视频图像处理基础知识3（DCLK／HS／VS／DE信号介绍）

需求说明：HDMI输入信号分析

参考来源:http://www.cnblogs.com/general001/articles/3721683.html

只要是数字信号处理电路，就必须有时钟信号。在液晶面板中，像素时钟是一个非常重要的时钟信号。像素时钟信号的频率与液晶面板的工作模式有关，液晶面板分辨率越高，像素时钟信号的频率也越高。在一行内，像素时钟的个数与液晶面板一行内所具有的像素数量相等。例如，对于1024×768的液晶面板，一行有1024个像素，则在一行中（对应于有效视频区间）像素时钟的个数也是1024个。

无论对TTL接口液晶面板，还是对LVDS接口面板，像素时钟信号都有以下两个方面的作用：
（1）指挥RGB信号按顺序传输。像素时钟信号就像指挥员指挥队伍时发出的口令“一、二，一、二……”，数字RGB信号在像素时钟信号的作用下，按照一定的顺序，由驱动板传输到液晶面板中，使各电路按照一定的节拍协调地工作。
（2）确保数据传输的正确性。无论是驱动板电路，还是液晶面板电路，在读取数字RGB信号时，都是在像素时钟的作用与控制下进行的，各电路只有在像素时钟的下降沿（或上升沿）到来时才对数字RGB数据进行读取，以确保读取数据的正确性。图1所示为像素时钟与数字RGB信号之间的对应关系示意图（1024×768液晶面板）。

 

图1　像素时钟与数字视频信号之间的对应关系示意图

液晶显示器行同步信号（HS）和场同步信号（VS）

在液晶显示器中，行同步信号（HS）的作用是选择出液晶面板上有效行信号区间，场同步信号（VS）的作用是选择出液晶面板上有效场信号区间，行场同步信号的共同作用，可将选择出液晶面板上的有效视频信号区间。

需要注意的是，液晶显示器中使用的同步信号是一个不包含消隐信号的两电平信号，而CRT显示器彩电中的同步信号是一个包含消隐信号的三电平信号。这是因为液晶显示器处理的是数字信号，数字信号只能有两种电平，高电平1和低电平0。

在电路中，行同步信号常用HS或HSYNC表示，场同步信号常用VS或VSYNC表示。

在液晶面板的TTL和LVDS接口中，包括的信号主要有RGB数据信号、像素时钟信号DCLK、行同步信号HS、场同步信号VS及有效显示数据选通信号DE。所有液晶面板都需要输入RGB数据和像素时钟DCLK，但其使用同步信号的方式却不同。

（1）仅使用DE同步信号液晶面板
这种液晶面板不需要输入行同步信号HS和场同步信号VS，只需要输入DE作为同步信号使用即能正常工作。液晶面板的行同步信号输人端和场同步信号端一般都需要接低电平，否则不能正常工作。

（2）同时使用DE／HS／VS同步信号液晶面板
这种液晶面板需要同时输入有效显示数据选通信号DE、行同步信号HS、场同步信号VS才能正常工作。

（3）液晶面板单像素／奇偶像素数据输入模式及信号定时
液晶显示器驱动板向液晶面板传送RGB数据信号的方式有两种：一种为单像素模式（单路方式）；另一种为奇偶双像素模式（双路方式），将RGB数据分为奇数像素和偶数像素两路向液晶面板传送。图2所示为双像素（双路）R（站数据传送方式（以1024×768液晶面板为例）各信号之间的定时关系。

 

图2 双像素（双路）RGB数据传送方式各信号之间的定时关系。

 

DE信号（有效数据选通信号）

有效数据选通信号也称数据使能信号，在液晶显示器电路中其表示符号有多种，如DSP、DSPTMG、DEN、DE等，在本书中，一般称其为DE信号。
　　
　　（1）设立DE信号的意义

　　在输入到液晶显示器的视频信号中，有效视频信号（有效RGB信号）只占信号周期中的一部分，而信号的行消隐和场消隐期间并不包含有效的视频数据。因此，液晶显示器中的有关电路在处理视频信号时，必须将包含有效视频信号的区间和不包含有效视频信号的消隐区间区分开来。为了区分有效和无效视频信号，在液晶显示器电路中设置了DE信号。

　　（2）DE信号及其产生

　　图1所示为DE信号示意图，其中图（c）为DE信号。DE是一个高电平有效信号，在DE高电平期间所对应的视频数据信号被认为是有效数据信号，DE的高电平期间与CRT显示器中的扫描正程相对应。从图中可以看出，如果将消隐信号（见图（a））进行倒相，正好与DE信号相同，但因为在液晶显示器中不能处理三电平的同步／消隐信号，因此，单独设立了一个DE信号。

 

图1 DE信号示意图

　　有数字视频信号的电路，一般都需要DE信号。对于液晶显示器，DE存在于液晶显示器的两端和中间。“两端”指的是液晶显示器的DVI接口和液晶显示器驱动板与液晶面板的接口；“中间”指的是液晶显示器主控电路。

　　（3）DE信号与其他信号之间的关系

　　有效数据选通信号DE、行同步信号HS、场同步信号VS、像素时钟信号DCLK和数字RGB信号这五类信号中，DE、HS、VS属于同步信号，DCLK属于时钟信号，RGB属于数据信号，它们一般都是同时出现的，且DE、IIS、VS、DCLK和数字RGB信号都与像素时钟信号DCLK保持同步。

　　①DE信号与行场同步信号之间的关系：DE信号与行场同步信号之间的定时关系如图2所示（以1024×768液晶面板为例）。图（a）所示为DE与行同步信号之间的定时关系；图（b）所示为DE与场同步信号之间的定时关系。图（b）中DE信号上的每一条竖线代表一个行周期的DE信号。

图2 DE信号与行场同步信号之间的定时关系

　　②DE信号与RGB数据信号之间的关系：图3所示为DE信号与RGB数据信号之间的定时关系（以1024×768液晶面板为例）。图（a）所示是液晶面板上像素的排列方式；图（b）中DE信号的高电平持续期间对应于1024×768分辨率液晶显示器信号的1024个像素，也就是对应于一行的有效显示时间；图（c）中DE信号上的每一个高电平区间代表一个行周期的DE信号。以对应于1024×768分辨率的液晶显示器信号为例，在一个场周期内共有768个行周期的DE信号，对应于液晶面板上的768行像素。

 

　图3 DE信号与RGB数据信号之间的定时关系

　　 ③DE信号与数据读取之间的关系：图4所示为DE信号与在像素时钟DCLK的作用下读取RGB数据的示意图。从图中可以看出，只有当DE信号在高电平期间，且在像素时钟DCLK为下降沿时，相关电路才能对RGB数据进行读取，以确保读取数据的正确性。数据读取时DE信号高电平的条件实际上就是选取有效数据的含义。

图4 DE信号与数据读取之间的关系

　　④DE信号与显示画面之间的关系：图5所示为DE信号、有效RGB数据信号与显示画面之间的关系。

 

　　图5 DE信号、有效RGB数据信号与显示画面之间的关系