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：

电阻分压式RGB332显示
电阻分压式RGB565显示
RGB565转RGB888遵守原则：高位对齐；低位补0。
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)
beginif(!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;elsevga_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

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）
直流平衡
保证信道中直流偏移为零（添加第十位）
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）

FPGA直接驱动型
Sil9134芯片驱动型