基于FPGA的液晶显示器接口程序设计开题报告

1. 研究目的与意义

LCD( Liquid Crystal Display,即液晶显示屏)的驱动有多种方法。通常采用两种方法: 基于专用集成电路的驱动和基于通用微处理器的驱动。专用控制器以最简单的方式受控于计算机,接收并反馈计算机的各种信息,经过自己独立的信息处理实现对显示缓冲区的管理,并向驱动器提供所需要的各种信号、脉冲,操纵驱动器实现模块的显示功能。这种控制器具有自己一套专用的指令,用户必须熟悉这种控制器的使用方法,才能进行操作。与专用集成电路相比, FPGA的设计更灵活, 与通用微处理器相比,FPGA的运行速度更快。基于FPGA液晶显示驱动器的像素时钟为25.175 MHz,而普通的单片机难以满足要求。

FPGA( Field Programmable Gate Arrow)即现场可编程门阵列器件,是一种超大规模集成电路,具有丰富的片内EAB( Embedded memory Arrow Blocks),以及在电路可重配置能力( In Circuit Reconfigurable, ICR),仅需要少量外围器件就能实现本设计的功能。

2. 国内外研究现状分析

据displaysearch统计资料显示,tftlcd产品将一直保持80％以上的市场份额,市场需求在近几年一直呈几何的增长趋势,年复合增长率始终保持在30％以上,并在未来几年内,仍将保持市场销售量每年超过100亿美元的速度增长。

在lcd制造装备配套方面,我国已能生产部分lcd制造设备及测试仪器。测试仪器以高校和研究所为主,如清华大学、长春物理所先后开发生产了如液晶盒厚测量仪、予倾角测量仪、液晶光电参数测试仪等测试设备；而制造设备从最初的偏光片切割机、液晶注入机等单台设备,发展到可以生产成套的tn用清洗等前段设备和摩擦线、对版线等要求更高的设备。专业生产液晶制造装备的厂家有中国电子科技集团公司第二研究所、太原风华、深圳润正、北京京城清达、深圳航通等公司。整体而言,我国目前lcd制造装备仍处于单机种分散企业提供与局部配套的开始起步阶段。而在日前的世界液晶产业格局当中,韩国位居第一,我国台湾省第二,日本第三。

目前,tft-lcd技术已经成熟,采用多区域垂直排列模式（mva模式）和面内切换模式（ips模式）使液晶平板显示的水平视角都达到了170度。ips是in-plane switching的简称,意思就是平板开关,又称super tft。最早由hitachi(日立)开发,现在nec和nokia也使用此项技术制成显示器。mva多区域垂直排列技术,是由日本富士通（fujitsu）公司开发的,单从技术的角度看,它兼顾了可视角度和反应时间两个方面。

3. 研究的基本内容与计划

本文设计的系统结构框图如图1所示,主要包括：(1)硬件电路设计：①a／d转换模块；②fpga；③d／a转换模块；④灰度级电压产生电路模块；⑤电平转换电路；基于fpga 的lcd 驱动电路的原理结构图如图1 所示, 主要包括显示驱动控制器和配置电路等。其中显示驱动控制器是由fpga 构成的液晶控制ip核, 由显示驱动电路、显示控制电路和显示ram三个部分组成。

图1 基于fpga 的lcd 驱动电路的原理结构图

4. 研究创新点

本文提出一种基于FPGA的LCD显示控制器的设计方案，在一片FPGA上实现了全部LCD驱动逻辑，可以根据实际功能任务需求来定制显示控制功能，增强了系统的可靠性和设计的灵活性。软件程序简洁, 对液晶的控制简单而且稳定; 且可灵活改动。利用FPGA 技术， 同时结合VHDL 硬件描述语言设计控制显示转换接口电路。