低功耗、多主接口、多图层的液晶控制器设计

论文摘要

随着数字显示技术的不断发展和逐渐进入成熟,车载显示、移动电话、数码相机,数码学习机等消费类电子产品需求的不断增长,种种外力极大地推动了液晶显示市场的发展,进一步的为液晶显示控制器带来了广阔的市场前景。液晶显示控制器(LCD Controller)是面向液晶显示应用显示控制芯片,它本身具有极高的集成度,其主要作用是负责把显存中的LCD图形数据传输到LCD驱动器(LCD driver)上,并且为显示系统中所使用的液晶显示器件提供必须的时序控制信号,从而控制和完成复杂的图形图像处理功能。有的液晶显示控制器内部还嵌入了大容量的存储器(memory),更好的用来进行数据缓存。由于功能的不断增加,液晶显示控制器的结构和组成变得越来越复杂,对其设计和验证的研究人员将面临更大的挑战。?本文设计了一种低功耗、多主接口和多图层的LCD控制器,并对其进行了FPGA原型验证和ASIC设计。本文首先从LCD控制器的功能需求着手,研究了LCD控制器的架构,然后研究了LCD显示中影响功耗的因素,提出了对显示控制系统减小功耗的有效方法。在主机接口设计方面,设计的LCD控制器能够匹配各种常用接口,增加了用户主机选择的灵活性和便捷性。显示效果方面,设计的LCD显示器能够多层叠加显示,增加了画面显示响应度的同时,减小了MCU主机的输入负荷。本文使用Verilog HDL实现低功耗、多主机接口以及多图层的LCD控制器的逻辑功能设计,使用Mentor公司的ModelSim软件、Debuusy软件进行了联合逻辑仿真与验证(前仿),基于Xilinx公司Virtex2系列的XUP开发板搭建FPGA原型验证平台,并实现FPGA原型验证,然后选用tsmc 0.18μm CMOS标准单元库送入流片。通过前仿和FPGA原型验证的结果最后得出结论:该LCD控制器的设计满足预期的功能要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 液晶显示器和控制芯片的发展与市场概况
• 1.2 课题实现目标及研究意义
• 1.3 论文的研究内容与安排
• 2 中小尺寸LCD 控制器的系统级设计
• 2.1 LCD 控制器的定义
• 2.2 中小尺寸LCD 控制器在显示系统中的应用
• 2.3 中小尺寸LCD 控制器的功能与特性描述
• 2.4 中小尺寸LCD 控制器的架构设计
• 2.4.1 架构设计
• 2.4.2 各模块功能说明
• 2.5 总结
• 3 中小尺寸LCD 控制器低功耗设计
• 3.1 功耗简介
• 3.2 低功耗设计方法与有关技术
• 3.3 LCD 控制器低功耗模块设计
• 3.3.1 时钟产生模块设计
• 3.3.2 存储器模块设计
• 3.4 总结
• 4 MCU 主机接口设计
• 4.1 MCU 主机接口信号功能描述
• 4.2 LCD 控制器与MCU 主机连接说明
• 4.3 MCU 接口架构
• 4.4 MCU 接口设计仿真结果
• 4.5 总结
• 5 多图层叠加设计
• 5.1 LCD 显示多图层介绍
• 5.2 LCD 显示多图层的设计思想
• 5.3 LCD 显示多图层叠加的设计实现
• 5.4 总结
• 6 FPGA 原型验证
• 6.1 FPGA 验证的原理与流程
• 6.2 FPGA 验证方案
• 6.3 FPGA 验证结果
• 6.4 总结
• 7 总结与展望
• 致谢
• 参考文献