高級圖像控制器加強便攜式系統性能(05-100)

　　近年來低功耗的芯片和系統是產品設計的目標，特別在便攜式設備中 on。晶門科技的圖象控制器(GC) 芯片 SSD1918 專為高效節能便攜式系統設計，使芯片自身和系統功耗降低 also。片上完全嵌入式低功率SDRAM能支持便攜系統中的雙屏顯示。SSD1918在移動電話中的應用示于圖1。

 

　　圖1 移動電話應用中的典型結構

　　SSD1918的特性:

　　• 優化片上174,240字節低功率z顯示內存

　　• 支持工業標準的主屏和副屏雙屏顯示

　　• 主屏

　　– 支持 18-位 262K 真彩顯示

　　– 數據 RGB接口帶可選的串行，驅動器(不帶RAM)接口

　　– 支持 240x320屏幕 ( 單幀緩沖)TFT 驅動器.

　　– 支持 176x220 屏幕(雙幀 緩沖避免圖象撕裂), 例如 SSD1278 TFT 驅動器.

　　• 副屏

　　– 支持 6800/8080 8/9 位并行接口或 3/4 線串行接口，加上內嵌幀緩沖，能夠支持幾乎所有類型的驅動控制器

　　• 主控接口

　　– 超高速6800/8080 8/9/16/18- 位 并口或3/4 線串行接口3/4

　　– 外加 WAIT/IRQ 信號能加強系統性能

　　– WSYNC 握手信號支持更好的同步幀緩沖，盡量減少對顯示質量的影響

　　• 超 低功率 1.8伏內核電壓在MCU GC 中極有競爭力

　　• 獨立的信號電壓支持不同的接口和顯示屏

　　• 金球裸片和LGA 封裝節省印制電路板面積

　　較內嵌圖象控制器加強MCU的性能

　　某些MCU可以利用其內嵌的圖象控制器直接驅動LCD面板would 。這確實節省了印制電路板的空間It ，但卻損耗了整個系統的效能。在所有內嵌圖象控制器的MCU應用上，一個顯示內存是必須的for display 。一般的RAM MCU中極少帶這樣的緩沖，或者即使帶了這樣的緩沖，其容量通常也無法達到支持分辨率為,QVGA (320x240)的全彩顯示。這是因為一個片上內存縮減了MCU的產量因而提高了MCU芯片的成本It 。因此，通常很多情況下，一個共享程序存儲器的外置內存被用于顯示幀緩沖，其結構如圖2所示。

 

　　圖2 GC 內嵌于MCU.

　　如果使用外置GC – SSD1918，系統結構如圖3所示。

 

　　圖3 獨立GC SSD1918使用

　　例1中MCU 內嵌GC的結構劣于使用SSD1918作為外置GC。以下討論一下細節：

　　1.等待功率高

　　GC的顯示輸出通過內存內容自身持續刷新，例如，如果應用上要求顯示屏幕，外置內存和MCU 的GC無法進入等待模式。這樣增加了整個系統的功耗:。

　　然而，例2中，只需要SSD1918推動主屏幕顯示，而其余系統配件例如內存和MCU就可以進入暫停模式。在等待用戶輸入的正常操作中，系統可以經常性地被設定為暫停模式。以上一個60Hz幀頻率、QVGA分辨率18bpp的平板顯示例中，SSD1918損耗低于2毫安。In 一些典型的特性表1所示。

 

　　1.表1 SSD1918電性特性

　　** 這些是功率定義為等待模式的系統典型情況。假定顯示不帶背光 。

　　2.2.較低的MCU 功效:

　　在正常顯示模式下顯示屏不能被關閉。假設主屏是一個16bpp ，分辨率為QVGA (320x240) 顯示屏，內存的數據總線寬度為,16位，TFT 屏幕刷新率為60Hz。內存使用 Then t 320x240x(16bpp)/(16bit)x60Hz = 4,608,000 位每秒的讀周期單獨刷新顯示。這占用了大約一半的微處理器時間損耗account for (依據It SDRAM的速度 和存取周率) ，當總線正在刷新顯示屏的時候，微處理器在進行無用的計算，這損耗了大量的微處理器周期。

　　如果使用SSD1918這樣一個獨立的MCU外置GC，這些MCU周期可以被利用起來。例如，當系統在操作中，MCU正在利用SDRAM作為其操作的緩沖進行視頻解壓，較低性能的MCU都可完成視頻解壓的精確計算。換句話說，使用同一個MCU而外置GC，可以提高顯示的幀頻率，例如，一部影片以. E.g.30 幀每秒的幀頻(fps)解碼,圖象控制器必須每秒被寫30個完整的幀。SSD1918主控總線的訪問速率高，可以和一些高速的閃存匹配 。 這使得主控MCU有更多的周期去完成耗時的計算或是視頻錄象的解碼。

　　3.不可靈活微調TFT的時序:

　　以晶門科技長期從事顯示驅動芯片類型產品的經驗，TFT顯示面板需要相當恰當的模塊操作幀頻，水平和垂直的同步時序規格根據不同的出產商而有所變化。這些微小的時序變化都會負面地影響顯示質量From 。對于一些MCU內嵌的GC來說，幀頻上的變化是艱巨的任務，由于它們與系統的其他資源使用同樣的時鐘，所以不能隨意改變。更糟的是，一個TFT面板其幀頻的要求越高，主控MCU的表現性能越低。這意味著如以上論點#2所計算，每秒更多的顯示數據從SDRAM緩沖傳遞到顯示屏。對于獨立的GC，如例2所示，SSD1918所帶的一個高端用戶可編譯PLL，可以被調節成合適的頻率適用于不同的TFT顯示屏。最重要的是GC能作為配件，對TFT顯示屏所要求幀頻的改變并不減低影響MCU的性能。

　　4.顯示面板連通性上的局限

　　不同的LCD模塊信號電平會有所不同，而MCU內嵌的GC無法調節。當電壓的差異不大時，數據的傳送有時會出錯。然而另外一種情況下，MCU的內嵌GC和顯示面板的電壓差比較大時，就必須使用外加的電壓轉換器。這也是主屏和副屏同時存在的問題。

　　在例2 SSD1918的系統中，每個接口都有獨立的信號供電電壓，范圍從1.6V到3.6V。這寬幅的電壓變化范圍使得與主屏和副屏的連接更加容易。此外，MCU與SSD1918的接口電壓范圍從1.6V到2.5V，適應不同電壓的MCU接口。

　　5.除了信號電平，LCD驅動信號響應速率控制也是SSD1918的特性之一，其他內嵌MCU式LCD控制器少有這樣的特性。這種特性使SSD1918可以調節驅動信號到LCD面板的響應速率而不需要采用競爭對手添加外置電阻和電容的方案。

　　5.顯示方案的日新月異:

　　另外一種考慮是顯示技術和算法的變化迅速，例如抖動和幀頻控制等許多提高顯示質量技術的出現。MCU的設計周期通常比單獨設計一個GC的周期長，這使得內嵌式GC設計過時而不適應不同的顯示方案。一個獨立的GC設計周期比一個MCU片上系統的設計快的多，因此由于產品的市場周期標準高而提高了靈活性。

　　簡易的主控連接，18位顯示色彩深度

　　新的TFT技術持續以加速的步伐前進。隨著面板制造商投資的增加，及生產大尺寸和小面積TFT面板，TFT技術進入成熟的階段，這使價格降低及提高了顯示色彩的深度。On the other hand, n而且我們可以看見18bpp的面板較16bpp的面板有更充足的對比度。普通內嵌MCU的GC帶16或32位總線結構只能支持16bpp的面板，這不再能滿足市場的需求。只有一些新高性能的MCU可以支持比較高的色彩深度，但是必須考慮到成本和以上所訴的不利因素。

　　在現今顯示色彩繽紛、對比度豐富的顯示世界里，甚至對于小的便攜式屏幕，一個支持18bpp顯示的高端GC無疑比一個16bpp的顯示系統更具有競爭力。主控MCU的并行接口外帶18位的色彩數據接口簡化了MCU的數據傳送。SSD1918與MCU連接的高速接口，使得MCU的數據總線可以把SSD1918看作一個MCU外置的SDRAM。還可外加一個 DMA in that case。只需在硬件和軟件上作出少許改動，SSD1918就能支持將現有的產品設計由16bpp的TFT或是CSTN面板簡便地移植到色彩豐富、對比度高的18bppTFT面板。

　　視頻功能增強

　　屏幕顯示的翻轉通過SSD1918處理變得更加簡易，通過設置SSD1918的寄存器可以實現顯示翻轉。當主屏幕通過一些創新的設計而翻轉時，視頻或是圖片的內容可以根據不同的角度翻轉。

　　SSD1918內嵌足夠的SRAM (176x220x18) x 2 位。它可以支持兩個顏色數為262K，分辨率為QCIF+ (176x220)的幀緩沖。雙緩沖是眾所周知消除顯示撕裂現象(顯示屏一半顯示新圖片，另一半顯示前一副圖片)的典型途徑。在顯示一頁的同時刷新另一頁是解決這個問題的捷徑。

　　當然，In other mode w SSD1918也支持 (240x320x18) x 1 位,. O 對于QVGA (240x320)的分辨率只能支持一幀。在這種情況下不可能實現雙緩沖。然而，SSD1918有一個外加的硬件信號引腳可以幫助解決這個問題。每顯示一幀，這個信號都被傳送到主控MCU中。TFT的顯示刷新可以被想象成一個CRT似的掃描，從頂行開始掃描，由左到右，從上到下。如果編譯好主控MCU，當第一行顯示數據被傳送到顯示屏時，便可以開始刷新該行的內容。因此，在下一個掃描中，新的圖象可以被顯示出來。雖然需要一些軟件上的幫助，但這可以解決“撕裂”現象。

　　其他GCF產品

　　晶門科技的液晶圖象控制器(GC)系列包括SSD1905，SSD1906 和SSD1908，支持灰階STN，彩色STN，數字或模擬TFT面板。它們提供可選幀緩沖存儲大小的特性，以滿足不同的應用需要。晶門科技的GC芯片提供無鉛封裝，符合被提倡的RoHS環保 標準。