PCB Teknik - LCD sıvı kristal görüntülerinin kontrolörünü anlayın

Gösterim teknolojisinin sürekli geliştirilmesi ile gerçek renk LCD gösterileri, yüksek çözümleme, yüksek tanımlama ve yüksek tanımlıklarla PCB içindeki görüntü sistemlerinde önemli bir pozisyon alıyor. Şu anda, PCB içerikli platformu üzerinde temel olan LCD kontrolörünün tasarımı ve geliştirmesinin en önemli iki yolu var: ARM içerikli LCD kontrolörü ve bağımsız kontrol cihazı. Ancak bu iki uygulama ikisi de eksikliğin var. İçeri alınan kontrolörlerin kullanımı PCB işlemcisinin yükünü arttırabilir ve görüntülerin çerçeve hızını sınırlayabilir. Dışarıdaki PCB kontrol aygıtları sadece pahalı değil, aynı zamanda çok özel ve zor. Farklı LCD ekranlarına uygulayın.

Bu probleme dayanan ARM ve FPGA tabanlı bir LCD kontrolörü tasarımı burada öneriliyor. Bir taraftan, bu tasarım tasarımı video hafızasının yazma hızını arttırabilir ve işlemci üzerindeki yükü LINUX OS altında Framebuffer aygıtını çalışarak düşürebilir. Bir taraftan, FPGA, Kısa geliştirme döngüsü, düşük güç tüketimi ve fleksibil taşınabilirlik tasarımını farklı küçük ve orta boyutlu LCD ekranlara uygulanabilecek LCD kontrolörünün tasarımını fark etmek için kullanılır.

Sistem genellikle mikrokontrol, FPGA (LCD kontrolörü), depo birimi ve periferal arayüzden oluşur. Sistemin blok diagrami 1. Şekil olarak gösterilir.

Sistemin çalışma süreci: FPGA içerisindeki devre oluşturma zamanı oluşturma sinyalinin eyleminde, LCD kontrolörü mikro kontrolörden görüntüleme için gerekli verileri Framebuffer arayüzünden okur ve görüntüleme bufferinde depoluyor. Aynı zamanda, LCD görüntüsü görüntüsü hafıza SRAM'dan görüntüsü verileri okur ve veri format ı dönüştürme devrelerinden veri bilgilerini gerçek zamanda doğrudan gösterir.

LCD denetleyici FPGA'ye dayalıdır. Bu program Altera'nın Cvclone (kasırgalan) serisini EPlC6Q240 kullanır. FPGA'nin yüksek hızlı bir veri gönderme I/O arayüzü var. Bu, yüksek hızlı bir hafıza okuma hızını anlayabilir ve LCD görüntülerinin çerçeve hızını çok geliştirebilir. Aynı zamanda, FPGA, kompleks mantık operasyonlarını uygulayabilen ve karmaşık kontrol zamanı sağlayabilen bir logik cihazıdır. LCD görüntüsü LQ035Q3DG01 türü TFT-LCD sıvı kristal görüntüsünü kabul ediyor, çözümleme 320&TImes; 240, ve resim sinyali RGB format ında.

Çünkü SRAM'nin daha yüksek okuma ve yazma hızı vardır, bu PCB tasarımın görüntüleme cache, 512 KB kapasitesi ve yaklaşık 10'ların okuma ve yazma hızı olan IS61LV51216AL SRAM'nin 1 parçasını kullanır. Görüntü çerçevesini göstermenin büyüklüğü 125 KB (320x240x2/l024), FPGA gösterme hafızasına hızlık okur ve yazar yaklaşık 200 ns, bu yüzden sistem ihtiyacına uyun.

Kontrolör tarafından tasarlanmış ve geliştirilmiş ana kontrol birimi ATMEL'in AT9lRM9200 (9200 olarak kısayılmış) MCU olarak kabul ediyor. PCB işlemcisi 180 MHz çalışma frekansıyla ARM920T çekirdeğine dayalıdır. performans 200 MI/s'e ulaşabilir ve sistem açık kaynak LINUX OS'u kabul ediyor. Ancak sistemin kontrol terminal olarak ARM9, bilgi koleksiyonu, işleme ve dış iletişim gibi bir sürü görev tamamlaması gerekiyor. Eğer LCD denetleyici hatıralarından verileri de okursa, bu işleyici yükleyecek ve görüntüler kapısını azaltacak. Verileri okuma hızı LCD'nin gerçek zamanlı görüntülerine etkiler. Bu yüzden, LINUX OS altında Framebuffer arayüzü tabanlı bir uygulama yöntemi burada öneriliyor. Bu, gösterim hafızasından verileri okuma hızını büyük bir şekilde geliştirir, bu yüzden tüm gösterim sisteminin gerçek zamanlı performansını geliştirir. 3. görüntü AT91RM9200 arayüz devre bağlantısını gösteriyor.

Sistemin yazılım tasarımı genellikle iki parçaya bölüyor: FPGA ve Framebuffer sürücü tasarımı LINUX OS altında temel olan LCD kontrol tasarımı.

Bu tasarımın LCD denetleyicisi genellikle cache okuyup yazmak, MCU arayüzü ve LCD zamanlama kontrolü gibi modüllerden oluşturuyor.

TFT-LCD görüntülerinin prensipine göre, göstermek için gereken ana kontrol sinyalleri piksel saat sinyali, çizgi/alan sinkronizasyon PCB sinyali dahil ediyor ve sinyali etkinleştirir. Bu taslağın görüntüleme ekranının çözümlenmesi 320x240 ve LCD görüntülerinin yenilenme frekansiyetini 60 Hz olarak tasarlaması gerekiyor, yani alan sinkronizasyon sinyali (VSYNC) 60 Hz. Bir çizgi sinkronizasyon sinyali oluşturur, sonra bir çizgi sinkronizasyon sinyali 1/(60x240) s ve sonra çizgi sinkronizasyon sinyali (HSYNC) 15 kHz olur. Aynı şekilde, piksel saat sinyali (CK) 5MHz.

FPGA'nin in şa edilmiş faz kilitli döngü IP modülü (PLL) FPGA 50 MHz saat sinyalini F_CLK 10'e 5 MHz piksel saat sinyaline bölmek için kullanılır. Durum makine yöntemi, Verilog donanım tasvir dili ile zamanlama kontrol modülünü tasarlamak için kullanılır. Bu, LCD için zamanlama ihtiyaçlarına uygun PCB kontrol sinyallerini sağlayan VSYNC, HSYNC ve ENAB sinyalleri sağlar. PCB tasarımı tamamlandıktan sonra, zamanlama simülasyonu QuatuslI ortamında tamamlandı ve zamanlama ihtiyaçlarına uyuyor.

SRAM bir video hafıza modülüdür. LCD kontrolörü ve mikrokontrolörü arasındaki PCB veri yayınlığının ARM saat kontrolünün altında okunduğunu görülebilir. LCD ekran piksel saat sinyali CK kontrolünde SRAM'dan verileri okur. Farklı saat alanları arasındaki PCB veri yayınlaması sorununa yardım etmek için bu çözüm, tamamlamak için asynchronous FIFO uygulaması için FPGA tasarımı kabul ediyor.