基于CPLD的TFT－LCD RGB接口設計

黃澤鍔

（廣州颯特股份有限公司，廣東 廣州 510006）

TFT－LCD性能優(yōu)良、大規(guī)模生產(chǎn)特性好，自動化程度高，原材料成本低廉，發(fā)展空間廣闊，將迅速成為新世紀的主流產(chǎn)品。TFT－LCD技術(shù)也逐漸成熟，使TFT－LCD顯示技術(shù)成為人們研究開發(fā)的熱點。液晶屏數(shù)據(jù)接口主要有YUV格式和RGB格式，對于具有 YUV接口的液晶屏，可使用視頻解碼芯片將復合視頻轉(zhuǎn)成YUV數(shù)據(jù)格式。該芯片能可提供屏所需行，場，像素時鐘，數(shù)據(jù)信號。這些信號可與液晶屏接口直連，不需要考慮接口的時序設計。但現(xiàn)在不少液晶屏都沒有 YUV接口，只有RGB接口。這就要求將復合視頻轉(zhuǎn)化為RGB數(shù)據(jù)接口，并根據(jù)液晶屏接口時序要求進行設計。CPLD（Complicate Porgrammable Logic Devices）主要是由可編程邏輯宏單元（MC，Macro Cell）圍繞中心的可編程互連矩陣單元組成。并具有復雜的I/O單元互連結(jié)構(gòu)，可由用戶根據(jù)需要生成特定的電路結(jié)構(gòu)，完成一定的功能。CPLD具有編程方便、集成度高、速度快、價格低等優(yōu)點。本文通過AD芯片SAA7111將復合信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，然后通過CPLD編程得到液晶屏所需的接口信號。本設計以型號LTV350QV－F04的3.5寸屏為例，設計最后給出了CPLD硬件實現(xiàn)的結(jié)果。

1 RGB數(shù)據(jù)接口設計流程

1.1 系統(tǒng)設計相關IC介紹

本設計使用的CPLD型號為XCR3128XL，它有128個宏單元，3000個邏輯門電路，適合小型系統(tǒng)的開發(fā)。而SAA7111是philips公司生產(chǎn)的可編程視頻處理器。該芯片集A/D與解碼功能于一身。芯片內(nèi)部含有I2C接口，故可通過I2C總線對其工作方式進行設定。SAA7111的場同步信號VREF、行同步信號HREF、奇偶場信號RESO、象素時鐘信號LLC2都可由引腳直接引出，從而可省去時鐘同步電路。本設計使用該芯片與CPLD相結(jié)合，設計液晶屏所需的RGB數(shù)據(jù)接口。

1.2 視頻解碼芯片及液晶屏的初始化

系統(tǒng)的設計總體框圖1所示，其中復合視頻信號由CCD（電荷耦合元件）模塊來提供。框圖中省去了液晶屏的其它驅(qū)動電路。

圖1 系統(tǒng)設計框圖

首先，必須對視頻解碼芯片SAA7111進行初始化，該芯片是通過IIC來初始化參數(shù)配置?？捎肅PLD的I/O口來模擬I2C總線接口，其硬件配置非常簡單，因為CPLD的I/O口很多（本設計使用的CPLD有84個可使用的I/O），并且都可以雙向輸入輸出，因此可以直接用兩個I/O口線作為I2C總線的串行時鐘線SCL和串行數(shù)據(jù)線SDA。通過CPLD使用虛擬IIC總線技術(shù)來實現(xiàn)SAA7111的初始化。

其次是液晶屏的初始化，液晶屏參數(shù)的初始化一般使用三線進行參數(shù)初始化。這三線是指片選信號，時鐘信號，數(shù)據(jù)信號。其工作方式類似SPI方式，具體的工作方式根據(jù)不同液晶屏略有不同。本設計所用的 3.5寸屏的參數(shù)初始化信號如圖 2所示。通過CPLD編程時我們可以用上面模擬IIC用到的兩個IO口作為數(shù)據(jù)和時鐘信號，只需要再增加一個IO口作為片選信號，就可以通過CPLD設計SPI接口與液晶屏通信，從而完成液晶屏的初始化。

1.3 RGB數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)方法

進行 RGB數(shù)據(jù)接口設計前，必須先通過 IIC初始化SAA7111的配置寄存器，通過配置輸出寄存器將數(shù)據(jù)輸出配置為24位RGB數(shù)據(jù)格式，此時SAA7111輸出了16位數(shù)據(jù)信號，還有行，場，數(shù)據(jù)時鐘等信號。而16位數(shù)據(jù)信號如何轉(zhuǎn)成我們需要的24位RGB數(shù)據(jù)呢？我們可以根據(jù)SAA7111提供的時序圖2進行編程。

圖2 16位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)24位RGB數(shù)據(jù)框圖

圖3 RGB合成的中間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換框圖

我們將SAA7111輸入到CPLD的16根數(shù)據(jù)信號命名Data[15：0]，根據(jù)時序圖，在CPLD中編程，必須將數(shù)據(jù)分為兩部分進行處理。首先對于Data[7：0]，在clock上升沿且CREF信號為高電平時，將輸入的數(shù)據(jù)信號直接賦值給輸出信號，可得到圖3所示的輸出數(shù)據(jù)。其中Rtmp0到Rtmp2分別指紅色數(shù)據(jù)的第0位到第2位；Gtmp0，Gtmp1是指綠色數(shù)據(jù)的第0位和第一位；Btmp0到Btmp2分別指藍色數(shù)據(jù)的第0位到第2位。其次，對于Data[16：8]，由時序圖可知，這8根信號可直接作為紅色數(shù)據(jù)的第3位到第7位，還有綠色數(shù)據(jù)的第5位到第7位。將這些數(shù)據(jù)與原來16位數(shù)據(jù)進行組合可得到最終的24位RGB數(shù)據(jù)。圖4通過CPLD原理圖編程的方式，直觀的給出了RGB數(shù)據(jù)的生成方式。

圖4 RGB數(shù)據(jù)合成方法

液晶的的RGB接口時序畫見圖5。根據(jù)時序圖在CPLD中進行編程，由于24位RGB數(shù)據(jù)是在CREF為1時合成的，而數(shù)據(jù)輸出是在像素時鐘DOTCLK下降沿的時候，所以編程時取數(shù)據(jù)應該在CREF為0，像素時鐘DOTCLK為上升沿時。將24位RGB數(shù)據(jù)按下圖時序的要求輸入到液晶屏上，就完成了此次的設計。

圖5 RGB接口時序

2 硬件實驗結(jié)果

通過上述方法，成功的將3.5寸液晶屏點亮，圖像數(shù)據(jù)正確傳輸。顯示效果見圖6，顯示效果較好。該方法可用于只有RGB數(shù)據(jù)接口的液晶屏，可作用液晶屏RGB接口的通用設計方法。

圖6 三星3.5寸屏行正常顯示效果

[1]宋萬杰，羅豐，吳順君. CPLD技術(shù)及其應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2001.

[2]SAA7111 ProductSpecification/DataSheet[M]. Philips, 1999.

[3]楊介生.虛擬I2C總線技術(shù)實現(xiàn)SAA7111的初始化[J].雷達與對抗，2005（03）：60－63.

[4]張冬冬. IIC總線通訊接口器件的CPLD實現(xiàn)[J].電子技術(shù)應用，2002（08）.

[5]廖裕評，陸瑞強.CPLD數(shù)字電路設計[J].北京：清華大學出版社，2001.

[6]何永泰.基于CPLD的SPI接口設計[J].電腦開發(fā)與應用，17（10）.