LCD: llä on monia etuja, kuten matala käyttöjännite, pieni virrankulutus, suuri näyttötieto, pitkä käyttöikä, helppo integrointi, helppo siirrettävyys ja matala sähkömagneettinen säteily. Se on syntynyt näyttötekniikassa ja sitä käytetään laajalti matkapuhelimissa, PDA-tuotteissa ja kannettavissa laitteissa. Mittarit ja muut kannettavat elektroniset tuotteet ja laitteet.
LCD-käyttöpiiri on tärkeä osa nestekidenäyttöjärjestelmää ja se on liitäntäpiiri tietokoneen (tai MCU: n) ja nestekidepaneelin välillä. Sen tärkein tehtävä on säätää potentiaalisen signaalin vaihe ja huippuarvo, joka tuotetaan nestekidenäyttölaitteen elektrodeille. Taajuus ja muut parametrit AC-taajuusmuuttajan sähkökentän muodostamiseksi. Nestekidenäytön eritelmien suuresta erosta johtuen tavanomainen menetelmä on kehittää oma käyttöpiiri kullekin LCD-tyypille. Tällainen muotoilu vie aikaa ja on huonosti uudelleenkäytettävissä. Tästä syystä on tarpeen suunnitella IP-ydin, jota voidaan käyttää useimmille pienimuotoisille LCD-käyttöpiireille, ja tämä ongelma on ratkaistava multipleksoimalla IP-ydin. Tällä hetkellä vain Yu-Jung Huang ja muut I-Shou-yliopistosta ovat suunnitelleet IP-ytimiä, jotka voivat ajaa eri kokoisia LCD-näyttöjä tämän toiminnon saavuttamiseksi upottamalla sulautetut mikroprosessorit järjestelmään. Tämä sulautettu mikroprosessori tekee kuitenkin järjestelmän monimutkaisemmaksi ja kalliimmaksi. Eri kokoisia LCD-näyttöjä varten suunniteltu käyttöpiirin IP-ydin toteutetaan FPGA: n avulla, joka pystyy tehokkaasti voittamaan piirijärjestelmän monimutkaisuuden ja korkean kustannuksen haitat.
IP-ydinjärjestelmän rakenne
Kuva 1 IP-ydinjärjestelmän rakenne
IP-ydin-kaskadijärjestelykaavio
Kuva 2 IP-ytimen kaskadijärjestely
Linjan ohjaustoimintojen simulointitulokset
Kuva 3 Rivinhallintatoimintojen simulointitulokset
Sarakeohjaustoimintojen simulointitulokset
Kuvio 4 sarakeohjaustoimintojen simulointitulokset
Suunnittelutiedot
Jotta nykyisten pienempien LCD-näyttö sovellusten todellisten tarpeiden täyttämiseksi tässä paperissa suunnitellulla LCD-ohjainpiirillä varustetulla IP-ytimellä on 64 COM- (rivi-) ja 64 SEG (sarake) -lähdettä, ja siinä on nopea 8-bittinen rinnakkainen MCU-liitäntä. Ja sarjaliitäntä, siru sisältää RAM-muistin, joka tallentaa näyttödatan, ja siinä on erityisesti suunniteltu 10 ohjauspäätä, jotka voivat hallita kätevästi ja joustavasti. Sillä on pääasiassa seuraavat päätoiminnot:
1. Antaa skannausajastussignaalin ja näytesignaalin tiedot nestekidenäyttöä varten;
2, tukevat suoran yhteyden MCU: n kanssa väylän muodossa;
3, voi ajaa erilaisia LCD-arvoja (n & TImes; m), n voi olla jatkuva arvo (n = 0 ~ 63), m voi ottaa vain kerran kahdeksan (m = 8k, k ottaa luonnollisen numeron);
4. Tukee IP-ytimien välistä kaskadia suurempien LCD-näyttöjen käyttämistä varten. Se tukee jopa 4 IP-ydintä pankkien välillä ja sarakkeiden välillä;
5, voi tarjota suuremman taajuusmuuttajan lähtöjännitteen vaihtelevan eri LCD-laitteille;
6, kuvan, kuvaruudun ja muiden toimintojen tarjoamiseksi.
IP-ydinrakenne
Tässä artikkelissa "ylhäältä alas" -suunnittelumenetelmän mukaan ensin jaetaan siru hierarkkisiin funktioihin samalla kun viitataan nykyiseen LCD-ohjainpiirisuunnittelukokemukseen ja yhdistetään "alhaalta ylös" -suunnittelumenetelmä joidenkin moduulien suunnitteluun. Lopuksi Järjestelmämallin kehyksen mukaisesti kukin moduuli koordinoidaan ja sirun yleinen toiminnallinen tarkastus suoritetaan siten, että se täyttää suunnitteluspesifikaation vaatimukset.
järjestelmän rakenne
Tässä asiakirjassa esitetyn IP-ydinjärjestelmän rakenne on esitetty kuviossa 1. IP-ydin muodostuu pääasiassa seuraavista moduuleista: linjasuuntainen ja sarakkeen signaalin ohjainmoduuli, tasonsäädin, ennalta määrätty numero rengaslaskuri, datan lukitusmoduuli, ohjauslogiikka moduuli, näyttödatan RAM ja osoitteen dekoodausmoduuli, MCU-liitäntämoduuli. Jotkut näistä suurista moduuleista voidaan jakaa myös useisiin alamoduulioihin.
Jokainen moduulisuunnittelu
MCU-liitäntämoduuli
MCU-liitäntämoduuli on rajapinta tiedonsiirron IP-ydin ja ulkoisen ohjaimen (MCU) välillä ja se on tiedonsiirron kanava. MCU kirjoittaa komentoja, lukee tilaa tai näyttää tietoja LCD-ohjainpiiristä tämän käyttöliittymän kautta. Samanaikaisesti rajapinta hyväksyy myös komennon dekooderin ohjauksen niin, että luku- ja kirjoitus- ja sisäiset toiminnot yhdistetään. Siru toteutetaan monimutkaisemmalla sisäisellä yhdistelmälogiikalla ja peräkkäisillä logiikkapiireillä, jotka voivat olla yhteensopivia kahden päävirran MCU-ohjaussignaalin kanssa ja tukevat sarja / rinnakkaista kahta datan toimintatilaa.
Moduuliin kuuluu useita nykyisen yhteisen LCD-käyttöpiirin MCU-rajapintamoduulissa yleisesti käytettyjä alimoduulia, kuten dataväylän (8-bittinen) alamoduuli, kiireinen tilailmaisimen alamoduuli, luku / kirjoitusohjausosio -moduuli ja MCU-vapautusosamoduuli. Uusi rivin kaskadis- ja pylväskasksaohjausmoduuli on lisätty. Tietoväylää käytetään pääasiassa sisäisiin ja ulkoisiin tiedonsiirtoihin; varattu tilailmaisimoduuli käytetään MCU: n tilan määrittämiseen, synnyttää järjestelmän varattu-signaalin koordinoimaan signaalinluku- ja kirjoitustoimintoja ja vastaanottamaan sisäiset / ulkoiset nollaussignaalit; luku- ja kirjoitusohjausmoduuli käytetään oikean lukemisen luonti- ja kirjoitusohjaussekvenssiin; MCU: n vapauttavan alamoduulin toiminto on logiikkayhdistelmän kautta, siru suorittamaan "luku-modify-write" -prosessin, vapauta MCU niin, että MCU voi suorittaa muita toimintoja samanaikaisesti; ja uusi kaskadisäädin Moduulin päätoiminto on saavuttaa rivin ketjuttaminen ja sarakekytkentä IP-ytimien välillä. Jopa 16 IP-ketjutusta (4 riviä ja 4 riviä kumpikin) voidaan tukea. CS0 ~ CS1 ovat kaskadisäädösportteja, ja CS2 ~ CS3 ovat kolonnitasoja. Yhteinen valvonta. Oletetaan esimerkiksi, että LCD-näyttö (128 & TI, 256), jota voidaan käyttää 8 IP-ytimellä. Kun asetukset on tehty, CS on 0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, jotka voivat muodostaa 2 & TI; Aja IP-ydinryhmää. Järjestelyn kaaviokuva on esitetty kuviossa 2.
Näytön tiedot RAM- ja osoitteen dekoodausmoduuli
Tätä moduulia käytetään pääasiassa näytettävän datan tallentamiseen ja toimii puskurina MCU-liitännän ja signaalinkytkentäpiirin välillä, jotta näyttötietojen stabiililähtö säilyy.
Moduuli sisältää kaksi alimoduulia: RAM-taulukon ja osoitteen dekooderin näyttödatan tallentamiseksi. Ensinnäkin sarakkeen osoite on sarakkeen osoitepiiri, sarakkeen osoitedekooderi valitsee 8-bittisen RAM-muistisolun sarakkeen ja MCU lukee / kirjoittaa liitännän kautta; sitten rivin osoitedekooderi skannaa RAM-muistin rivien yksiköissä. Yhdistettynä näyttödatan salpa-piiriin voidaan syöttää koko data rivi ja antaa sen nestekidenäyttöön elektrodin käyttöpiirin näyttämiseksi.
Data salpa moduuli
Moduuli sisältää kaksi alimoduulia: sarakkeen numeronohjauksen salvan alamoduulin ja taajuusmuuttajan salpa -alamoduulin. Sarakkeen numeron ohjaussalamoduuli koostuu k: n yhdensuuntaisista 8-bittisistä datan salpista. Päätoiminto on kiinnittää dataväylän tiedot ja antaa ne RAM: stä RAM: iin ohjaussignaalin ohjaussignaalin ja kellosignaalin alla. Bittidataväylän näyttödatasignaalit on vastaavasti lukittuna vastaaviin 8-bittisiin datan salpoihin. 64-bittinen data vaatii 8 kertaa ja 8 bittiä joka kerta. Kuljettajan salvan alamoduuli on 64-bittinen salamalaite, joka on muodostettu 64 yhdensuuntaisella salpauksella, jotka on kytketty rinnakkain. Sen tehtävänä on asettaa ylempi 8 8-bittinen data ohjaussignaalin ohjaussignaalin ja kellosignaalin alle. Salissa lähetetty m-bittinen data lukittuu kaikki kerralla ja syöttää sitten sarakkeen signaalielektrodin ohjainmoduulin.
Ohjauslogiikkamoduuli
Tämän moduulin päätehtävänä on ohjata signaalitiedonsiirtoa ja valita sarakkeiden signaaliviivojen määrä. Sarakkeenumeron ohjaussalvan alamoduulia, salaman salamoduulia ja kellogeneraattoria voidaan ohjata sarakemäärän ohjaustulolla M, jotta voidaan saavuttaa eri kokoisille LCD-näytöille soveltuvat toiminnot. Tarpeiden mukaan syöttämällä eri arvoja sarakemäärän ohjaustuloon M se ohjaa, kuinka monta bittiluvun lukitussalpaa ovat toiminnassa ja muut salpayksiköt asetetaan valmiustilaan. Näyttödatan RAM-tiedot on lukittu vastaavaan sarakkeen lukumäärään 8-bittisen dataväylän kautta käyttöjakson aikana ja sitten lukittuna elektrodin käyttölaitteen salpaan kerrallaan kellosignaalin ohjauksessa. Moduulin tulosignaali. Tällä tavoin IP-ydin voi toteuttaa valittujen sarakkeiden lukumäärän valvonnan. Kun M on "000", sarakkeen numeron ohjaussalvan alemmat 8 bittiä (ensimmäinen salpa) toimivat ja toinen on tyhjäkäynnillä, ja vastaavat pylväselektrodit ovat SEG0- SEG7; kun M on "001" Sarakkeen ohjaussalvan alemmat 16 bitit (ensimmäinen ja toinen salpa) toimivat. Kaikki muut sarakkeet ovat ilmaisia. Vastaavat pylväselektrodit ovat SEG0-SEG15; ja niin edelleen, kunnes sarakeohjaus salvat 64. Bitti rekisteröi kaikki työtä, vastaava pylväselektrodi on SEG0 ~ SEG63.
Elektrodijäähdytysmoduuli
Moduuli sisältää pääasiassa neljä alimoduulia: rivi-pyyhkäisyelektrodin ajo-alimoduuli, kolonnin signaalielektrodin ajo-alimoduuli, tasonsäädin ja ennalta määrätty rengaslaskuri.
Tason siirtäjän tehtävänä on muuntaa logiikkasignaalin jännite todelliseksi LCD-käyttöjännitteeksi sovitetulla ohjaussignaalilla ja tuottaa ajomoduuli todellisten sovellustarpeiden mukaan; rivi-pyyhkäisyelektrodin ajo-alamoduulin rooli on aikaansaada rivielektrodit tietyn ajan pyyhkäisysignaalipulssilla; pylväselektrodi-ajo-alamoduulin tehtävä on soveltaa dataa salpasta vastaaviin pylväselektrodiin ja rivielektrodin skannaussignaali AC-käyttöisen sähkökentän muodostamiseksi ja siten LCD-laitteen näytön käyttämiseksi. Säädettävien rengaslaskimien määrä voi ohjata rivi- pyyhkäisyelektrodien lukumäärää rivinumeron ohjauspäätteen N (S0 ~ S5) kautta mukautuakseen eri kokoisia nestekidenäytöille ja syöttää eri arvoja rivinumeron ohjauspäätteen N mukaisesti todellisiin tarpeisiin. Valvo tietyn tehtävän rivien lukumäärää ja kaikki muut elektrodit ovat käyttämättömiä. Ohjausviivan kellosignaalin ohjauksen aikana skannaus suoritetaan riviltä linjaan, ja sykli toistetaan, kunnes uusi arvo syötetään linjanumeron ohjauspäätteelle N, ja linja-elektrodien uusi rivi numeroa skannataan rivi- toisin sanoen. Esimerkiksi, kun sovellettu signaali N on "011011", skannauselektrodien määrä on 27. Rivinvaihdon ajettava alamoduuli muodostaa progressiivisen pyyhkäisyn signaalin rivielektrodeille COM0 COMCOM26 ja muut rivit elektrodit COM27 COMCOM63 ovat kaikki asetettuja alhaiselle tasolle. Jos uusi sovellettu signaali N on "100011", skannauselektrodin ajo-alimoduuli muodostaa kiertävän progressiivisen skannaussignaalin rivielektrodeille COM0 COMCOM34.
IP-ydinjärjestelmän toteutus
Ensinnäkin edellä mainitun määritelmän ja jakamisen koko järjestelmän toiminnon ja mallin jokaisen moduulin, jokainen toiminto moduuli on erikseen mallinnettu VHDL kieli; Toiseksi Xilinxin FPGA-laitteella EDA-työkalua ISE käytetään simulointiin ja synteesiin. Debug ja optimoi suunnittelu; käytä sitten VHDL: ää ylimmän tason moduulin määrittämiseksi kunkin moduulin liittämiseksi ja suorittaa vastaavan järjestelmän virheenkorjauksen ja tarkistuksen; Lopuksi saat nestekidenäytön piiri 64 COM: n (rivit) ja 64 SEG (sarakkeet) -lähtöön, nopeaan 8-bittiseen rinnakkaiseen MCU-liitäntään ja sarjaliitännään, siru sisältää näyttötietojen RAM-muistia ja voidaan siirtää CS: n ohjaukseen laajentaa kaskadia vastaamaan suurempaa LCD-näyttöä sarakemäärän ohjauksen M kautta ja rivejä ohjaavan päätteen N avulla sopeutumaan eri kokoisiin nestekidenäyttöihin.
Simulaatio ja todentaminen
Tässä artikkelissa käytetään Xilinx-simulointiohjelmistoa ISE simulaatiotyökaluna, jolla varmistetaan suunniteltu IP-ydin kahdessa vaiheessa.
Ensinnäkin tämä artikkeli suorittaa ensin alustavan toiminnallisen todentamisen jokaisen IP-ytimen moduulista (sisältäen sisäiset alimoduulit). Sitten, viitaten sirun työprosessiin, koko siru simuloidaan kokonaisuutena. Kuviot 3 ja 4 esittävät simulaatiotuloksia ISE: n avulla simuloimaan koko IP-ytimen rivien ja sarakkeiden ohjaustoimintoja. Kuviossa CLK ja CLK1 ovat vastaavasti MCU-liitäntämoduulin datansiirron ohjauskellot ja rivinelektrodin pyyhkäisypulsseja; M ja N ovat sarake- ja rivielektrodien valintaohjausliittimet vastaavasti; CS: n alin kaksi ja kaksi korkeinta bittiä vastaavasti. Kaskadisäätö päättyy sarakkeisiin.
Kuvion 3 ja kuvion 4 simulointitulokset kuvaavat:
1. Kun RESET on korkea, IP-ydin on alkutilassa tai kirkkaassa tilassa; kun WRITE on korkea, IP-ydin on toiminnassa ja voi vastaanottaa näyttötietoja.
2. Kellon CLK nousevalla reunalla MCU kirjoittaa 8-bittisen näyttödatan IP-ytimen RAM: iin rinnakkain rajapinnan kautta; kellon CLK1 nousevalla reunalla horisontaalinen pyyhkäisyelektrodit tuottavat peräkkäin skannauspulssit, ja kolonnin signaalielektrodit panevat tiedot RAM: iin. Tuotos SEG: stä.
3. Ohjauspäätteiden rivien määrä voi muuttaa skannattujen elektrodien rivien lukumäärää. Kun rivinumeron valinnan ohjauspääte N on "3E", skannaussignaali tulostetaan COM0 ~ COM61: ssä. Kuten kuviossa 1 esitetään, Kuviossa 3 ensimmäisellä rivikellosignaalilla pyyhkäisysignaali syötetään elektrodilla COM61 ja rivielektrodi on skannattu rivi riviltä rivin käyttökellon ohjauksessa; kun seitsemäs rivi kellosignaali syötetään, N tulee "22", pyyhkäisysignaali lähetetään rivielektrodilla COM33 ja pienennetään asteittain COM0 ~ COM33: n progressiivinen skannaus suoritetaan.
4. Sarakkeenumeron ohjauspääte voi vaihtaa kolonnin signaalin elektrodien lukumäärän. Kun sarakenumeron valinnan ohjausliitin M on "110", SEG-elektrodi on 48-bittinen ulostulo; kun M on "010", SEG: n ulostulo muuttuu 16 bitiksi; kun M on "101", SEG: n ulostulo tulee 40 bittiä. ; Kun M on "100", SEG: n ulostulo tulee 32 bittiin.
Tässä artikkelissa pylväsnumeron ohjauksen, rivinumeron ohjauksen ja IP-ytimen ydinvaihdosten toiminnot on funktionaalisesti tarkistettu ja todennettu. Rajoitettu tila tässä kuvaa vain sarakkeen numeroa ja rivinumeron ohjaustoimintoja.
johtopäätös
Tässä artikkelissa käsitellään nestekidenäytön näytönohjaimen IP-ytimen suunnittelua. Ylhäältä alas suunnittelun idean mukaan siru on jaettu kerroksiin ja sirun yleinen tehtävä varmistetaan. Sirun toiminnallisessa varmentamisessa tämä paperi hyväksyy VHDL-laitteiston kuvauskielen, jolla varmistetaan piirin logiikkafunktio ja ajoitussuhde. LCD-näytön ohjain käyttää parametrista muotoilua ja sillä on hyvä siirrettävyys ja sitä voidaan kätevästi soveltaa erilaisiin kannettavien instrumenttien ja PDA-laitteiden sekä muiden vastaavien tuotteiden litteisiin näyttöjärjestelmiin.
