LCD turi daug privalumų, tokių kaip nedidelė darbinė įtampa, mažas energijos suvartojimas, didelė informacija apie ekraną, ilgaamžiškumas, lengva integracija, lengvai perkeliamumas ir maža elektromagnetinės spinduliuotės tarša. Jis atsirado ekrano technologijoje ir yra plačiai naudojamas mobiliuosiuose telefonuose, PDA produktuose ir delniniuose prietaisuose. Instrumentai ir kiti nešiojami elektroniniai gaminiai ir prietaisai.
Skystųjų kristalų ekranų sistema yra svarbi skystųjų kristalų ekranų sistemos dalis ir yra sąsaja tarp kompiuterio (arba MCU) ir skystųjų kristalų skydo. Jo pagrindinė funkcija - moduliuoti galimo signalo fazę ir maksimalią reikšmę, kuri yra išvesta į skystųjų kristalų ekrano įtaiso elektrodus. Dažnis ir kiti parametrai, siekiant nustatyti kintamosios srovės variklio elektrinį lauką. Dėl didelių skirtumų, skirtų LCD specifikacijoms, įprastas būdas yra sukurti atskirą pavaros grandinę kiekvienam LCD tipui. Toks dizainas praeina laiko ir yra blogai pakartotinai panaudojamas. Dėl šios priežasties būtina suprojektuoti IP branduolį, kuris gali būti naudojamas daugumoje mažos apimties LCD disko grandinių, ir tai būtina išspręsti šią problemą dauginant IP šerdį. Šiuo metu tik Yu-Jung Huang ir kiti iš I-Shou universiteto sukūrė IP šerdį, galinčius vairuoti skirtingų dydžių skystųjų kristalų ekranus, kad pasiektų šią funkciją įterpdami įmontuotus mikroprocesorius sistemoje. Tačiau šis įmontuotas mikroprocesorius daro sistemą sudėtingesnę ir brangesnę. Variklio grandinės, sukurtos vairuoti įvairių dydžių LCD, IP pagrindas yra įdiegtas naudojant FPGA, kuris gali veiksmingai įveikti grandinės sistemos sudėtingumo ir didelių sąnaudų trūkumus.
IP pagrindinės sistemos struktūra
1 pav. IP pagrindinės sistemos struktūra
IP pagrindinės kaskados išdėstymo schema
2 pav. IP pagrindinis kaskadinis išdėstymas
Linijos valdymo funkcijos modeliavimo rezultatai
3 pav. Row kontrolės funkcijos modeliavimo rezultatai
Stulpelio valdymo funkcijos modeliavimo rezultatai
4 pav. Stulpelio valdymo funkcijos modeliavimo rezultatai
Projektavimo specifikacija
Siekiant patenkinti realius daugumos šiandieninių mažesnių LCD ekranų programų poreikius, šiame dokumente suprojektuota LCD tvarkyklės grandinės IP pagrindinė lustinė turi 64 COM (eilės) ir 64 SEG (stulpelio) išvesties ir turi greitą 8 bitų lygiagreti MCU sąsaja. Serijinė sąsaja, lustą sudaro RAM, kurioje saugomi rodymo duomenys, ir specialiai suprojektuoti 10 valdymo galai, kuriuos galima patogiai ir lanksčiai valdyti. Ji daugiausia atlieka šias pagrindines funkcijas:
1. Pateikite skystųjų kristalų ekrano skenavimo laiko sinchronizavimo ir rodymo signalo duomenis;
2, palaiko tiesioginį ryšį su MCU kaip autobusą;
3, gali vairuoti skirtingas skalės LCD (n & TImes; m), n gali būti tęstinė vertė (n = 0 ~ 63), m gali būti tik daug kartų 8 (m = 8k, k ima natūralų skaičių);
4. palaiko kaskadą tarp IP šerdžių, kad galėtų vairuoti didesnius skystųjų kristalų ekranus, palaikant iki 4 IP pagrindinių tarpbankinių kaskadinių ir tarpkoloninių pakopų;
5, gali suteikti didesnį variklio išėjimo įtampą, pritaikytą skirtingiems LCD įrenginiams;
6, kad galėtumėte pateikti paveikslėlį į paveikslėlį, dalinį ekraną ir kitas funkcijas.
IP pagrindinis dizainas
Šiame dokumente, remiantis "iš viršaus į apačią" suprojektuoto metodo, pirmiausia padalinkite lustą į hierarchines funkcijas, tuo pačiu nurodydami esamą LCD disko lustų dizaino patirtį ir suderinkite "iš apačios į viršų" projektavimo metodą, kad kurtumėte kai kuriuos modulius. Galiausiai, atsižvelgiant į sistemos projektavimo sistemą, kiekvienas modulis yra suderintas, o bendras lusto funkcinis patikrinimas atliekamas taip, kad atitiktų projekto specifikacijos reikalavimus.
sistemos struktūra
Šiame dokumente sukurta IP pagrindinės sistemos struktūra parodyta 1 paveiksle. IP šerdis daugiausia susideda iš šių modulių: linijos nuskaitymo ir stulpelio signalo tvarkyklės modulio, lygio keitiklio, iš anksto nustatyto skaičiaus žiedo skaitiklio, duomenų fiksavimo modulio, valdymo logikos modulis, rodyti duomenis RAM ir adreso dekodavimo modulis, MCU sąsajos modulis. Kai kuriuos iš šių didžiųjų modulių taip pat galima suskirstyti į keletą modulių.
Kiekvienas modulio dizainas
MCU sąsajos modulis
MCU sąsajos modulis yra sąsaja tarp IP šerdies ir išorinio valdiklio (MCU) ir yra duomenų perdavimo kanalas. Ši sąsaja MCU rašo komandas, nuskaito būseną arba parodo duomenis LCD tvarkyklės luste. Tuo pačiu metu sąsaja taip pat priima komandų dekoderio valdymą, todėl kartu skaitoma ir rašoma, o vidinės operacijos. Lustą įdiegia sudėtingesnė vidinė logika ir nuosekliosios loginės grandinės kombinacijos, kurios gali būti suderinamos su dviem pagrindiniais MK valdymo signalais ir palaiko serijinius / lygiagretius du duomenų veikimo režimus.
Modulis apima keletą modulių, kurie paprastai naudojami egzistuojančios bendrosios LCD vairavimo grandinės MCU sąsajos modulyje, pavyzdžiui, duomenų magistralės (8 bitų) submoduliui, užimtumo būsenos aptikimo moduliui, skaitymo / rašymo valdymo pultui modulis ir MCU paleidimo modulis. Pridėtas naujas eilučių kaskados ir stulpelių kaskadų valdymo submodulis. Duomenų magistralė daugiausia naudojama vidaus ir išorės duomenų mainams; aktyvus statuso aptikimo submodulis naudojamas MCU būsenai nustatyti, generuoja sistemos užimtą signalą, kuris koordinuoja signalų skaitymo ir rašymo operacijas ir gauna vidinius / išorinius iš naujo nustatymo signalus; skaitymo ir rašymo valdymo submodulis naudojamas norint sukurti teisingą "read-write control" seką; MCU paleidimo sub modulio funkcija yra per loginį derinį, mikroschemoje atliekant "read-modify-write" procesą, išleisk MCU, kad MCU galėtų atlikti kitas operacijas tuo pačiu metu; ir naujas kaskadinis valdiklis Pagrindinė modulio funkcija yra pasiekti, kad IP grandinės būtų sujungtos tarp eilučių ir stulpelių. Galima palaikyti iki 16 IP jungtybių (4 eilutės ir 4 eilutės kiekvienoje). CS0 ~ CS1 yra kaskados valdymo prievadai, o CS2 ~ CS3 yra stulpelių lygiai. Bendra kontrolė. Pavyzdžiui, daroma prielaida, kad yra LCD (128 & TImes; 256), kurį gali valdyti 8 IP koriniai elementai. Kai nustatymai atliekami, CS yra 0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, kurie gali sudaryti 2 ir TImes; Vairuoti IP pagrindinę masyvą. Diagramos išdėstymo schema parodyta 2 paveiksle.
Rodyti duomenis RAM ir adresų dekodavimo modulis
Šis modulis daugiausia naudojamas saugoti duomenis, kurie turi būti rodomi, ir veikia kaip tarpas tarp MCU sąsajos ir signalo tvarkyklės grandinės, siekiant užtikrinti stabilų rodmenų duomenų išvestį.
Modulis apima du modulius: RAM masyvą ir adreso dekoderį, skirtą rodyti duomenis. Pirma, stulpelio adresą pateikia stulpelio adreso grandinė, 8-bitų atminties ląstelių stulpelis yra pasirinktas stulpelio adreso dekoderiu, o MCU nuskaito / rašo per sąsają; tada eilutės adreso dekoderis nuskaito RAM vienetų eilučių. Kartu su ekrano duomenų fiksavimo grandine, visa duomenų eilė gali būti išvesta ir išvesta į skystųjų kristalų ekraną, kad jį būtų galima parodyti elektrodo varikliu.
Duomenų fiksavimo modulis
Modulyje yra du moduliai: stulpelio numerio valdymo skląsčio sub modulis ir pavaros užrakto submodulis. Stulpelio numerio valdymo skląsčio submodulis susideda iš k lygiagrečiai 8-bitų duomenų skląsčių. Pagrindinė funkcija - užfiksuoti duomenis duomenų magistralėje ir išstumti iš RAM į RAM pagal valdymo signalo ir valdymo loginio modulio laikrodžio signalą. Bibliotekų duomenų magistralėje esantys duomenų rodymo signalai atitinkamai užfiksuojami atitinkamuose 8 bitų duomenų fiksavimuose. 64 bitų duomenims reikia 8 kartus ir 8 bitų kiekvieną kartą. Vairuotojo fiksavimo sub modulis yra 64 bitų fiksatorius, kurį sudaro 64 1 bitų fiksatoriai, sujungti lygiagrečiai. Jo vaidmuo - pateikti 8 8-bitų viršutinius viršutinius duomenis pagal kontrolinio loginio modulio valdymo signalą ir laikrodžio signalą. M-bitų duomenys, perduodami užraktuose, užfiksuojami iš karto, tada įvedami į stulpelio signalo elektrodo vairuotojo modulį.
Valdymo logikos modulis
Pagrindinis šio modulio vaidmuo - valdyti signalų duomenų perdavimą ir pasirinkti stulpelių signalų linijų skaičių. Skirtuko numerio valdymo skląsčio sub modulis, pavaros skląsčio submodulis ir laikrodžio generatorius gali būti valdomi stulpelio numerio valdymo įėjimu M, kad būtų pasiektos funkcijos, taikomos įvairiems LCD dydžiams. Atsižvelgiant į poreikius, įvedant skirtingas vertes į stulpelio numerio valdymo įvestį M, jis kontroliuoja, kiek bitų skaičiaus valdymo skląsčių yra darbo būsenoje, o kiti skląsčiai yra nustatomi kaip tuščiosios eigos būsena. Duomenys, esantys ekrano duomenų RAM atmintyje, užfiksuojami į atitinkamą stulpelio numerio valdymo skląstį per 8 bitų duomenų magistralę darbo ciklo metu, o tada laikomi į pavaros užsklandą elektrodo varikliui valdant laikrodžio signalą. Modulio įėjimo signalas. Tokiu būdu IP pagrindas gali įgyvendinti pasirinktų stulpelių skaičiaus valdymo funkciją. Kai M yra "000", veikia stulpelio numerio valdymo skląsčio apatiniai 8 bitai (pirmasis skląstis), o kitas yra laisvas, o atitinkami kolonėlių elektrodai yra SEG0 ~ SEG7; kai M yra "001", veikia stulpelio valdymo skląsčio apatiniai 16 bitų (pirmoji ir antroji skląsčiai). Visi kiti stulpeliai yra nemokami. Atitinkami kolonėlių elektrodai yra SEG0 ~ SEG15; ir tt, kol kolonėlės valdymas užfiksuoja 64. Bitas užregistruos visus darbus, atitinkamas kolonėlės elektrodas yra SEG0 ~ SEG63.
Elektrodų pavaros modulis
Modulyje daugiausia yra keturi moduliai: eilės skenavimo elektrodų vairavimo modulis, kolonėlės signalo elektrodų vairavimo modulis, lygio keitiklis ir iš anksto nustatytas skaičių žiedų skaitiklis.
Skaitiklio lygio funkcija - loginio signalo įtampa konvertuojama į faktinę LCD įėjimo įtampą taikant valdymo signalą ir išvesties į vairavimo modulį pagal faktinius poreikius; eilės skenuojančiojo elektrodo vairo modulio vaidmuo yra pateikti eilučių elektrodus su tam tikru skenavimo signalo impulsų periodu; stulpelio signalo elektrodų vairavimo modulio funkcija yra užfiksuoti duomenis iš fiksatoriaus į atitinkamą kolonėlės elektrodą ir eilės elektrodo nuskaitymo signalą, kad būtų galima nustatyti kintamosios srovės varomąjį elektrinį lauką, tokiu būdu vairuojant LCD ekraną. Skaičių skaitiklių skaičius, kurį galima nustatyti iš anksto, gali valdyti eilučių skenavimo elektrodų skaičių per eilės numerio valdymo gnybtą N (S0 ~ S5), kad būtų galima pritaikyti skirtingų dydžių LCD ekranams ir įvesti skirtingas reikšmes eilės numerio valdymo terminalui N pagal pagal realius poreikius. Kontroliuokite eilučių skaičių konkrečiam darbui, o visi kiti elektrodai yra tušti. Pagal linijinio pavaros laikrodžio signalo valdymą skenavimas atliekamas linijiniu būdu, o ciklas pakartojamas, kol linijos numerio valdymo terminalas N įveda naują vertę, o linijinių elektrodų eilės numeris yra nuskaitomas eilutėje, atskirai. Pavyzdžiui, kai taikomas signalas N yra "011011", skenavimo elektrodų skaičius yra 27. Raidinio nuskaitymo valdymo modulis generuoja pažengusio skenavimo signalą eilučių elektroduose COM0 COMCOM26 ir visi kiti eilės elektrodai COM27 COMCOM63 yra nustatyti iki žemo lygio. Jei naujas taikomasis signalas N yra "100011", skenuojančiojo elektrodo vairavimo modulis generuoja cirkuliuojamą pažangiojo nuskaitymo signalą eilučių elektroduose COM0 COMCOM34.
IP pagrindinės sistemos įdiegimas
Pirma, pagal pirmiau pateiktą visos sistemos funkcijos apibrėžimą ir padalijimą bei kiekvieno modulio dizainą kiekvienas funkcijų modulis atskirai modeliuojamas VHDL kalba; antra, "Xilinx" kompanijos "FPGA" įrenginyje, modeliavimo ir sintezės metu naudojamas EDA įrankis ISE. Derinti ir optimizuoti dizainą; tada naudokite VHDL, norėdami nustatyti aukščiausio lygio modulį kiekvienam moduliui prijungti ir atlikti atitinkamą sistemos derinimą ir patikrinimą; galiausiai gaunate LCD tvarkyklę su 64 COM (eilėmis) ir 64 SEG (stulpeliais). Išvesties, greito 8-bitų lygiagrečios MCU sąsajos ir nuoseklios sąsajos, lustu yra RAM duomenų rodymui ir gali būti pakopinė, kad valdytų CS išplėsti kaskadą, kad atitiktų didesnį skystųjų kristalų ekraną, per stulpelio numerio valdiklį M ir eilučių skaičių valdymo terminalą N, kad būtų galima pritaikyti skirtingiems LCD dydžiams.
Modeliavimas ir patikra
Šiame straipsnyje naudojama "Xilinx" modeliavimo programinė įranga ISE kaip modeliavimo priemonė, skirta dviem etapais patikrinti sukurtą IP pagrindą.
Pirma, šiame dokumente pirmiausia atliekamas išankstinis funkcinis kiekvieno IP pagrindo modulio (įskaitant vidinius modulius) tikrinimas. Tada, kalbant apie lusto darbo procesą, visas lustas imituojamas kaip visuma. 3 ir 4 paveiksluose parodyta, kad modeliavimo rezultatai naudojami ISE, kad imituotų visos IP pagrindo eilutės ir stulpelio valdymo funkcijas. Fig. CLK ir CLK1 atitinkamai yra MCU sąsajos modulio duomenų perdavimo valdymo pultai ir eilučių elektrodų skenavimo impulsai. M ir N yra atitinkamai stulpelio ir eilės elektrodų atrankos valdymo gnybtai; maži du ir aukšti du CS bitai yra atitinkamai iškraunami. Kaskados valdymas baigiasi stulpeliais.
Modeliavimo rezultatai pavaizduoti 3 paveiksle ir 4 paveiksle.
1. Kai RESET yra didelis, IP šerdis yra pirminio būklės arba aiškios būsenos; kai WRITE yra didelis, IP šerdis veikia ir gali gauti vaizdinius duomenis.
2. Pakilus CLK laikrodžiui, MCU vienu metu per sąsają lygiagrečiai perduoda 8 bitų vaizdinius duomenis į IP šerdį; didėjančiame laikrodžio CLK1 krašte horizontalieji nuskaitymo eigos elektrodai nuosekliai išveda nuskaitymo impulsus, o kolonėlės signalo elektrodai įkelia duomenis į RAM. Rezultatas iš SEG.
3. Valdymo terminalų eilučių skaičius gali keisti skenuojamų elektrodų eilučių skaičių. Kai eilutės numerio pasirinkimo valdymo terminalas N yra "3E", skenavimo signalas išvedamas COM0 ~ COM61. Kaip parodyta fig. 3, pirmosios eilės laikrodžio signalo metu nuskaitymo signalas išvedamas ant elektrodo COM61, o eilės elektrodas yra nuskaityta eilutė eilutėje, valdoma pagal eilutės važiavimo laikrodį; kai įvedamas septintojo eilutės laikrodžio signalas, N tampa "22", nuskaitymo signalas išeina į eilutę elektrodą COM33 ir palaipsniui mažėja. Procesuojamas COM0 ~ COM33 nuskaitymas.
4. Stulpelio numerio valdymo terminalas gali keisti stulpelio signalo elektrodų skaičių. Kai stulpelio numerio pasirinkimo valdymo terminalas M yra "110", SEG elektrodas yra 48 bitų išėjimas; kai M yra "010", SEG išvestis tampa 16 bitų; kai M yra "101", SEG išvestis tampa 40 bitų. ; Kai M yra "100", SEG išvestis tampa 32 bitais.
Šiame dokumente funkcionaliai patikrinta ir patikrinta stulpelių skaičiaus valdymo, eilės numerio valdymo ir tarpinio branduolio IP šerdies funkcijų funkcijos. Ribotoje erdvėje čia apibūdinami tik stulpelių numeriai ir eilučių numerių valdymo funkcijos.
Išvada
Šiame straipsnyje aptariamas LCD ekrano tvarkyklės lustų IP pagrindo projektavimas. Pagal "iš viršaus į apačią" suprojektuotą idėją lustas suskirstoma į sluoksnius, o visa lusto funkcija yra patvirtinta. Atliekant funkcinį lusto patikrinimą, šiame dokumente priimama VHDL aparatinės įrangos aprašymo kalba, patvirtinanti grandinės loginės funkcijos ir laiko sąryšį. LCD ekrano tvarkyklė taiko parametrų dizainą ir turi gerą perkeliamumą ir gali būti patogiai pritaikytas įvairiems nešiojamųjų prietaisų, PDA ir kitų susijusių produktų plokščiųjų ekranų sistemoms.
