通用LCD驱动电路IP核方案


推荐原因:本文介绍的LCD显示驱动器由于采用了参数化设计,具有很好的移植性,可方便地应用于便携式仪器及PDA等有关产品的各种不同规模的平板显示系统应用中。

引 言

LCD因具有工作电压低、功耗小、显示信息量大、寿命长、易集成、方便携带和电磁辐射污染小等优点,在显示技术中异军突起,被广泛应用于手机、PDA产品、手持式仪器仪表等便携式电子产品与设备中。

LCD驱动电路是液晶显示系统的重要组成部分,是一种计算机(或MCU)和液晶屏之间的接口电路,其主要功能是通过调制输出到液晶显示器件电极上的电位信号的相位、峰值、频率等参数来建立交流驱动电场。由于LCD的规格相差较大,常规的方法是针对每一种LCD开发专门的驱动电路,这样的设计浪费时间,而且复用性较差。为此,设计一种可用于多数小规模LCD驱动电路的IP核,通过复用该IP核来解决这个问题是非常必要的。目前,国际上只有I-Shou大学的Yu-Jung Huang等人设计了可驱动不同规模LCD的驱动电路IP核,通过在系统中植入嵌入式微处理器来实现这一功能。但是,这种嵌入式微处理器使系统更复杂,而且成本更高。本文设计的可驱动不同规模LCD的驱动电路IP核是采用FPGA来实现的,能有效克服电路系统复杂和高成本这两个缺点。

通用LCD驱动电路IP核方案

图1 IP核系统结构

通用LCD驱动电路IP核方案


图2 IP核级联排列图(24)

图3 行控制功能仿真结果

图4 列控制功能仿真结果

设计规范

为了满足当今大多数较小规模的LCD显示应用的实际需要,本文所设计的LCD驱动电路IP核芯片具有64个COM(行)和64个SEG(列)输出,有高速的8位并行MCU接口及串行接口,芯片内含有存储显示数据的RAM,并专门设计了10个控制端,可以方便灵活地进行控制。它主要有以下几个主要功能:

1、为液晶显示屏提供扫描时序信号和显示信号数据;

2、支持以总线形式直接与MCU相连;

3、可驱动不同规模的LCD(n×m),n可以连续取值(n=0~63),m只可取8的倍数(m=8k,k取自然数);

4、支持IP核之间的级联以驱动较大规模的LCD,最大分别支持4个IP核行间级联和列间级联;

5、可以提供较宽的驱动输出电压范围以适应不同的LCD器件;

6、提供画中画、分屏显示等功能。

IP核的设计

本文按照“自顶向下”的设计方法,首先对芯片进行层次化功能划分,同时参照已有的LCD驱动芯片的设计经验, 并结合“自底向上”的设计方法对部分模块进行设计, 最后根据系统设计框架对各模块进行协调, 并进行芯片的整体功能验证, 从而达到了设计规范的要求。

系统结构

本文设计的IP核系统结构如图1所示。该IP核主要由下列几个模块组成:行扫描和列信号驱动模块、电平转换器、可预置数环形计数器、数据锁存模块、控制逻辑模块、显示数据RAM与地址译码模块、MCU接口模块。其中有的大模块还可细分为若干子模块。

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