机载高分辨率LCD控制器的软硬件设计

摘要

随着数字技术的发展，飞行员所接受信息的范围将越来越广，机载显示系统为飞行员提供的文字、图形和图像的信息量将越来越大。在机载显示系统中必将越来越多地使用高清晰度、高分辨率、超宽式屏幕、多窗口和彩色大屏幕等高新显示技术。一般来说，单个显示器无法完成此功能。若能以无缝的双屏幕显示器代替单屏幕来实现，就很容易完成此功能。
　　目前，常采用等离子显示器进行切割拼接或采用两个液晶显示器硬拼接来实现这样的显示器。对于等离子显示器来说，虽然能实现无缝拼接，但不适合近距离观看，其空间分辨率也不是很高，因此在机载显示系统中没有很大的实际应用价值。由两个液晶显示器硬拼接而成的显示器，由于其拼接缝隙宽度通常在1～3厘米，并不是无缝的超宽屏幕显示器，所以在这些系统中的应用价值也不大。若对单个液晶显示器进行精细切割并无缝拼接的话，以实现双屏幕显示，就可以很自然地实现超宽屏幕显示；可以达到2048×768的分辨率，可以实现8:3的超宽图像显示。它具有很高的应用价值。
　　本文研究了与LCD相关的数字视频DVI接口、SDRAM的结构及使用和FPGA的设计方法，在此基础上，提出了基于FPGA的实现方案；研制出了能应用于实时的视频处理的SDRAM的控制器；借助FPGA内部的存储块作为数据缓冲器，成功地研制出了用于数字视频处理的场存储器；对该场存储器稍加改动就能应用于其它分辨率的液晶显示器，具有很强的通用性。利用上面的场存储器，成功地完成了对图像的左右颠倒、图像的上下颠倒和图像进行180度的旋转。为本实验室完成对液晶显示器进行精细切割并进行无缝拼接提供了电路上的保障。
　　液晶显示器利用了DVI纯数字传输的特性，自动调节对比度的大小，不能进行手动调节(或手动调节范围很小)。由于空中昼夜间环境光反差很大，在夜间高对比度的画面会使飞行员感到刺眼。故现代飞机的显示系统要求控制器能根据实际情况来控制机载显示器的对比度。在实际应用中，人们对字符、图形和图像的对比度的要求是不同的，需根据实际需要对对比度(甚至要对不同区域的对比度)进行调节。在研究通用对比度的调节方法的基础上，研制出了基于FPGA的对比度调节器，该调节器还具有分区域控制功能。

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缩略字表

第一章 引 言

1.1 课题背景

1.2 课题意义

1.3 本人的主要工作及论文的主要内容

第二章 LCD工作原理

2.1 液晶显示器件的结构

2.2 主动矩阵式LCD的工作原理

2.3 TFT-LCD的周边驱动电路的工作原理

第三章 基于FPGA的SDRAM控制器的设计与实现

3.1 动态SDRAM结构与使用

3.2 基于FPGA的SDRAM的控制器的设计

4.1 数字视频的图像旋转系统的总体框架设计

4.2 数字视频的图像旋转系统接口的设计

4.3 数字视频的场存储器的设计

4.4 数字视频图像翻转系统中SDRAM控制器的地址产生器的设计

4.5 数字视频图像翻转系统的设计策略

第五章 基于FPGA的数字视频对比度调节器的设计与实现

5.1 LCD的对比度特性要求

5.2 数字视频对比度调节器的总体方框设计

5.4 数字视频对比度调节器中的乘法器的设计与实现

第六章 系统调试

6.1 系统调试的重要工具的介绍

6.2 系统的调试

第七章 机载高分辨率LCD的设计结果

7.1主要技术指标和要求

7.2测试结果

7.3本章小结

第八章 总结与展望

8.1 现有工作的总结

8.2 对未来工作的展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果

个人简历