基于Actel FPGA的TFT顯示控制方案(二)

在1970年。Fergason制造了第一臺(tái)具有實(shí)用性的LCD，從此之后，用戶(hù)產(chǎn)品的界面發(fā)生了巨大改變，變得更加的美觀、實(shí)用，在一定場(chǎng)合下逐漸取代傳統(tǒng)的數(shù)碼管、LED的顯示。薄膜電晶體液晶顯示器(Thin-Film-Transistor LCD，TFT-LCD)屬于LCD的一種，誕生于80年代末，在1995年之后被廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在TFT的價(jià)格更是日趨下降，應(yīng)用范圍出現(xiàn)了前所未有的變化，可以適用于醫(yī)療、電梯、數(shù)控機(jī)床、汽車(chē)電子、消費(fèi)類(lèi)電子等行業(yè)。

TFT顯示效果極佳，具有16位、24位等，但是控制時(shí)序相對(duì)復(fù)雜，因此應(yīng)運(yùn)而生了TFT的控制器，而帶有控制器的TFT顯示屏價(jià)格昂貴，大多數(shù)用戶(hù)選擇自己制作TFT控制器的方案。上一期我們介紹了液晶的相關(guān)知識(shí)以及基于A3P030+SRAM的TFT控制器方案。主要應(yīng)用在一些低成本、小分辨率的TFT顯示中。本文主要介紹基于A3P060+SDRAM的TFT控制器方案，主要應(yīng)用在高分辨率的TFT顯示應(yīng)用中，同樣具有高性能、低成本的特點(diǎn)，適用于眾多需要TFT顯示的場(chǎng)合。

1A3P030與A3P060對(duì)比

A3P030與A3P060同屬于Actel中ProASIC3系列中的成員，都具有高安全性、高可靠性、低功耗、低成本等優(yōu)勢(shì)。但是他們內(nèi)部也有微小的差別，正是這些微小差別使得在不同的方案中選擇不同的芯片。

A3P030類(lèi)似于CPLD的容量大小，具有3萬(wàn)門(mén)，768個(gè)Tile，但性能高于CPLD，最高可達(dá)350MHz的性能，內(nèi)部具有1Kbitfl3JFlashROM，具有FlashLock的加密技術(shù)，而且價(jià)格非常低廉，成為替代CPLD的最佳方案。在TFT控制器的方案中，由于A3P030相對(duì)來(lái)說(shuō)容量較小，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)SDRAM的控制，故使用A3P030來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)SRAM的控制以及產(chǎn)生TFT的控制時(shí)序。

A3P060無(wú)論在資源上還是功能上都會(huì)比A3P030強(qiáng)，它具有1536+Tile，足以實(shí)現(xiàn)對(duì)SDRAM的控制(使用sDRAM是因?yàn)樗膬r(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于SRAM的價(jià)格)；內(nèi)部具有PLL，可以將時(shí)鐘進(jìn)行倍頻和分頻；內(nèi)部具有18Kbit的SRAM，可用于數(shù)據(jù)的緩沖；同樣具有FlashLock的加密，并還增加了128位的AES加密技術(shù)，強(qiáng)有力的保證了設(shè)計(jì)的安全性；價(jià)格低廉，但是稍高于A3P030。所以當(dāng)使用A3P060實(shí)現(xiàn)TFT控制器時(shí)，顯存使用SDRAM可以大大降低整體的成本。而且可以實(shí)現(xiàn)高分辨的顯示，特別是在大于1024×768的分辨率顯示上，該方案將極具優(yōu)勢(shì)，目前周立功公司已經(jīng)通過(guò)該方案成功實(shí)現(xiàn)了1440×900、1280×1024的分辨率的LCD顯示。

2基于A3P060+SDRAM的液晶控制器方案

TFT的液晶按照接口劃分，一般分為T(mén)TL接口和LVDS接口。TTL接口的液晶屏可以直接與FPGA的I／O口相連，通過(guò)FpGA的時(shí)序控制來(lái)實(shí)現(xiàn)液晶的顯示，簡(jiǎn)單方便，一般在800×600以及以下分辨率的液晶屏采用TTL接口。

LVDS接口的液晶屏的接口是采樣LVDS的電平標(biāo)準(zhǔn)來(lái)傳輸時(shí)鐘和數(shù)據(jù)，串行傳輸，具有接口少、速度高等特點(diǎn)，在使用FPGA控制時(shí)可以采用專(zhuān)用的LDVS轉(zhuǎn)換芯片或使用FPGA的LVDS的I／o來(lái)驅(qū)動(dòng)。一般在1024×768以及以上的分辨率的液晶采用LVDS接口。

對(duì)于帶有VGA接口或DVI接口的液晶屏。同樣可以通過(guò)該方案來(lái)實(shí)現(xiàn)控制顯示。

(1)TTL接口的液晶控制器

在低分辨率的液晶屏中都采用TTL接口。它具有操作方便、成本低的特點(diǎn)，無(wú)需增加特定的器件即可實(shí)現(xiàn)控制，可以采用A3P030+SRAM的方式，也可以采用A3P060+SDRAM的方式，對(duì)于超過(guò)480×320的液晶。建議采用A3P060+SDRAM，這樣能夠達(dá)到更低的成本。其框圖如圖2所示，其中sDRAM采用ISSI公司的64Mbit的Is42S16400F，成本低、速度高；電源芯片選擇安森美的CAT6217和CAT6219；MCU可選擇TIl~33CortexM3內(nèi)核的LM3S2016，同樣可以實(shí)現(xiàn)低成本的特點(diǎn)。

對(duì)于該方案具有如下特點(diǎn)：

·采用Actel中A3P060成員，具有低成本、高可靠性、高安全性、高性能等特點(diǎn)；

·支持480×320以上分辨率的TFT液晶顯示；

·支持不同尺寸的TFT的液晶屏(5″、7″、8″、10.2″、15″”等)；

·支持畫(huà)點(diǎn)、畫(huà)圓的操作，支持整屏DM棚局部DMA刷新操作；

·MCU接口速度最高可達(dá)40M左右，根據(jù)不同的情況有所不同；

·A3P060+SDRAM方式在高分辨的顯示中能夠達(dá)到最低的成本優(yōu)勢(shì)；

·靈活性極大，根據(jù)用戶(hù)的需求我們還提供定制服務(wù)，滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需求。

(2)LVDS接口的液晶控制器

LVDS即低壓差分信號(hào)傳輸，它具有高速、抗干擾能力強(qiáng)、低噪聲等特點(diǎn)，對(duì)于高分辨率(800×600以上)的液晶中，其顯示掃描速度較高，故采用LVDS接口來(lái)提高傳輸?shù)乃俾屎涂煽啃裕⒛軌蜻M(jìn)行較長(zhǎng)距離的傳輸，圖3即為FPGA中的LVDS接口模型。

一般的LVDS液晶屏具有5路LVDs接口，其中4路為數(shù)據(jù)通道，1路為時(shí)鐘，為了能夠?qū)PGA的TTL電平轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)VDS電平，一般需要增加一個(gè)LVDs轉(zhuǎn)換芯片，例如：TI的SN75LVDS84A，該器件一端可接FPGA的I／O，另一端接液晶的LVDS接口，所以一般情況下可以采用LVDS的轉(zhuǎn)換芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)FPGA與LVDS液晶的橋梁，如圖4所示，但是如果PPGA的I／O支持LVDS，則可以直接用FPGA的I／O來(lái)驅(qū)動(dòng)。例如：Actel的A3P250，最多具有38對(duì)LVDS接口。

(3)VGA或DVI接口的液?？刂破?/p>

VGA或DVI接口的液晶控制器類(lèi)似于LVDS的接口的控制器，唯一不同的是將圖4中的LVDS轉(zhuǎn)換芯片更換成DA芯片和DvI編碼芯片。

DA芯片用于實(shí)現(xiàn)VGA接口，VGA(Video Graphics Array)接口是一種常用的視頻顯示接口，由行場(chǎng)同步信號(hào)和三路的R、G、B模擬信號(hào)組成，所以需要將FPGA輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，需要三路的DA，一股可以使用ADV7123來(lái)實(shí)現(xiàn)。

DVI(Digital Visual Interface)接口是一種數(shù)字視頻接口，基于TMDS(Transition Minimized Differential Signaling，最小化傳輸差分信號(hào))電子協(xié)議作為基本電氣連接，同樣采用差分傳輸技術(shù)，也是在液晶顯示器中常用的接口之一，F(xiàn)PGAS出的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)DVI編碼芯片即可實(shí)現(xiàn)TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為DVI的電平信號(hào)，一般可以使用TI公司的TFP410器件。

3典型應(yīng)用

TFT的應(yīng)用日趨廣泛，各行各業(yè)中都可見(jiàn)到其身影，以電梯行業(yè)為例。從傳統(tǒng)的數(shù)碼管、單色液晶的顯示逐漸被現(xiàn)代美觀的TFT顯示屏所替代，是未來(lái)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。廣州周立功公司也針對(duì)該行業(yè)設(shè)計(jì)了一整套解決方案，從上位機(jī)軟件、MCU程序、TFT顯示以及CAN通訊等都提供了完美的解決方案，為電梯用戶(hù)快速的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的轉(zhuǎn)換提供了保證。

4小結(jié)

本文主要介紹了基于Actel FPGA的JTFT控制器的方案，本期主要介紹基于A3P060+SDRAN的TFT控制器方案。我們并能提供完整的解決方案，幫助客戶(hù)進(jìn)行快速的開(kāi)發(fā)。我們有著一個(gè)接近30人的FPGA團(tuán)隊(duì)提供強(qiáng)有力的售后服務(wù)，解決用戶(hù)在產(chǎn)品使用和研發(fā)過(guò)程中遇到的困難。并提供FPGA的相關(guān)定制服務(wù)，若有更多的需求可以與我們聯(lián)系，我們將會(huì)竭誠(chéng)為您服務(wù)，并能關(guān)注下期的FPGA專(zhuān)題技術(shù)講座。