UTK – III SERIA ĆWICZEŃ – Nr 01 – Badanie karty graficznej – Str. 1

Ć

WICZENIE 3_1 – TEORIA

Monitor kineskopowy

Parametry monitora

Cz

ę

stotliwo

ść

od

ś

wie

ż

ania pionowego (f

V

) – okre

ś

la w [Hz] jak szybko 1 ekran mo

ż

e zosta

ć

narysowany

ponownie, np. 75 Hz oznacza,

ż

e ekran jest odrysowywany 75 razy w ci

ą

gu sekundy. Gdy parametr ten jest za

niski, wida

ć

migotanie obrazu. Zjawisko to jest niepo

żą

dane poniewa

ż

powoduje zm

ę

czenie oka.

Cz

ę

stotliwo

ść

odchylania poziomego (f

H

) – okre

ś

la w [kHz] jak szybko wi

ą

zka elektronowa porusza si

ę

wzdłu

ż

ekranu od lewej do prawej strony.

Przeplot – obraz na ekranie jest kre

ś

lony od góry na dół. Kre

ś

lenie z przeplotem polega na tym,

ż

e najpierw jest

kre

ś

lony pierwszy półobraz (linie nieparzyste) nast

ę

pnie nast

ę

puje od

ś

wie

ż

anie, a potem drugi półobraz (linie

parzyste).

Rozdzielczo

ść

– okre

ś

lana w [piksel x piksel] to całkowita liczba punktów

ś

wietlnych na ekranie, podawana jako

iloczyn liczby pikseli w 1 linii (n

V

)

i liczby linii (n

H

) np. rozdzielczo

ść

1024 x 768 oznacza,

ż

e ekran monitora składa si

ę

z pikseli uło

ż

onych w 1024

pikseli w 768 liniach.

Ogl

ą

dana przestrze

ń

– okre

ś

la wymiary ekranu:

1. przek

ą

tna ekranu podawana w calach (1 cal równy jest w przybli

ż

eniu 2,45 cm),

2. aspekt ratio, czyli stosunek szeroko

ś

ci ekranu do wysoko

ś

ci ekranu. W wi

ę

kszo

ś

ci monitorów aspect ratio =

4:3.

UTK – III SERIA ĆWICZEŃ – Nr 01 – Badanie karty graficznej – Str. 2

W celu otrzymania na ekranie stabilnego obrazu, ka

ż

de rozpocz

ę

cie kre

ś

lenia zarówno całego nowego

obrazu, jaki ka

ż

dej linii wchodz

ą

cej w jego skład, musi rozpoczyna

ć

si

ę

w takim samym,

ś

ci

ś

le okre

ś

lonym

momencie. Dlatego tez do monitora dostarczane s

ą

specjalne sygnały mówi

ą

ce o tym, kiedy ma si

ę

rozpocz

ąć

kolejny ruch plamki w poziomie lub pionie.

Sygnały te nazywane s

ą

odpowiednio sygnałem synchronizacji odchylenia poziomego SYNCHRO H (H od

ang. Horizontal) i sygnałem synchronizacji odchylenia pionowego - SYNCHRO V (V ang. Vertical).

Trzecim sygnałem potrzebnym do uzyskania obrazu jest oczywi

ś

cie sygnał jasno

ś

ci

ś

wiecenia plamki,

oznaczany cz

ę

sto jako sygnał VIDEO.

UTK – III SERIA ĆWICZEŃ – Nr 01 – Badanie karty graficznej – Str. 3

Wzory i standardy:

Cz

ę

stotliwo

ść

odchylania poziomego (f

H

) mo

ż

na wyliczy

ć

ze wzoru

V

H

H

f

n

f

•

=

(n

H

) – liczba linii w poziomie (rozdzielczo

ść

pozioma)

(f

V

) – cz

ę

stotliwo

ść

od

ś

wie

ż

ania pionowego

Zakładaj

ą

c przykładowo prac

ę

monitora z rozdzielczo

ś

ci

ą

640

×

480 i cz

ę

stotliwo

ś

ci

ą

od

ś

wie

ż

ania 60 Hz,

otrzymujemy cz

ę

stotliwo

ść

odchylania poziomego równ

ą

28,8 kHz (480 x 60 = 28 800 Hz).

Gniazdo D-Sub

Specyfikacja gniazda 15 PIN D-SUB FEMALE

Pin

Name

Description

1

RGND

Red Ground

UTK – III SERIA ĆWICZEŃ – Nr 01 – Badanie karty graficznej – Str. 4

2

R

Red

3

CSYNC

Composite sync

4

SENSE0

Monitor Sense 0

5

G

Green

6

GGND

Green Ground

7

SENSE1

Monitor Sense 1

8

n/c

No connection

9

B

Blue

10

SENSE2

Monitor sense 2

11

SGND

Sync Ground

12

VSYNC

Vertical Sync

13

BGND

Blue Ground

14 HSYNCGND Horizontal Sync Ground

15

HSYNC

Horizontal Sync

UTK – III SERIA ĆWICZEŃ – Nr 01 – Badanie karty graficznej – Str. 5

Pasmo przenoszenia wzmacniacza wizji

Jak obliczy

ć

liczb

ę

pikseli dostarczanych do kineskopu w ci

ą

gu

1 sekundy (czyli tzw. pasmo przenoszenia wzmacniacza wizji) ?

Pasmo przenoszenia wzmacniacza wizji (N) mo

ż

na wyliczy

ć

ze wzoru

V

H

V

f

n

n

N

•

•

=

(N) – liczba wy

ś

wietlanych pikseli (cz

ę

stotliwo

ść

sygnału VIDEO)

(n

v

) – liczba pikseli w jednej linii (rozdzielczo

ść

pionowa)

(n

H

) – liczba linii w poziomie (rozdzielczo

ść

pozioma)

(f

V

) – cz

ę

stotliwo

ść

od

ś

wie

ż

ania pionowego

Dla monitora pracuj

ą

cego z rozdzielczo

ś

ci

ą

640

×

480 i cz

ę

stotliwo

ś

ci

ą

od

ś

wie

ż

ania 60 Hz, otrzymujemy pasmo

przenoszenia równe 18,432 MHz (640 x 480 x 60 = 18 432 000 Hz).

Schemat blokowy prostej karty graficznej

Omówienie pracy karty graficznej w trybie znakowym 80x25, zakłada,

ż

e ekran składa si

ę

z 80 kolumn i 25

wierszy.

Schemat blokowy karty graficznej (w tym przypadku nazywany „buforem ramki”) przedstawiono na rysunku 1.

UTK – III SERIA ĆWICZEŃ – Nr 01 – Badanie karty graficznej – Str. 6

Interfejs magistrali po

ś

redniczy w wymianie informacji z CPU do karty. Pami

ęć

wideo zawiera tre

ść

obrazu

i współpracuje z dekoderem atrybutów oraz generatorem znaków. Generatory wyj

ś

ciowe wytwarzaj

ą

sygnały o

poziomach wymaganych przez monitor.

D

o

m

o

n

it

o

ra

O

d

s

y

st

em

u

SYNCHRO V

I

R

G

B

Rysunek 1 . Schemat blokowy prostej karty graficznej przedstawiony na powyższym rysunku nazywamy buforem
ramki

SYNCHRO V

UTK – III SERIA ĆWICZEŃ – Nr 01 – Badanie karty graficznej – Str. 7

Przyjmujemy nast

ę

puj

ą

ce zało

ż

enia rozdzielczo

ść

znakowa 80x25:

N1 = 25 (ilo

ść

wierszy na ekranie)

N2 = 80 (ilo

ść

znaków w wierszu na ekranie)

oraz:
m x n – rozdzielczo

ść

matrycy znaku, gdzie m = 9 , n = 12

m – liczba pikseli w jednej linii
n – liczba linii monitora

UTK – III SERIA ĆWICZEŃ – Nr 01 – Badanie karty graficznej – Str. 8

Działanie układu jest nast

ę

puj

ą

ce:

Impulsy taktuj

ą

ce powoduj

ą

przesyłanie kolejnych bitów z rejestru przesuwaj

ą

cego do zespołu liczników L1, L2,

L3, L4. Licznik L1 licz

ą

cy modulo m, sygnalizuje zako

ń

czenie rysowania fragmentu linii nale

żą

cej do danego

znaku (m pikseli na jeden znak) i przej

ś

cie do rysowania nast

ę

pnego znaku.

CLK

Rysunek 2 . Praca karty graficznej w trybie tekstowym

SYNCHRO H

SYNCHRO H

SYNCHRO V

Pamięć Wideo

nr znaku w wierszu

Kod znaku 41h

nr wiersza

Bajt z matrycy znaków

Jasno

ść

ś

wiecenia piksela

nr wyświetlanej linii

UTK – III SERIA ĆWICZEŃ – Nr 01 – Badanie karty graficznej – Str. 9

Impulsy wyj

ś

ciowe L1 zliczane s

ą

przez licznik L2. Zawarto

ść

licznika L2 (N2) to numer aktualnie wy

ś

wietlanego

znaku w bie

żą

cym wierszu. Przepełnienie licznika L2 nast

ę

puje po zliczeniu N2 impulsów sygnalizuje zmian

ę

linii, w tym celu generuje impuls synchronizacji poziomej SYNCHRO H.

Licznik L3 zwi

ę

ksza swoj

ą

zawarto

ść

po narysowaniu kolejnej linii. Zliczenie n linii przez licznik oznacza

zako

ń

czenie wy

ś

wietlania bie

żą

cego wiersza ekranowego i przej

ś

cie do rysowania linii nale

żą

cych do

nast

ę

pnego wiersza. Przepełnienie licznika L3 spowoduje zwi

ę

kszenie warto

ś

ci licznika L4, który zlicza wiersze.

Przepełnienie licznika zliczaj

ą

cego wiersze L4 (N1) powoduje wygenerowanie sygnału synchronizacji pionowej

SYCHRO V.

Warto

ś

ci rejestrów L2 i L4 okre

ś

laj

ą

adres komórki pami

ę

ci VIDEO w której znajduje si

ę

kod ASCII znaku, który

nale

ż

y wy

ś

wietli

ć

, kod ten przekazywany jest do matrycy znaków. Matryca znaków zawiera układy graficzne

składaj

ą

ce si

ę

z pikseli, które tworz

ą

wygl

ą

d znaku. Z rejestru L3 przekazywany jest do matrycy, numer linii

znaku. Powoduje to wybranie okre

ś

lonego bajtu z pami

ę

ci matrycy i załadowanie do rejestru przesuwaj

ą

cego.

Zawarto

ść

rejestru przesuwaj

ą

cego bit po bicie, zgodnie z taktem zegara przesyłana jest na zewn

ą

trz. Wyj

ś

cie

z tego rejestru steruje jasno

ś

ci

ą

ś

wiecenia plamki (sygnał VIDEO):

bit

Plamka

Kolor

0

czarna

tła

1

biała

znaku

UTK – III SERIA ĆWICZEŃ – Nr 01 – Badanie karty graficznej – Str. 10

Jak uzyskuje si

ę

kolory znaków?

Kolor uzyskuje si

ę

za pomoc

ą

czterech sygnałów: I – intensywno

ść

, R – czerwony, G – zielony, B – niebieski.

Informacja potrzebna do wy

ś

wietlenia znaku w trybie kolorowym przedstawiona jest na rysunku 3. Ka

ż

dy znak

w pami

ę

ci VIDEO przechowywany jest w postaci 16 bitów. Młodszy bajt zawiera kod ASCII znaku, a starszy

atrybuty kolorów : znaku (bity 8 – 11) i tła (bity 12 – 15).

IRGB – składowe kolorów, okre

ś

laj

ą

ce intensywno

ść

, oraz trzy kolory podstawowe, mamy wi

ę

c 16 ró

ż

nych

kolorów wynikowych dla znaku.
BIRGB – składowe kolorów, okre

ś

laj

ą

ce „migotanie”, oraz trzy kolory podstawowe, mamy wi

ę

c 8 ró

ż

nych

kolorów wynikowych dla tła znaku oraz mo

ż

liwo

ść

„mrugania tła”.

Rysunek 4 pokazuje generowanie sygnałów IRGB dla trybu znakowego w kolorze.

Rysunek 3 . Sposób kodowania znaku i kolorów w pamięci VIDEO

UTK – III SERIA ĆWICZEŃ – Nr 01 – Badanie karty graficznej – Str. 11

15

12

11

0

Atrybuty

tła

Atrybuty

znaku

Bajt z

matrycy

znaków

Migotanie tła

BI = 1

Rozjaśnienie tła

BI=0

S = 0 wyświetlany

piksel tła

S = 1 wyświetlany

piksel znaku

BI=0

Rysunek 4 . Generowanie sygnałów IRGB w trybie znakowym w kolorze.