專利名稱：Lcd顯示控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種IXD控制的裝置，尤其是是由CPLD (即復(fù)雜可編程邏輯器件)或FPGA (即大規(guī)模現(xiàn)場可編程門陣列)芯片作為物理載體，利用可編程片上系統(tǒng)技術(shù)，實現(xiàn)一種通用的IXD顯示控制器。
背景技術(shù)：
隨著科技的不斷發(fā)展，絕大部分嵌入式產(chǎn)品上都采用LCD作為人機交互的載體，它的應(yīng)用市場應(yīng)該說是潛力巨大。但由于各種 液晶顯示器參數(shù)不同，為了控制各種液晶顯示器，通常采用不同的專用控制芯片，但這些芯片對于所支持的液晶顯示器分辨率大小有所限制，例如RAIO公司生產(chǎn)的RA8875液晶顯示控制器和ILITEK公司生產(chǎn)的ILI9320液晶顯示控制器，其所支持的最大分辨率為800X480和240X320。一種控制芯片只能控制一種或有限的幾種液晶顯示器。如果需要更換分辨率更高一些的LCD，則需要更換控制芯片，而每個控制芯片的控制協(xié)議有所不同，則有可能需要更改上位機的控制代碼，因此會給后續(xù)的產(chǎn)品升級或更新帶來如研發(fā)周期延長或成本提高等不利因素。利用CPLD或FPGA研制一種較為通用的液晶顯示控制器成為降低成本的關(guān)鍵步驟。例如四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司研制的基于NiosII軟核CPU的LCD控制器(專利申請?zhí)?01020197102. 4)是利用FPGA中的NiosII軟核CPU通過Avalon總線模塊與LCD控制模塊相連，IXD控制模塊再與液晶顯示器連接。利用可編程片上系統(tǒng)技術(shù)將NiosII軟核CPU和IXD控制模塊集成在同一個FPGA芯片中，解決了通常情況下一種IXD控制器只能實現(xiàn)一種液晶顯示器的驅(qū)動，利用單一塊芯片實現(xiàn)了 LCD控制器所有的功能。但由于只有某些高端的FPGA芯片中才集成NiosII軟核，而CPLD芯片中大多沒有此軟核，因此對產(chǎn)品設(shè)計時的芯片選型有所限制，不能更好地降低成本。并且上述設(shè)計的寄存器較少，對圖形、文字的寫入方式單一，這樣會大大影響刷新頻率。航天信息股份有限公司研制的IXD控制器(專利申請?zhí)?00920247020. 3)，提供了一種LCD控制器及其控制方法，包括微處理器及LCD控制邏輯，所述的LCD控制邏輯通過SPI接口與所述微處理器相連，實現(xiàn)對LCD的控制。其中，所述的LCD控制邏輯為可編程邏輯器件。微處理器用DMA控制方式將顯示數(shù)據(jù)通過SPI接口發(fā)送給CPLD器件，CPLD器件利用SPI接口的數(shù)據(jù)信號和時鐘信號，根據(jù)LCD的時序要求，產(chǎn)生所需的像素時鐘信號、行同步信號和幀同步信號，以此驅(qū)動IXD顯示。IXD顯示屏參數(shù)為分辨率480X272、大小4. 3寸、16位真彩色。由于科學(xué)技術(shù)的不斷提高，目前嵌入式產(chǎn)品上所用到的液晶顯示器的尺寸在不斷增大，分辨率也不斷提高。比如在數(shù)碼市場上常見的電子相框，所用的液晶顯示器都是7寸或10寸屏，分辨率大都在480X800，16位真彩色。因此這種控制器已經(jīng)不能完全滿足當(dāng)前產(chǎn)品的需求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種通用的IXD顯示控制器，占用資源少，可以嵌入在當(dāng)前常用型號的CPLD或FPGA中，能夠兼容4. 3寸、7寸和10寸等工業(yè)控制用的嵌入式液晶顯示設(shè)備，分辨率最高支持480X800，16位真彩色；并且所述LCD控制器針對圖形和文字的各自特征，提供了 6種不同的寫入方式，不僅提高了刷新頻率，而且更加方便了用戶的使用。本實用新型的內(nèi)容是一種通用的IXD顯示控制器，包括一個復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD或一個大規(guī)?，F(xiàn)場可編程門陣列FPGA (以下簡稱控制芯片)和一個片外高速異步靜態(tài)存儲器(5 )(以下簡稱顯存)?？刂菩酒星队幸粋€接口控制模塊(I)、一個顯存控制模塊(3 )和一個IXD控制模塊(4)。所述的接口控制模塊(I)與所述顯存控制模塊(3 )相連，所述的顯存控制模塊(3)與所述顯存(5)相連，而所述IXD控制模塊(4)與液晶顯示器(6)相連。上位機發(fā)送寫入液晶顯示器的指令和數(shù)據(jù)，所述接口控制模塊(I)將這些指令和數(shù)據(jù)寫入到相應(yīng)的控制寄存器(2)中，并通知所述顯存控制模塊(3)讀取所述控制寄存器 (2)信息；所述顯存控制模塊(3)根據(jù)控制寄存器(2)的信息完成對顯存(5)的操作；所述LCD控制模塊(4)不斷地讀取所述顯存(5)信息，并將讀取到的數(shù)據(jù)顯示在所述液晶顯示器
(6)上。所述顯存控制模塊(3)完成在上位機發(fā)送給控制芯片指令后，通過對所述控制寄存器(2)的不同數(shù)值對顯存(5)寫入與讀取地址和數(shù)據(jù)的計算和讀寫時序的控制。所述LCD控制模塊(4)完成對行同步、場同步、時鐘和顯示數(shù)據(jù)等信號的計算和時序控制，不斷地發(fā)送信號給所述液晶顯示器(6)，從而刷新液晶顯示器上的顯示內(nèi)容。所述LCD控制模塊(4)與液晶顯示器的數(shù)據(jù)線共16根，數(shù)據(jù)格式采用標(biāo)準(zhǔn)565顏色格式，色彩支持16位真彩色，分辨率最高支持800X480。本實用新型的內(nèi)容中，所述的LCD控制模塊(4)包含了 I個16位模式控制寄存器，控制液晶顯示器的顯示模式，分別是SYNC mode (場同步模式)、Data Enable mode (數(shù)據(jù)使能模式)和橫豎屏顯示模式。場同步模式是由行、場同步信號控制LCD的顯示；數(shù)據(jù)使能模式是用數(shù)據(jù)使能信號控制控制LCD的顯示，此時行、場同步信號無效；橫豎屏是當(dāng)顯示器為矩形時屏幕的顯示模式。所述的接口控制模塊(I)完成對上位機發(fā)送的指令和數(shù)據(jù)進(jìn)行編譯，寫入到相應(yīng)的控制寄存器(2)中，并控制顯存控制模塊(3)。所述接口控制模塊(I)采用16位標(biāo)準(zhǔn)8080總線接口方式，適配多種上位機CPU，如AVR、PIC、STM32系列、MSP430、51系列單片機等。本實用新型的內(nèi)容中，所述的接口控制模塊(I)包含了 10個16位控制寄存器模塊
(2)，即前景色、背景色、模式寄存器、緩沖區(qū)行編址、緩沖區(qū)列編址、數(shù)據(jù)寄存器、行區(qū)域首址、行區(qū)域末址、列區(qū)域首址、列區(qū)域末址。其中模式寄存器中可以選擇6種不同的數(shù)據(jù)寫入方式，分別是單點寫入方式，直接將顏色值寫入數(shù)據(jù)寄存器，而與前景色、背景色寄存器內(nèi)容無關(guān)；2D加速功能，以前景色高速填充設(shè)定區(qū)域；8位多點寫入方式，將點位信息寫入數(shù)據(jù)寄存器，如寫入數(shù)據(jù)寄存器為‘01010101’，則顯示‘原色、前景色、原色、前景色、原色、前景色、原色、前景色’(原色顯示屏中原有圖案顏色);16位多點寫入方式，與8位多點寫入方式類似；8點寫入方式，將點位信息寫入數(shù)據(jù)寄存器，如寫入數(shù)據(jù)寄存器為‘01010101’則顯示‘背景色、前景色、背景色、前景色、背景色、前景色、背景色、前景色’ ；16點寫入方式，與8點寫入方式類似。[0013]由于采用以上的技術(shù)方案，本實用新型的有益效果是利用可編程片上系統(tǒng)技術(shù)，提供了一個通用的液晶顯示控制器，解決了通常情況下一種液晶控制器只能實現(xiàn)一種液晶顯示器的驅(qū)動，降低了設(shè)計的復(fù)雜度，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，方便產(chǎn)品的升級；所述的控制器占用資源較少，可以應(yīng)用在常用的CPLD或FPGA芯片中，大大增加了器件選型的靈活性；所述的控制器提供兩種液晶控制模式，適用于多種彩色液晶顯示設(shè)備，具有7寸、10寸超大顯示面積的同時兼有800X480的高分辨率，在有限的平面內(nèi)顯示更多信息；與上位機采用16位標(biāo)準(zhǔn)8080總線接口方式，特別適用于單片機系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)；所述的控制器提供了單點、2D加速、多點等多種寫入方式，不僅操作靈活多樣，而且極大地提高了漢字、英文字母、數(shù)字以及圖形的顯示速度，增加了所述控制器的通用范圍。

圖I是本實用新型IXD控制器原理框圖； 附圖標(biāo)記說明1_接口控制模塊，2-控制寄存器，3-顯存控制模塊，4-LCD控制模塊，5-顯存,6-液晶顯不器。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步的描述。本實施例中，采用的液晶顯示器為InnoLux公司的AT070TN92液晶顯示器，它的大小為7英寸，分辨率為800X480,24位真彩色。但由于在常用工業(yè)控制領(lǐng)域，嵌入式液晶顯示設(shè)備大多采用16位真彩色，數(shù)據(jù)格式為標(biāo)準(zhǔn)的RGB565，因此在本實施例中采用16位真彩色。此液晶顯示器共有兩種控制模式，分別是所述的SYNC mode (場同步模式)、DataEnablemode (數(shù)據(jù)使能模式)，并且分為橫屏與豎屏。本實施例中采用場同步模式，橫屏顯示。由于此液晶顯示器為逐行掃描設(shè)備，先從屏幕的左上方開始，掃描完水平800個像素點到右上方后，再回到最左邊開始掃描下一行，直到掃描完480行后一幀圖像更新完畢，然后再回到左上方開始下一幀圖像的掃描。在圖I中，IXD控制器包括一個Altera公司的MAXII系列的CPLD，型號為EMP570T144C5N，和一個高速異步靜態(tài)存儲器5，其大小為512Kxl6bit。有三個模塊均嵌入在CPLD芯片中，分別是接口控制模塊I、顯存控制模塊3和LCD控制模塊4。接口控制模塊I負(fù)責(zé)對上位機發(fā)出的命令和數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼，并啟動顯存控制模塊3 ;顯存控制模塊根據(jù)譯碼后的命令和數(shù)據(jù)對顯存5進(jìn)行寫入數(shù)據(jù)或讀取數(shù)據(jù)；LCD控制模塊4不間斷地將顯存5中的數(shù)據(jù)按照液晶顯示器規(guī)定的時序顯示在液晶顯示器上。上位機通過寫入控制寄存器2不同的數(shù)據(jù)完成對液晶顯示器的控制。其中緩沖區(qū)行編址和緩沖區(qū)列編址確定了液晶顯示器中的某一個像素地址；而行區(qū)域首址、行區(qū)域末址、列區(qū)域首址和列區(qū)域末址確定了液晶顯示器中的某一塊操作區(qū)域。當(dāng)對所述某一個像素地址進(jìn)行操作完畢后，控制器將自動將像素地址加一，但當(dāng)所述的像素地址超出了設(shè)置的塊操作區(qū)域后，控制器可以自動轉(zhuǎn)到下一行的列區(qū)域首址或回到所述塊操作區(qū)域的左上角。由于顯示內(nèi)容的多樣性，對漢字、英文字母、數(shù)字和圖像采取不同的寫入模式，這樣不僅可以減輕上位機的負(fù)擔(dān)，而且能夠加速液晶顯示器的刷新頻率。[0022]對于圖像數(shù)據(jù)可以采取單點寫入的方式，上位機設(shè)置完成塊操作區(qū)域和緩沖區(qū)行列編址后，直接將圖像數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)寄存器中，顯存控制模塊3逐一將數(shù)據(jù)寫入到顯存5的相應(yīng)地址中。對于漢字、英文字母、數(shù)字，可以采取8/16位多點寫入或8/16點寫入方式，上位機設(shè)置完成塊操作區(qū)域和緩沖區(qū)行列編址以及前/背景色后，將數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)寄存器中，顯存控制模塊3將一次性對顯存5寫入8/16個數(shù)據(jù)，這樣可以大大加快寫入速度。對于要將液晶顯示器某一大塊區(qū)域填充顏色，例如清屏，則可以采取2D加速的寫入方式。上位機設(shè)置完成塊操作區(qū)域和緩沖區(qū)行列編址以及前/背景色后，設(shè)置模式寄存器為2D加速寫入方式，顯存控制模塊3將一次性對顯存5的相應(yīng)區(qū)域用前景色進(jìn)行填充。經(jīng)測試，外接IOOMHz晶振時，液晶顯示器的清屏速度約為30ms。所述各模塊均采用基本的VHDL語言進(jìn)行編寫，無需添加軟核，經(jīng)編譯后共占用 535個邏輯單元(編譯環(huán)境為QuartusIIV9. 0)，適用于大多數(shù)的CPLD或FPGA。
權(quán)利要求1.一種通用的IXD顯示控制器，包括一個復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD或一個大規(guī)模現(xiàn)場可編程門陣列FPGA制成的控制芯片，和一個片外高速異步靜態(tài)存儲器制成的顯存(5)，其特征在于，所述控制芯片中嵌有一個接口控制模塊(I )、一個顯存控制模塊(3)和一個LCD控制模塊(4)，所述的接口控制模塊(I)與所述顯存控制模塊(3)相連，所述的顯存控制模塊(3)與所述顯存(5)相連，而所述IXD控制模塊(4)與液晶顯示器(6)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LCD顯示控制器，其特征在于，該控制芯片的各控制模塊和寄存器均用基本的VHDL語言編寫，無需添加任何軟核。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LCD顯示控制器，其特征在于，所述接口控制模塊(I)與上位機的接口采用標(biāo)準(zhǔn)的16位8080總線。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LCD顯示控制器，其特征在于，所述LCD控制模塊(4)包含了I個16位模式控制寄存器，控制液晶顯示器的顯示模式，分別是SYNC mode (場同步模式)、Data Enable mode (數(shù)據(jù)使能模式)和橫豎屏顯示模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LCD顯示控制器，其特征在于，所述接口控制模塊(I)包含了10個16位控制寄存器模塊(2)，即前景色、背景色、模式寄存器、緩沖區(qū)行編址、緩沖區(qū)列編址、數(shù)據(jù)寄存器、行區(qū)域首址、行區(qū)域末址、列區(qū)域首址、列區(qū)域末址。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LCD顯示控制器，其特征在于，所述模式控制器包含了單點、8/16位多點、8點/16點和2D加速共6種寫入方式。
專利摘要本實用新型公開了一種通用的LCD顯示控制器，包括一個復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD或一個大規(guī)?，F(xiàn)場可編程門陣列FPGA(以下簡稱控制芯片)和一個片外高速異步靜態(tài)存儲器(5)(以下簡稱顯存)。控制芯片中嵌有一個接口控制模塊(1)、一個顯存控制模塊(3)和一個LCD控制模塊(4)。所述的接口控制模塊(1)與所述顯存控制模塊(3)相連，所述的顯存控制模塊(3)與所述顯存(5)相連，而所述LCD控制模塊(4)與液晶顯示器(6)相連。
文檔編號G09G3/36GK202650497SQ20122026837
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月7日
發(fā)明者顧菘, 黃杰勇, 劉根據(jù) 申請人:顧菘