论文摘要
随着集成电路技术和显示技术的发展,良好的显示界面已经成为实现人机交互的必备条件之一,液晶显示技术已发展成熟并得到广泛应用,LCD显示支持成为系统设计的必备功能。同时,高分辨率,高色深真彩色的显示带来的显示数据高总线占用的矛盾日益突出,可重用和低功耗方面的需求也越来越强烈,所有这些都给显示控制设备和片上LCD控制器的设计提出苛刻的要求,显示控制部件设计已经成为嵌入式SoC系统结构设计中的关键设计环节。本文以实际应用为基础,依托可视媒体处理SoC和高性能嵌入式微处理器EStar3研究项目,在LCD控制器的功能实现、可重用设计、显示数据的低带宽占用、低功耗等方面展开了深入研究。完成的主要工作和取得的主要研究成果如下:1针对嵌入式可视媒体处理SoC(EVMPSoC)和嵌入式微处理器EStar3的显示应用需求和系统结构,定义了LCD控制器的主要功能及总体框架,并完成了其内部模块的功能设计,实现了EVMPSoC和EStar3对LCD显示的直接支持。2引入了可配置总线接口和总线适配器的概念,设计了基于Wishbone总线协议及AMU访存协议的可配置总线接口。根据两种接口下不同的操作时序和接口标准,设计了总线适配器及独立的显存控制器以满足LCD控制器可重用设计的需要,使其能够灵活地适应于不同的片上互联,方便系统集成。3分析了高带宽显示数据占用总线问题的由来及高质量显示条件下问题的严重性,引入了显示通道的概念,设计实现了基于Wishbone总线的独立显存显示控制结构,和基于AMU访存协议与图形加速处理部件紧耦合的显示控制结构两种显示方案,并在控制器内部实现了显存压缩技术,进一步降低显示数据带宽。4在分析了主流的LCD显示屏的接口信号和时序的基础上,针对主流的TFT LCD和STN LCD显示接口,完成了两套显示输出时序的整合设计,实现了对STN和TFT两种LCD显示屏的良好支持。本文所设计的硬件逻辑,经过充分的功能模拟、FPGA验证及物理版图设计与反标时序的模拟验证,逻辑正确,功能稳定,能很好的驱动STN及TFT两种显示屏,并很好的解决了显示带宽占用及低功耗控制等问题。本文所设计的LCD控制器分别在EStar3嵌入式微处理器和嵌入式可视媒体处理SoC(EVMPSoC)中进行集成,并采用SMIC 0.13um CMOS标准单元工艺进行投片验证。