else if(h_cnt >= (H_SYNC + H_BP) && h_cnt < (H_SYNC + H_BP + H_ACTIVE)&& v_cnt >= (V_SYNC + V_BP) && v_cnt < (V_SYNC + V_BP + V_ACTIVE))
		vga_en	<= 1'b1;
	else
		vga_en	<= 1'b0;
end
assign vga_hs = (h_cnt < H_SYNC- 1'b1) ? 1'b0 : 1'b1;//行同步信号
assign vga_vs = (v_cnt < V_SYNC- 1'b1) ? 1'b0 : 1'b1;//场同步信号
assign DE	  = 1'b0;								//同步信号低电平
assign BL 	  = ~((h_cnt<(H_SYNC+H_BP+H_FP))||(h_cnt<(V_SYNC+V_BP+V_FP)));  //当行计数器小于行空白总长或场计数器小于场空白总长时，空白信号低电平

浅谈HDMI显示器

HDMI 是新一代的多媒体接口标准，英文全称是 High-Definition Multimedia Interface，即高清多媒体接口。它能够同时传输视频和音频，简化了设备的接口和连线；同时提供了更高的数据传输带宽，可以传输无压缩的数字音频及高分辨率视频信号。
1.HDMI引脚
HDMI有A,B,C,D,E五种引脚类型，目前市面中比较常见的就是Type A：

2.传输原理
TMDS（Transition Minimized Differential signal），最小化传输差分信号
3. 采用技术

1. 传输最小化
   并行8位数发送至TMDS发送端——并串转换——编码（添加第九位编码位）
2. 直流平衡
   保证信道中直流偏移为零（添加第十位）
3. 差分信号
   保证传输期间噪声不会影响最终数据的准确性

4. 传输流程
HDMI TMDS传输的数据类型有三种(加上Hsync与Vsync就算四种)：
Preamble(控制信息)：主要用于控制接下来传输的数据是Data Island或者Video Data。
Data Island(数据包)：各种类型的包信息，包括音频数据包，图像信息包等。
Video Data(视频信息)：视频像素数据，HDMI可以传输RGB与YUV两种格式的像素数据。

传输格式	功能描述
Hsync/VSync	Hsync=Channel0[0]；Vsync=Channel0[1]
Preamble	{CTL0,CTL1,CTL2,CTL3}={Channel1[1:0]，Channel2[1:0]}
Video Data	RGB888格式数据会占用三个通道，B=Channel0[7:0]；G=Channel1[7:0]；R=Channel2[7:0]
Data Island	Island Header（包头）=Channel0[3:2]；Data Island Content（包内数据）={Channel1[0:3]，Channel2[0:3]}

5. 传输周期

HDMI传输视频时序及时序参数与VGA显示器是相同的，具体可参考上文。
6. HDMI驱动设计（I nput-Video Data）

1. FPGA直接驱动型
   
2. Sil9134芯片驱动型