一種基于SOPC技術(shù)的內(nèi)存映射型LCD控制器設(shè)計(jì)

　　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)。

　　寄存器模塊中共定義了4個(gè)寄存器;顯存起始地址寄存器、顯示參數(shù)寄存器、控制寄存器和狀態(tài)寄存器。各寄存器的讀寫控制、定義及功能描述如表2所示。

　　其中，顯示參數(shù)寄存器(size)中“色數(shù)”標(biāo)志位，值為1表示8位顏色顯示，值為0表示16位顏色顯示。狀態(tài)寄存器(status)大小為兩位，可與控制寄存器中的中斷位(Interrupt)配合使用，為保留位。控制器寄存器的定義如表3所示。

　　2.3 數(shù)據(jù)緩存模塊(line_buffer)

　　該模塊設(shè)計(jì)采用了雙口RAM，由MegaWizard Plug-In Manager生成，其存儲(chǔ)空間約為一行數(shù)據(jù)所占的空間，用于暫存顯示數(shù)據(jù)。由于DMA不是直接將顯存中的數(shù)據(jù)傳給時(shí)序發(fā)生器，而在中間使用了雙口RAM 做數(shù)據(jù)緩存，這樣DMA和時(shí)序發(fā)生器的讀、寫時(shí)序不必嚴(yán)格對(duì)應(yīng)，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同時(shí)，用于16位彩色顯示時(shí)，可通過數(shù)據(jù)緩存模塊將總線32位的數(shù)據(jù)輸入變?yōu)?6位的數(shù)據(jù)輸出給時(shí)序發(fā)生器;而在8位彩色顯示時(shí)，可通過數(shù)據(jù)緩存模塊將32位輸入變?yōu)?位輸出，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)位數(shù)的轉(zhuǎn)化，方便的時(shí)序發(fā)生器內(nèi)部的數(shù)據(jù)操作。

　　2.4 DMA模塊(image_dma)

　　該模塊為Avalon總線主端口設(shè)備，它負(fù)責(zé)向Avalon總線提供有效的地址、數(shù)據(jù)和寫請(qǐng)求信號(hào)，并在時(shí)鐘上升沿發(fā)起總線傳輸，讀取顯存中的數(shù)據(jù);同時(shí)，DMA模塊產(chǎn)生寫數(shù)據(jù)緩存的地址和數(shù)據(jù)，將顯示數(shù)據(jù)正確地從顯存?zhèn)魉偷綌?shù)據(jù)緩存。DMA模塊為三狀態(tài)的狀態(tài)機(jī)，包括空閑狀態(tài)、傳輸狀態(tài)、等待狀態(tài)，各狀態(tài)機(jī)邏輯關(guān)系如圖3所示。

　　2.5 時(shí)序發(fā)生器(LCD_driver)

　　時(shí)序發(fā)生器模塊主要有4個(gè)主要功能：

　　(1)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)LCD的行掃描信號(hào)(hsync)、列掃描信號(hào)(vsync)、數(shù)據(jù)使能信號(hào)(blank_n);

　　(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評(píng)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)果說明，本控制器能有效地解決顯存讀寫問題，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。