用FPGA构成液晶显示控制器

2006-05-07 15:50:15来源: 电子产品世界

引  脚 名  称 功  能 1 CL2 段移位脉冲 2 CL1 换行信号 3 FRM 帧开始信号 4 NC 未用 5 D3 数据信号 6 D2 数据信号 7 D1 数据信号 8 D0 数据信号 9 VEE 液晶驱动电压,+18V~+24V 10 VDD 电源电压,+5V 11 VSS 接地端 12 EL 背光使能端 13 VELG 背光电源地端 14 VEL+ 背光电源电压,+5V

表1给出了液晶模块的引脚和功能说明。其中,CL2、CL1、FRM和D0~D3之间的时序配合如图3所示,CL2为1.28M Hz,CL1为16K Hz,FRM为66Hz。从图2和图3中可以看出,每行80个段移位脉冲(CL2) 后,发出一个换行信号(CL1);发出19200个段移位脉冲(CL2) 后,一帧(即240行)显示完成,发出帧开始信号(FRM)。以上过程不断重复,即可完成液晶屏的动态扫描显示。

FPGA的基本结构和功能

    FPGA采用美国Xilinx公司性价比较高的XCS10-TQ144。现场可编程门阵列(FPGA)是80年代中期出现的一类新型用户可编程器件,与一般的可编程逻辑器件不同,FPGA的集成度高、逻辑实现能力强、设计灵活性更好。FPGA的基本结构通常包含三类可编程资源:可编程逻辑功能块(CLB)、可编程输入输出块和可编程互连。可编程逻辑功能块(CLB)是实现用户功能的基本单元,它们通常规则地排成一个阵列,散布于整个芯片;可编程输入输出块完成芯片上逻辑于外部封装腿的接口,常围绕着阵列排列于芯片四周;可编程内部互连包括各种长度的连接线段和一些可编程连接开关,它们将各个可编程逻辑块或输入输出块连接起来,构成特定功能的电路。

    由于采用不同的开关元件,FPGA体现出不同的可编程特性,有些是一次性可编程的,另一些则是可重复编程的。一次性可编程的FPGA采用逆熔丝作开关元件,当在逆熔丝两端加上编程电压时,逆熔丝就会由高阻抗变为低阻抗,从而实现两个点间的连接。编程完毕后,即使撤除工作电压,这类FPGA的配置数据仍然保留。由于只能编程一次,因此它比较适合于定型产品及大批量应用。此外,它也常用于高性能及保密性要求高的场合。可重复编程的FPGA采用SRAM型开关或闪速EPROM控制的开关元件。SRAM型开关元件由一个用五个晶体管组成的RAM和一个叫做PIP(可编程内部连接点)的晶体管组成。PIP控制各个布线通道的连接,而PIP又由它们旁边的RAM单元控制。RAM单元中存储着PIP的通断信息,这些信息码是在系统上电时由外部写入到FPGA内部的RAM中的。电源切断后,RAM中的数据将会丟失,因此采用SRAM型开关的FPGA是易失性的,每次重新加电,FPGA都要重组。SRAM型FPGA的突出优点是可反复编程,系统上电时,给FPGA加载不同的配置数据,即可令其完成不同的硬件功能。这种配置的改变甚至可在系统运行中进行,实现系统功能的动态重构。

FPGA的逻辑设计要点

    无线数字扩频通信平台中,DSP的主频为10.24MHz,用FPGA的逻辑八分频就能得到CL2的1.28MHz振荡频率,再用计数器分别对CL2脉冲进行计数就能得到CL1和FRM信号,计数值分别是80和19200。由于液晶模块上没有微RAM(显示缓冲区),因此在FPGA中构造两个32字的RAM,一个用于从DSP板上的RAM(64K字)读取显示数据,同时另一个用于将数据送到液晶屏上显示。从DSP板上读取显示数据时所用时钟频率为10.24MHz,用DSP的HOLD工作模式让DSP让出总线控制权。将数据送到液晶屏上显示时的频率为 1.28MHz。这样,FPGA将32字的显示数据送到液晶屏上显示需要100us,因此HOLD中断频率定为 100us。从而,可以分析出FPGA进行液晶显示控制将大约占用DSP工作时间的5%。考虑到不增加额外的硬件资源就能实现液晶显示控制,这样安排是比较合理的。通过FPGA的逻辑设计,FPGA也能发出读信号RD、片选信号DS和地址总线A0-A15,但这些信号只在HOLDA有效其间发出,其它时间为高阻态,从而FPGA不会影响DSP工作。

液晶显示触摸屏控制

    通过以上设计,再结合电阻式触摸屏专用控制器ADS7843的应用就构成了集文字图形笔输入控制、编辑和无线传送于一体的无线掌上电脑产品。ADS7843是BURR-BROWN公司专用于4线电阻式触摸屏的12位模/数采样转换器,单一电源供电、完全降功耗模式、转换速度快。ADS7843大量用在电池供电PDA(personal digital assistants)和手持便携式装置中。通过DSP同步串行口对ADS7843进行接口控制就能获取触摸屏位置转换信号,再经DSP计算处理转化为待显示数据存入外部显示缓冲区,FPGA作为液晶显示控制器就能将显示缓冲区数据送到液晶屏上正确显示。同时,从触摸屏上得到的图形和经DSP编辑处理的各种信息也能通过无线扩频通信平台传送出去。当然,要完成上述功能还必须增加编辑软件和汉字库。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/ledanddisplay/200605/3386.html
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