0 引 言

　　LCD以其低工作電壓、低功耗、顯示效果好、易集成和輕巧便攜等特點(diǎn)率先進(jìn)入平板顯示市場(chǎng)并不斷拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。隨著數(shù)字化作戰(zhàn)模式的發(fā)展，LCD必將越來(lái)越多地被應(yīng)用于各種機(jī)載、艦載、裝甲車(chē)輛等軍用裝備。而常用的雙口RAM、乒乓操作等類(lèi)型顯示控制器在成本、速度或靈活性方面存在一些不足。本文提出并沒(méi)計(jì)了一種基于SOPC技術(shù)的內(nèi)存映射型LCD控制器，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)該控制器的穩(wěn)定性、實(shí)用性進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該控制器具有成本低、實(shí)用性強(qiáng)、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，并可推廣到LED、CRT等類(lèi)型屏幕的驅(qū)動(dòng)控制。

　　1 內(nèi)存映射型LCD控制器的結(jié)構(gòu)及優(yōu)點(diǎn)

　　傳統(tǒng)的LCD控制器可分為雙口RAM型、“乒乓”切換控制型、消隱寫(xiě)操作型等類(lèi)型，這些控制器雖思路、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，能較好地解決讀寫(xiě)沖突，但都只能應(yīng)用于某些特定環(huán)境下的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、靈活性較差。而內(nèi)存映射型控制器系統(tǒng)性能穩(wěn)定、擴(kuò)展性強(qiáng)、成本低、讀寫(xiě)速度快，是目前控制器設(shè)計(jì)的較好解決方案。

　　1．1 內(nèi)存映射型LCD控制器的結(jié)構(gòu)

　　內(nèi)存映射型控制器不用獨(dú)立的存儲(chǔ)器做顯存，而是在內(nèi)存中動(dòng)態(tài)地開(kāi)辟一塊空間作為顯存，故稱(chēng)之為內(nèi)存映射型控制器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　內(nèi)存映射型控制器工作時(shí)，顯存里的數(shù)據(jù)不是通過(guò)簡(jiǎn)單接口，而是通過(guò)總線傳到時(shí)序發(fā)生器。由于對(duì)顯存的讀寫(xiě)通過(guò)總線進(jìn)行自動(dòng)協(xié)調(diào)，從而有效地避免了讀寫(xiě)沖突的發(fā)生。通常，總線通過(guò)一個(gè)數(shù)據(jù)緩存區(qū)與時(shí)序發(fā)生器連接。

　　1．2 內(nèi)存映射型LCD控制器的優(yōu)點(diǎn)

　　內(nèi)存映射型控制器用一小塊雙口存儲(chǔ)器做緩存，保證了顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鲿承?；顯存定義在SDRAM／SRAM內(nèi)存中，取代了獨(dú)立顯存從而降低了系統(tǒng)成本；使用中只需修改時(shí)序發(fā)生器，就可以驅(qū)動(dòng)各種參數(shù)的顯示器；同時(shí)，通過(guò)總線協(xié)調(diào)顯存的讀寫(xiě)操作，有效的避免了顯存讀寫(xiě)沖突問(wèn)題。表1從4個(gè)方面對(duì)內(nèi)存映射型控制器與其他3種常見(jiàn)控制器類(lèi)型進(jìn)行了比較。

　　2 基于SOPC技術(shù)的內(nèi)存映射型LCD控制器設(shè)計(jì)

　　2．1 內(nèi)存映射型LCD控制器的總體結(jié)構(gòu)

　　該控制器由寄存器模塊、DMA模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、時(shí)序發(fā)生器4部分組成，采用VHDL語(yǔ)言編寫(xiě)。如圖2所示?？刂破鲀?nèi)部定義了2個(gè)總線外設(shè)，其中，寄存器模塊為總線從端口設(shè)備，DMA模塊為總線主端口設(shè)備。

　　2．2 寄存器模塊(register_bank)

　　該模塊為Avalon總線從端口設(shè)備，可以通過(guò)NiosⅡ Processor設(shè)置和讀取顯存起始地址、顯示大小、顯示顏色位數(shù)及相關(guān)控制參數(shù)。

　　(2)產(chǎn)生讀雙口R_AM緩存的地址信號(hào)；

　　(3)產(chǎn)生行、場(chǎng)消隱信號(hào)，控制DMA模塊啟動(dòng)、停止數(shù)據(jù)傳輸；

　　(4)將顯示數(shù)據(jù)RGB按正確的時(shí)序、指定模式輸出。

　　常用的16位彩色顯示可分為555、565(即RGB信號(hào)分量所占位數(shù))兩種顯示模式，控制器通過(guò)判斷控制寄存器中的模式設(shè)置位將RGB信號(hào)以不同的格式輸出。

　　2．6 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)及內(nèi)存映射型LCD控制器的驗(yàn)證

　　為驗(yàn)證該控制器，本文設(shè)計(jì)了以CycloneⅡ系列EP2C8Q208C8為主芯片的SOPC*估電路板。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的TFT-LCD選用SAMSUNG公司的LTA104S1-L01，該LCD大小為10．4英寸、分辨率為800×600，可實(shí)現(xiàn)16位真彩色顯示。由于LTA104S1-L01接口為L(zhǎng)VDS，本文設(shè)計(jì)了以DS90CF363為主芯片外接的接口板，以實(shí)現(xiàn)RGB到LVDS信號(hào)的轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，本控制器能有效地解決顯存讀寫(xiě)問(wèn)題，設(shè)計(jì)完全符合預(yù)期要求。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及顯示效果如圖4所示。

　　3 結(jié)束語(yǔ)

　　本文設(shè)計(jì)的內(nèi)存映射型LCD控制器，能有效地解決顯存讀寫(xiě)沖突。同時(shí)與文獻(xiàn)[8]中的控制器相比，由于使用自定義的DMA代替了原有的DMA IP Core，數(shù)據(jù)的傳輸不必由CPU產(chǎn)生中斷發(fā)起，而完全由控制器發(fā)起，從而減輕CPU的運(yùn)行負(fù)擔(dān)。同時(shí)，該設(shè)計(jì)還具有占用邏輯單元少、適用范圍廣、靈活性強(qiáng)、實(shí)用性強(qiáng)、擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，可用于多種分辨率LCD的顯示控制，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn):

[1]. CRT datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/CRT_2331578.html.
[2]. EP2C8Q208C8 datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/EP2C8Q208C8_2527753.html.
[3]. LTA104S1-L01 datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/LTA104S1-L01_456982.html.
[4]. LVDS datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/LVDS_457917.html.
[5]. DS90CF363 datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/DS90CF363_820025.html.