内嵌字符的文本/图形LCD控制芯片设计研究

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液晶显示(LCD)控制器是面向液晶显示应用的高集成度的显示控制芯片,其主要作用是为电子信息设备所使用的液晶显示器件提供同步信号与显示数据,同时具备一定的图形图像处理和显示特效实现的功能。近年来移动电话、便携影音产品和数码相机等消费类电子需求的不断增长推动了液晶显示器市场的发展,从而也为控制器带来了广阔的市场前景。本文在分析了LCD控制器在显示系统中的功能需求的基础上,设计了一种内置字符点阵的文本/图形LCD控制器并对其进行了FPGA原型验证。本文首先研究了LCD控制器中增强灰度显示效果的帧频调制算法,提出了一种优化的帧频调制算法和评价算法性能的指标,该算法将非定长控制码的调制扩展到由整个屏幕和时间组成的三维空间上,并能根据图像各个灰度级别的像素动态的调整,可以保证静态图像显示的过程中画面的平均亮度基本不变,且不对任何特定图像敏感。接着对显示地址更新的机制做了优化,通过针对不同的显示模式动态地控制内部显示读周期的大小并结合优化的数据缓冲器的设计,能有效的减少动态功耗,加快显示地址更新的速度,让数据缓冲器更趋近于满,解决了同类产品种对MCU读写速度与时机的种种限制,从而提高了显示性能。文中还在显示输出的控制上,提出了一种基于移位时钟周期的调制对数据进行同步的方案,在减少一级数据缓冲器的基础上能使芯片系统达到同样的显示效果。本文基于UMC 0.25μm CMOS标准单元库,使用Verilog HDL实现了内置字符点阵的文本/图形LCD控制芯片的设计,使用ModelSim软件进行了逻辑验证,基于Xilinx公司Virtex2系列型号为xc2v1000器件搭建原型验证环境并实现FPGA验证。通过逻辑仿真和原型验证的结果显示该LCD控制器的设计满足预期的功能要求。
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