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图形控制器广泛应用于各种图形显示设备中,手持设备中LCD图形控制器设计实现和优化是近年来研究的热点。其发展趋势是要求在单片SoC中集成MPEG-4图形处理单元、2D/3D图形加速引擎和摄像头接口等模块,并满足手持设备对物理尺寸、功耗和成本的要求。本文讨论的是一款面向图形应用的中小尺寸LCD控制器的设计与实现,其主要功能是在系统中完成图形存储、图形处理和图形显示等功能,它也可以作为IP core的形式应用于其他图像处理系统。LCD控制器通常嵌入显示存储器用来储存需要显示的图形数据,支持硬件实现PIP+、旋转和镜像等显示功能,内部的二维图形加速引擎用来加速图形拷贝、移动、填充和颜色扩展等操作。针对手持设备的照相功能,芯片集成了具有摄像头数据采集控制器、图形裁减单元和YUV/RGB转换与存储控制等单元的摄像头接口。在分析图形控制器在平板显示系统中功能和体系结构的基础上,采用由上至下(TOP-DOWN)的设计方法,完成了该LCD控制器芯片的前端设计和FPGA验证。本文详细介绍了该芯片中摄像头接口、显示控制单元和嵌入式SRAM等模块的结构设计与VLSI设计实现。在基于手持设备中图形控制器的功能、结构、电路实现的理论上,本文讨论了多时钟系统的设计方法,以及嵌入式SRAM的总线规划与仲裁逻辑的设计。通过对速度、功耗、面积的优化处理和折衷考虑完成了图形控制器设计,并给出了逻辑仿真及FPGA验证的结果。该设计采用流水线处理结构,能达到理想的处理速度和功耗优化。本设计用Verilog HDL实现,采用Synopsys公司的VCS (版本6.0.1)实现逻辑功能的仿真,并用Xilinx公司型号为Virtex-Ⅱpro xc2vp40-fg1152-5的FPGA芯片来进行功能验证。系统仿真和逻辑验证表明:设计的LCD控制器满足基于图形应用的各种功能要求。