基于FPGA和Verilog的液晶顯示控制器設(shè)計(jì)
作者：陶濤 劉瑞友 李慶青 王智勇 偰正才
液晶顯示器由于具有低壓、微功耗、顯示信息量大、體積小等特點(diǎn)，在移動(dòng)通信終端、便攜計(jì)算機(jī)、GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)等領(lǐng)域有廣泛用途，成為使用量最大的顯示器件。液晶顯示控制器作為液晶驅(qū)動(dòng)電路的核心部件通常由集成電路組成，通過(guò)為液晶顯示系統(tǒng)提供時(shí)序信號(hào)和顯示數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)液晶顯示。本設(shè)計(jì)是一種基于FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)的液晶顯示控制器。與集成電路控制器相比，F(xiàn)PGA更加靈活，可以針對(duì)小同的液晶顯示模塊更改時(shí)序信號(hào)和顯示數(shù)據(jù)。FPGA的集成度、復(fù)雜度和面積優(yōu)勢(shì)使得其日益成為一種頗具吸引力的高性價(jià)比ASIC替代方案。本文選用Xilinx公司的SpananIII系列XC3S200器件，利用硬件描述語(yǔ)言Verilog設(shè)計(jì)了液晶顯示擰制器，實(shí)現(xiàn)了替代專用集成電路驅(qū)動(dòng)控制LCD的作用。
1 功能分析與設(shè)計(jì)要求
液晶顯示模塊(LCM)采用深圳拓?fù)湮M2028、STN圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，5.7in，320×240點(diǎn)陣，邏輯電壓輸入為3．0～5．0V，4位控制接口，具有行列驅(qū)動(dòng)電路，白光LED背光源。表l為該液晶顯示模塊的引腳功能描述。
液晶顯示器的掃描方式是逐行掃描，當(dāng)一行被選通以后，這一行中的各列信號(hào)同時(shí)加到列上，并維持一個(gè)掃描行的時(shí)間。這一行維持時(shí)間結(jié)束后，即選通下一行，同時(shí)各列電極也施加下一行的顯示電壓。
列驅(qū)動(dòng)器邏輯電路由移位寄存器和鎖存器構(gòu)成，在一個(gè)顯示數(shù)據(jù)位移脈沖信號(hào)CP作用下，將一組顯示數(shù)據(jù)(4位)位移到寄存器中并保持。當(dāng)下一個(gè)CP到來(lái)后。移位寄存器中第1位顯示數(shù)據(jù)被移至第2位，這樣在80個(gè)CP脈沖作用下，一行顯示數(shù)據(jù)被存入寄存器后，寄存器并口對(duì)接鎖存器，在鎖存脈沖LP的作用下，該行數(shù)據(jù)被鎖存到鎖存器內(nèi)輸出給列電極。鎖存脈沖LP的間隔為一個(gè)行周期，而行移位脈沖間隔也為一個(gè)行周期，因此二者是一致的。
幀掃描信號(hào)FLM即為行選通信號(hào)，脈寬為一行時(shí)間，在行移位脈沖LP作用下，存入移位寄存器后逐行位移，在一幀的最后一行輸出高電平，代表下一幀的開(kāi)始。M為液晶顯示交流驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)，即一幀改變一次波形的極性，防止液晶單方向扭曲變形。更為詳細(xì)的時(shí)序關(guān)系如圖1所示。
2 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2.1 液晶控制器總體設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)的液晶顯示器刷新頻率為70Hz，每一幀周期為14．28ms，每一行周期為60μs，時(shí)鐘信號(hào)CP的頻率為2 MHz，將一行數(shù)據(jù)輸入列移位寄存器的時(shí)間為40μs，因此每一行設(shè)計(jì)了20μs的空白時(shí)間。
