液晶显示系统中点对点驱动方式TCON的设计研究 李戡摘要：随着我国工业生产水平的快速提高，液晶显示系统也在研发中不断更新进步，由于点对点的传输方式具有适合高分辨率信号高速传输等诸多优点，逐步成为大尺寸电视的主流传输方式本文结合笔者多年的工作经验，通过对RSDS总线架构与点对点架构的TCON控制系统进行对比分析，并提出了点对点TCON控制系统设计过程中需要注意的相关事项，以作参考关键词：显示系统；TCON；驱动设计；点对点传输一、点对点驱动方式的TCON控制系统架构图及优点分析在液晶显示器中，TCON（timingcontroller）与CD（columndriver）之间的传信号输方式主要有两种：一种是总线架构的传输方式，另一种是点对点架构的传输方式点对点的传输方式要求每个时钟周期内所有的CD都接收其相应列的像素数据，因此TCON必须将每一行的像素数据分割成几个部分，然后将这几部分的数据同时发送到相应的CD根据上述的设计思路，本设计了一种基于点对点架构的TCON控制系统，其总体框架如图1所示该系统大体可以分为5个大模块，它们分别是：Datain模块、LineBuffer模块、Dataout模块、TimingControl模块以及Package模块。
相比目前仍广泛使用的RSDS总线架构，其主要特点是所有CD（columndriver）共用一条总线，并且总线宽度会随着颜色深度的增加而呈线性递增例如，当色彩深度是6bit时，则需要9对线的总线宽度；当色彩深度上升至8bit时，则总线宽度需要升至12对线RSDS技术由于采用总线架构，所有CD都挂在同一条总线上，因而每个时钟周期内只能有一个CD接收数据由于TCON与每个CD之间只用1对差分信号线传输数据，因此每个时钟周期只能传输1bit的数据最后，在TCON与CD的通信过程中，除了传输像素数据外，还需要传输控制CD状态的控制信号，例如POL、INVERT及SHL等信号然而在RSDS架构中，这些控制信号的传输都需要额外的数据线，而点对点TCON控制系统能够克服这些问题，显然具备了RSDS架构系统更为完善的传输特性二、点对点TCON控制系统设计过程中的几个要点2.1 Datain模块的设计Datain模块的作用是将输入信号转成特定格式的数据流及时序控制信号这里输入Datain模块的是符合VGA标准的信号，包括R、G、B三基色信号以及Vsync和Hsync同步信号首先，输入的R、G、B三路信号经过并串转换整合成一路数据流（DataStream），并输出至LineBuffer模块中暂存。
显然DataStream的时钟频率必须为VGA信号时钟的3倍，即Fdatastream=3Fvga其次，Datain模块还要为LineBuffer模块产生写地址W_addr以及写允许W_en信号，用以对输入至LineBuffer模块的DataStream数据进行存储控制最后，场同步信号Vsync以及行同步信号Hsync被处理成De和Vsync_m信号输出给TimingControl模块，以便对后续模块的时序进行精确地控制2.2 LineBuffer模块的设计LineBuffer模块将输入的数据暂存，同时将每一行的数据进行分块处理假设TCON接有N个CD，就需要将行数据分成与之对应的N个部分，因此LineBuffer模块共有N个输出值得注意的是，这里的N应该是一个可调的参数待每一行数据分块处理完毕后，則N个部分的数据同时输出可以得出，LineBuffer模块每一Part的时钟频率为：Fpart=FdatastreamN2.3Dataout模块的设计TCON与每个CD之间是通过一对差分信号线进行串行传输的，也即每次只能传输1bit数据而输入Dataout模块的数据是并行数据，因此在Dataout模块中必须将输入的信号进行并串转换，使其成为1bit的串行数据输出。
由于RGB数据在之前可能经过Gamma校正查找表将颜色深度扩充为10bit甚至更高，因此在这里假设扩充后的颜色深度为Kbit又设串行数据的时钟频率为Fbit，因此：Fbit=KFpart另外，在处理输入数据的同时，Dataout模块还要利用计数器产生R_addr读地址信号，并输出给LineBuffer模块，以读出LineBuffer模块中存储的数据2.4TimingControl模块的设计TCON除了要与CD进行数据传输之外，还需要传输行场同步信号给CD和RD（rowdriver）以便使得三者协同工作TimingControl模块通过对从Datain模块输入的De和Vsync_m信号进行时序上的处理，产生Sp_v和Sp_h两个时序控制信号输出至CD以及RD以实现此目的2.5Package模块的设计为了进一步减少TCON与CD之间的连线，在传送每一行数据之前先要传送带有控制信息的headerPackage模块的功能就是产生控制CD状态的控制字，并将这些控制字置于header中2.6软件验证通过硬件描述语言VHDL对上述5个大模块进行编程，并利用QuardusII对各个模块进行功能以及时序验证。
图2给出的是整个TCON系统时序仿真的结果波形图中iclk1，iclk2均为50MHz的外部输入晶振时钟，clr则为系统复位信号R、G、B以及Vsync和Hsync则分别为外部输入VGA图象的数据信号以及场行同步信号输出信号包括了lvds_out0～lvds_out7以及sp_v与sp_h其中lvds_out0～lvds_out7为TCON与CD之间的数据传输接口，sp_v和sp_h则是时序控制信号，用以与CD、RD协同工作，使得液晶显示器能够正常输出图像三、结束语可见，随着人们生活水平的提高，对物质上的要求也越来越高，而点对点驱动架构的TCON系统自然成为大尺寸、高分辨率显示器的合理选择，满足当下市场和用户的需求我们也会在实践中不断实现创新，进一步完善TCON系统功能以及更新更智能化的液晶驱动技术，以匠人精神打造更具现代化的新产品参考文献：[1]基于FPGA的彩色图像Bayer变换实现[J].王金涛，王骁男，张忠华，李劲松，张晓来.现代电子技术.2015（10）[2]应用TFT-LCD TCON中的图像处理改进算法研究[J].冉峰，姚树建，康希.微计算机信息.2015（24）[3]基于改进Bayer抖动算法的图像色彩增强技术[J].刘政林，郭旭，邹雪城，肖建平.华中科技大学学报（自然科学版）.2016（05）endprint科学与财富2017年27期科学与财富的其它文章国内生产总值影响因素实证分析——以山西省为例污水处理厂自动化控制系统设计应用互联网金融时代中证券公司转型思考SIP封装堆叠工艺技术进展公路工程中石灰土路基施工技术探析农业计算机信息技术在茶叶种植中的应用分析 -全文完-。