FPGA和嵌入式处理器实现低成本智能显示模块

2010-07-28 22:09:53来源: Dave Anderson , Judd Heape

  引言

  LCD正在迅速成为汽车内的标准部件。随着LCD技术的发展,迫切需要采用更好的显示图形内容控制和产生方法。传统上,低成本汽车信息娱乐应用采用基于字符的LCD和真空荧光(VF)显示屏,而低成本彩色薄膜晶体管(TFT)技术很快成为最突出的选择方案,但在现有的低成本应用体系结构中采用彩色TFT有很大的难度。大部分低成本平台没有足够的处理带宽,特别是缺少带有LCD控制器的处理器来控制并驱动彩色TFT LCD。此外,大部分现有的体系结构并没有足够的动态和非易失存储器来存储LCD需要的图形内容。更复杂的设计问题是产生并管理图形内容或者图形用户界面(GUI)时低效的设计过程,而现在可以通过彩色TFT LCD来解决这些问题。一般而言,如果没有合适的设计资源,很难在硬件上实现LED背光驱动器、触摸面板控制以及TFT控制所需要的大量I/O,现在这些难题有了解决方法,即,名为Thomas II电路板(图1)的模块化扩展平台,它含有低成本Altera Cyclone III FPGA和Nios II嵌入式处理器。使用这一平台,汽车电子设计人员很容易在现有系统体系结构中加入彩色TFT,开发低成本智能显示模块。

Thomas II演示平台

图1 Thomas II演示平台

  模块化扩展概念的内涵

  模块化扩展设计概念基于Thomas II电路板,它是由Momiji Design LLC和Altera公司联合开发的。设计围绕低成本Cyclone III FPGA (EP3C10或者EP3C5)展开,这一器件采用了引脚数量较少的E144 QFP封装,在4层PCB上就能够轻松完成布板。在实际应用中,Thomas II设计(图2所示)可以用作单独的模块,具有完整的电源供电和支持外设,也可以集成到现有设计结构中。

Thomas II设计结构图

图2 Thomas II设计结构图

  Nios II嵌入式处理器是体系结构的核心,同时用于系统控制和图形生成。采用嵌入式处理器后,系统可以单独工作,也可以作为现有微控制器单元(MCU)的协处理器,因此,Thomas II设计可以实现低成本信息娱乐设计的模块化扩展功能。通过一个简单的UART,FPGA成为系统的图形显示控制器。它管理并控制所有的图形内容产生和处理任务,从而把这些任务从主机MCU中分担出来。任何串行或者并行通信接口,甚至是定制或者专用标准都很容易替代FPGA设计中的UART模块。例如,通常用于实现VF或者字符LCD的通信协议都可以重新用于控制基于Thomas II概念的TFT。最吸引人的特性是主机体系结构和系统设计能够基本保持不变,如图3所示。

设计重用

图3 设计重用

[1] [2] [3]

关键字:FPGA  嵌入式  智能显示模块

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2010/0728/article_1260.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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