液晶显示控制器设计及其在PSoC实验平台上的应用

摘要

随着信息技术的飞速发展,液晶显示的应用领域已经全面深入到了人们生活的各方面,给人们信息交流带来了极大的方便。
　　 本文研究并开发一种面向嵌入式显示系统的,以FPGA为中心的液晶显示控制器。该液晶显示控制器以单片DDR SDRAM为显示存储器存储图像数据,以FPGA为控制中心,嵌入式系统通过对液晶显示控制器的操作,实现了对液晶显示扫描时序的设置和显示数据的写入,从而完成对液晶显示器件显示的操作。
　　 首先,本文在讨论了液晶显示原理、国内外现状和目前主要实现方法的基础上,依据本文的设计要求,论证了本文设计的液晶显示控制器的系统整体结构。接着对主要硬件的芯片选型及硬件电路设计做了阐述。然后,分析了该液晶显示控制器主要模块的设计。主要包括MCU接口模块、显示存储控制模块、AFIFO模块、地址产生模块、LCD接口模块。重点论述了工作寄存器的设计、DDR SDRAM控制器设计、采用AFIFO解决异步时钟域数据传输问题、液晶屏时序驱动信号的产生。
　　 PSoC将可配置的模拟和数字功能、存储器、微控制器整合在一个芯片上,是真正的可编程的嵌入式系统芯片。最后,本文设计了基于PSoC的实验平台,并将之前设计的液晶显示控制器应用于PSoC实验平台,显示结果达到了预期目标,证明了本文设计的液晶显示控制器是实用有效的。

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图目录

表目录

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 液晶的显示和驱动原理

1.2.1 液晶显示器的特点和分类

1.2.2 液晶显示原理

1.2.3 液晶驱动原理

1.3 液晶显示控制器的国内外发展现状

1.4 课题的研究内容和意义

1.5 本文的结构

第二章 液晶显示控制器的总体方案设计

2.1 液晶显示控制器功能定义

2.2 液晶显示控制器主要实现方法

2.3 总体方案设计

2.3.1 设计要求

2.3.2 系统整体结构

第三章 液晶显示控制器的硬件设计

3.1 FPGA芯片选型

3.2 显示存储芯片选型

3.2.1 SRAM与DDR SDRAM的比较

3.2.2 FPGA与DDR SDRAM的连接电路

3.3 FPGA的SPI Flash加载电路

第四章 液晶显示控制器的主要模块设计与实现

4.1 MCU接口模块

4.1.1 接口时序和引脚说明

4.1.2 工作寄存器描述

4.1.3 MCU接口电路的实现

4.2 显示存储控制模块

4.2.1 显示数据格式和存储方式

4.2.2 DDR SDRAM的内部结构和控制时序

4.2.3 基于FPGA的DDR SDRAM控制器设计

4.2.4 DDR SDRAM控制器的应用

4.3.AFIFO模块

4.3.1 AFIFO的电路结构

4.3.2 格雷码计数器

4.3.3 AFIFO的应用

4.4 地址产生模块

4.5 LCD接口模块

4.5.1 STN型显示接口时序

4.5.2 TFT型显示接口时序

第五章 液晶显示控制器的仿真验证

5.1 FPGA的设计实现

5.2 验证方案设计

5.3 综合与仿真结果

第六章 PSoC实验平台设计与液晶显示控制器的实现

6.1 PSoC实验平台介绍

6.1.1 PSoC芯片简介

6.1.2 PSoC实验平台

6.2 PSoC实验平台硬件设计

6.2.1 系统组成结构

6.2.2 硬件布局

6.2.3 硬件模块

6.3 基于PSoC的简易数字示波器设计

6.4 实验结果

第七章 总结与展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文