DIPLOMARBEIT - FG Mikroelektronik, TU Berlin

Technische Universität Berlin
Institut für Mikroelektronik
Lukas Bauer
3 Die Video-Timing-Einheit
Diplomarbeit
Hochleistungs-Grafikprozessor in Speedchart-VHDL
3.1 Aufgaben der Video-Timing-Einheit
Abschnitt 3.1
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Aufgabe der Video-Timing-Einheit ist es, für eine synchrone Bilddarstellung auf dem Monitor zu
sorgen. Hierfür stehen die folgenden, ’0’-aktiven Signale zur Verfügung:
• HSYNC, dessen fallende Flanke einen horizontalen Strahlrücklauf des Monitors einleitet,
• VSYNC, dessen fallende Flanke einen vertikalen Strahlrücklauf einleitet,
• CSYNC, das beide Sync-Informationen vereint und z. B. bei Fernsehbildern die HSYNCund
VSYNC-Signale ersetzt,
• und CBLANK, dessen inaktiver Bereich (CBLANK=’1’) den sichtbaren Bildbereich kennzeichnet.
Außerdem werden interne Signale erzeugt, die das Laden der Schieberegister in den Video-RAMs
steuern und so dafür sorgen, daß zur richtigen Zeit gültige Bilddaten ausgegeben werden (s. Abschnitt
4). Die zeitliche Lage der Signale, aus der sich auch die Bildschirmauflösung ergibt, ist über
Register programmierbar. Darüber hinaus kennt TIM zwei Synchronisations-Modi:
• die interne Synchronisation, bei der TIM die oben genannten Signale selbst erzeugt,
• und die externe Synchronisation, bei der mindestens eines der Sync-Signale als Eingang
dient, so daß TIM die Bilddarstellung mit einer externen Signalquelle synchronisieren kann.
So sind z. B. Einblendungen von Texten in externe Videobilder möglich.
In beiden Synchronisations-Modi werden je zwei Video-Betriebsarten unterstützt:
• der Vollbildbetrieb (Non-Interlaced Mode), bei dem mit jedem vertikalen Strahldurchlauf
ein volles Videobild dargestellt wird,
• und der Halbbildbetrieb (Interlaced Mode), bei dem nach dem Zeilensprung-Verfahren
abwechselnd zwei Halbbilder aus den geraden bzw. den ungeraden Bildschirmzeilen aufgebaut
werden, so daß sich die Vertikalfrequenz des Monitors bei gleichem Pixeltakt verdoppelt und
das Bild scheinbar weniger flimmert.
Des weiteren wurden zwei Spezialfunktionen realisiert:
• Beim ZOOMing werden die Pixel aus dem Speicher vergrößert auf dem Monitor wiedergegeben.
Höhe und Breite der Bildpunkte lassen sich getrennt voneinander um die Faktoren
1, 2, 4, ... 128 vergrößern. Für die Vergrößerung in Y-Richtung werden dabei die Bildzeilen
entsprechend häufig wiederholt; für das Zooming in X-Richtung wird der Ladetakt für
die Schieberegister der VRAMs heruntergeteilt, so daß die Bilddaten langsamer ausgegeben
werden (s. Abschnitt 4).
• Beim PANning kann die Adresse, ab der die ersten Daten im Video-Speicher ausgegeben
werden, frei programmiert werden. Dadurch ist es möglich, den Bildschirminhalt in X- und
Y-Richtung zu verschieben, wenn der virtuelle Bildschirm (im Speicher) größer ist als der
physikalische Bildschirm (auf dem Monitor).