《低功耗、多主接口、多图层的液晶控制器设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《低功耗、多主接口、多图层的液晶控制器设计（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、华中科技大学 硕士学位论文 低功耗、多主接口、多图层的液晶控制器设计 姓名：杨青 申请学位级别：硕士 专业：软件工程 指导教师：刘政林 2011-05-27 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I 摘 要 随着数字显示技术的不断发展和逐渐进入成熟，车载显示、移动电话、数码相 机，数码学习机等消费类电子产品需求的不断增长，种种外力极大地推动了液晶显 示市场的发展，进一步的为液晶显示控制器带来了广阔的市场前景。液晶显示控制 器(LCD Controller)是面向液晶显示应用显示控制芯片，它本身具有极高的集成度， 其主要作用是负责把显存中的
2、 LCD 图形数据传输到 LCD 驱动器（LCD driver）上， 并且为显示系统中所使用的液晶显示器件提供必须的时序控制信号，从而控制和完 成复杂的图形图像处理功能。有的液晶显示控制器内部还嵌入了大容量的存储器 (memory)，更好的用来进行数据缓存。由于功能的不断增加，液晶显示控制器的结 构和组成变得越来越复杂，对其设计和验证的研究人员将面临更大的挑战。 本文设计了一种低功耗、多主接口和多图层的 LCD 控制器，并对其进行了 FPGA 原型验证和 ASIC 设计。本文首先从 LCD 控制器的功能需求着手，研究了 LCD 控制器的架构，然后研究了 LCD 显示中影响功耗的因素，提出了对显
3、示控制 系统减小功耗的有效方法。在主机接口设计方面，设计的 LCD 控制器能够匹配各 种常用接口，增加了用户主机选择的灵活性和便捷性。显示效果方面，设计的 LCD 显示器能够多层叠加显示，增加了画面显示响应度的同时，减小了 MCU 主机的输 入负荷。 本文使用 Verilog HDL 实现低功耗、多主机接口以及多图层的 LCD 控制器的逻 辑功能设计，使用 Mentor 公司的 ModelSim 软件、Debuusy 软件进行了联合逻辑仿 真与验证（前仿），基于 Xilinx 公司 Virtex2 系列的 XUP 开发板搭建 FPGA 原型验 证平台，并实现 FPGA 原型验证，然后选用 ts
4、mc 0.18m CMOS 标准单元库送入流 片。通过前仿和 FPGA 原型验证的结果最后得出结论：该 LCD 控制器的设计满足 预期的功能要求。 关键词： LCD 控制器，低功耗，多主接口，多图层，逻辑仿真，FPGA 原型验证 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 II Abstract With the continuous development of digital display technology and gradually entered a mature, the growing demand for Car shows
5、, mobile phones, digital cameras, digital learning machine and other consumer electronics products, various external forces has greatly promoted the development of liquid crystal display market., LCD controller for further brought a broad market prospect. LCD controller for LCD applications are high
6、ly integrated display controller chip, Its main role is to provide timing control signals and display data for LCD using on electronic information devices, at the same time, should have the capabilities of processing a certain graphics and image and achieving display effects. Some LCD controller als
7、o embedded in a large-capacity internal memory, better used for data cache. As the function of LCD controller increasing, the structure and composition of LCD controller get more complex, so designer and verification engineer will face greater challenges. Based on the analyses of the functional dema
8、nd of LCD controller in display systems, a low-power, multi-master interface, and multi-layers LCD controller was designed and prototype verified. This paper has studied the structure of the LCD controller first, then studied the affect of power loss which in the LCD display system and proposed an e
9、ffective way to reduce power consumption for display control system. In the host interface, the design of the LCD controller can match the variety of commonly used interface, increased user flexibility in host choice. the design of the LCD display can be multi-layer overlay showed, increased respons
10、iveness of screen display, while reducing the input load of the host MCU. In this dissertation, the LCD controller is described with Verilog HDL the logic verification was performed, using ModelSim and Debussy software, and prototype verification are performed by using Xilinx Virtex2 XUP, at last, f
11、or sending to foundry to make the chip, the TSMC 0.18m CMOS Standard Cell Library was chosen. The results from logic and prototype verification show that the LCD controller can meet the 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 III expected performance requirements. Keywords: LCD Controller, Lo
12、w Power, multi-layer, multi-host interface, Prototype Verification 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。 对本文的 研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意 识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、 使用学位论文的规定， 即： 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交
13、论文的复印件和电子版， 允 许论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编本学位论文。 保 密，在_年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 1 绪 论 本章绪论部分以液晶显示器的发展为开端，调研了液晶显示器极其控制芯片的 市场情况，分析了此课题的研究意义，介绍了课题的实现目标，最后给出了论文
14、的 研究内容和安排。 1.1 液晶显示器和控制芯片的发展与市场概况液晶显示器和控制芯片的发展与市场概况 液晶显示器件(LCD) 诞生于上个世纪六十年代末，LCD 从最开始的扭曲阵列 型 液 晶 显 示 器 TN(Twisted Nematic)-LCD 到 超 扭 曲 阵 列 型 液 晶 显 示 器 STN(Super-Twisted Nematic)-LCD ， 再 发 展 到 薄 膜 晶 体 管 型 液 晶 显 示 器 TFT(Thin-Film Transistors)-LCD1。在仪器仪表等对图像要求不高的设备中通常使 用 TN-LCD，STN-LCD 显示器，而 TFT-LCD 则适
15、用于图像及色彩要求较高的显示 系统2中。 近些年来，随着用户需求的膨胀与升级，许许多多的电子设备都增添了液晶显 示器，液晶显示器以其无辐射、低能耗、显示稳定、体积小等优点逐渐替代了传统 的显示设备。随着技术的不断进步，研发和制造成本不断减少，从而导致了其价 格的不断下跌。因此，综合其实用性、经济性，目前，液晶显示器已经成为中小 屏乃至大尺寸屏显示市场的主流，液晶显示这一领域可以说具有广阔的发展前景 3。 在我们日常生活中随处可见手机、数码相机、电话、电子手表、车载显示面板、 MP3、PDA、笔记本、摄像机等电子消费类产品。它们都有一个共同的特点，绝大 多数都包含液晶显示屏。要在液晶屏上显示绚丽
16、多彩的动画、图像、文字，离不开 显示驱动和控制芯片。对于显示终端产品而言，LCD 面板和驱动芯片都是关键器件 3。 在中、小尺寸 LCD 控制器领域中，目前主要被日本的 Epson、美国的 nVIDIA、 加拿大的 ATI、 香港晶门科技以及台湾地区的部分厂商所占据。 其中 nVIDIA 和 ATI 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 2 所占份额最大。EPSON 在中、小尺寸这一领域的影响力最大，产品多且全，根据 不同的功能可分为 S1d1370x/S1d1374x、S1d1350x/ S1d1351x、S1d1371x 和 S1D13746B01B 四个系列4。 S1d1370x 系列采用内嵌显示存储器的显示控制器，支持多种主机接口。以此系 列中的 S1d13700 为例，其内建嵌入式 32K 字节 SRAM 显示缓冲器，支持 68 和 80 系列等众多主机接口，支持市面上流行的各种位宽的 ST
