基于FPGA的TFT大屏幕液晶显示控制器设计

第 3期2 0 1 4年 3月

组合机床与自动化加工技术Mo d u l a r M ac h i ne To o l& A u t o ma t i c Ma nu f a c t u r i n g Te c hn i qu e

No. 3 Ma t.20 1 4

文章编号： 1 0 0 1—2 2 6 5 ( 2 0 1 4 ) 0 3— 0 0 1 3~ 0 3

D O I: 1 0 . 1 3 4 6 2/ j . c n k i . mm t a m t . 2 0 1 4 . 0 3 . 0 0 4

基于 F P G A的 T F T大屏幕液晶显示控制器设计水陈俊，唐小琦，周会成4 3 0 0 7 4 ) (华中科技大学机械科学与工程学院，武汉

摘要：目前普通 MC U由于其运行速度，以及屏驱动接口能力不足，使得其无法胜任大尺寸，高分辨率，丰富色彩的液晶显示器。论文采用了 A R M+F P G A的架构实现由 F P G A来驱动 T F丫 r液晶屏幕，大大的减轻 A R M的数据处理负担。同时针对由于显示所需显存容量大，而S R A M价格高昂的问题， 采用单片 S D A R M读写切换控制的功能，大大的减少了成本开支，并且已经成功应用于嵌入式系统。

经验证，该方法能够在不增加成本的情况下，稳定的实现 T丌大屏幕的显示。关键词： F P G A; T F T液晶屏；显示技术； S D R A M控制中图分类号： T H1 6 6; T G 6 8 文献标识码： ADe s i g n o f La r g e S c r e e n TFT- LED Di s p l a y Co nt r o l l e r Ba s e d o n FPGA

C HEN J u n, T ANG X i a o— q i, Z HOU Hu i - c h e n g

( S c h o o l o f M e c h a n i c a l S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g,H u a Z h o n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,Wu h a n

4 3 0 0 7 4, C h i n a ) A b s t r a c t: N o w o r d i n a r y MC U( Mi c r o p r o g r a mme d C o n t r o l U n i t )d u e t o i t s s p e e d, a n

d t h e i n a d e q u a t e o f i t s o w n L C D( L i q u i d C r y s t a l Di s p l a y )d r i v e r i n t e f r a c e, c a n’ t d i r v e h t e b i g s i z e, h i g h r e s o l u t i o n, a n d c o l o f r u l T F T - L E D s c r e e n .B a s e d o n t h e a r c h i t e c t u r e o f AR M+ F P G A, t h e wo r k t o d r i v e t h e T F T - L E D( T h i n F i l mT r a n s i s t o r L i g h t e mi t t i n g Di o d e )s c r e e n i s a c c o mp l i s h e d b y F P GA,wh i c h C n a g r e a t l y r e d u c e he t b u r d e n o nARM d a t a p r o c e s s i n g. Al s o b e c a u s e he t me mo r y s i z e f o r he t b i g s i z e s c r e e n i s v e y r b i g.a n d he t p ic r e or f

S R AM ( S t a t i c R a n d o m A c c e s s Me mo y )i r s h i g h,t h r o u g h he t t e c h n o l o g y o f s w i t c h o p e r a t i o n o n s i g n a l S D R A M( S y n c h r o n o u s D y n a mi c r a n d o m a c c e s s me mo y) r, g r e a t l y r e d u c e s he t c o s t. At l a s t h t e d e s i g n w a ss u c c e s s f u l l y u s e d o n a mo d e l o f l a he t c o n t r o l s y s t e m .T h e me ho t d wh i c h h a s b e e n v e if r ie d c a n s t a b l y d r i v e he t TFT s c r e e n d i s p l a y wi ho t u t a d d i n g he t c o s t .

Ke y wo r d s:F PGA; TFT— LED s c r e e n; d i s p l a y t e c h n o l o g y; S DRAM c o n t r o l

0 引言随着液晶技术的日益成熟，目前液晶显示器已经

屏幕的情况下，可以基于 A R M+F P G A这种架构， A R M 负责将数据经由 F P G A写入外接的显存，而将屏幕数据刷新的工作交由 F P G A屏幕驱动模块来处理，这样可以极大的减轻 C P U的负担，从而实现了大尺寸，高分辨率显示器的显示控制。F P G A可以既作为大尺寸屏幕的驱动接口，也可以同时添加系统所需要 1 0,脉冲，编码器 A D/ D A等接口，有效节省开发时间。

具有轻薄，低功耗，寿命长，接口方便的特点…,液晶显示器在显示技术中已经得到了越来越广泛的运用。基

于M C U的屏幕驱动方法在使用上较灵活，但一般只适用于小尺寸的屏幕。例如 S a m s u n g公司的￥ 3 C 2 4 4 0内

部就集成了一个液晶控制器，但最大只支持 6 4 0 X 4 8 0 的分辨率，如果驱动更高分辨率更大尺寸的液晶屏幕时，会使得 C P U的负载过重，造成屏幕刷新困难，甚至出现闪屏，花屏的现象。以前大尺寸屏幕的驱动都由专门的集成电路实现，灵活性差。而现在使用

1显示控制器的组成显示控制器主要由 F P G A,显存，驱动电压产生电路，以及液晶屏几部分组成，如图 1。其中 F P . G A接受从 A R M发送的屏信号，经过处理后驱动液晶屏幕，而驱动电压模块产生 T F, r液晶屏显示所需

F P G A作为接口可以驱动 V G A接口的屏幕，帧速度可以达到 6 0 H Z 。目前工业领域大尺寸显示屏的需求越来越大，在不便更换系统处理器平台而需要驱动大收稿日期： 2 0 1 3一 o 6— 2 7;修回日期： 2 0 1 3—0 8—1 2

要的电压，以及接受 F P G A发送的 P WM脉冲来调整屏幕亮度。

基金项目：“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项 ( 2 0 1 2 Z X 0 4 0 0 1 0 1 2 );“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项 ( 2 O 1 2 z X 0 4 o 0

1 o 4 1 );高等学校博士学科点专项科研基金(新教师基金课题) ( 2 0 0 9 0 1 4 2 1 2 0 0 3 5 ) 作者简介：陈俊 ( 1 9 8 9一),男，湖北汉川人，华中科技大学硕士研究生，研究方向为数控技术研究， ( E— ma i l ) j u n c h e n@h u s t . e d u . c n。