基于FPGA的OLED真彩色顯示的實(shí)現(xiàn)

如圖3所示，經(jīng)解碼后的圖像數(shù)據(jù)存入FIFO(First In First Out)緩存中，在主時(shí)鐘的控制下，F(xiàn)IFO中的圖像數(shù)據(jù)將被載入到一個(gè)16×8的數(shù)據(jù)裝載寄存器，當(dāng)這16個(gè)8位數(shù)據(jù)裝載寄存器裝滿時(shí)，將被一個(gè)144位的鎖存器鎖存，等待進(jìn)入D／A轉(zhuǎn)換模塊；同時(shí)FPGA控制器還將在主時(shí)鐘的控制下產(chǎn)生行列移位時(shí)鐘和行列掃描起始脈沖，產(chǎn)生的時(shí)鐘和脈沖進(jìn)入DC-DC轉(zhuǎn)換模塊。
1．4 各種控制信號周期及頻率
為使FPGA控制器能工作于一個(gè)合理的驅(qū)動(dòng)頻率以及提高顯示屏的亮度，在結(jié)構(gòu)上采用標(biāo)準(zhǔn)單元塊的形式。對于分辨率480×3×640的顯示屏，以8×16個(gè)顯示像素?zé)艄軜?gòu)成一個(gè)單元塊，將480×3行分組組合成為90個(gè)塊(Block)，即每塊由一組列信號同時(shí)驅(qū)動(dòng)16行像素。設(shè)計(jì)列掃描驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，將640列電極分組組合成為80個(gè)塊(Block)，每個(gè)塊并行驅(qū)動(dòng)8列像素。
OLED顯示屏的刷新頻率是60 HZ／s，即顯示一幀圖像的時(shí)間為1／60 s，設(shè)為T，所以，行掃描起始信號stx的周期T為16 667μs，占空比為1：90；因?yàn)镺LED顯示屏480×3行電極分組組合成為90個(gè)Block，所以每一塊的選通時(shí)間為T／90，即185．185μs。而cpx和cpbx是一對反相不交疊的脈沖信號，占空比為50％，在脈沖信號的高電平和低電平時(shí)，都有一個(gè)Block行像素被選通，即在cpx和cpbx一個(gè)周期內(nèi)有兩個(gè)Block行像素被選通，所以行掃描驅(qū)動(dòng)脈沖cpx和cpbx的周期為T／45，即370．370μs。
同理，OLED顯示屏的列被分為80個(gè)Block，每個(gè)列Block的選通時(shí)間為2．315μs，列掃描起始信號sty的周期為185．1 85μs，占空比為1：80。列驅(qū)動(dòng)脈沖cpy和cpby亦是一對反相不交疊的脈沖信號，占空比為50％，在脈沖信號的高電平和低電平時(shí)，都有一個(gè)Block被選通。由于每個(gè)列Block的選通時(shí)間為2．315μs，所以列掃描驅(qū)動(dòng)脈沖cpy和cpby的周期為4．630 μs。
在每個(gè)列Block選通期間，從FIFO中并行讀出的8個(gè)8 bit數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)鎖存器鎖存。在每個(gè)BLOCK選通期間都將進(jìn)行一次數(shù)據(jù)的鎖存，所以數(shù)據(jù)鎖存信號Lock的周期為2．315μs。因?yàn)楫?dāng)16個(gè)8位的數(shù)據(jù)裝載寄存器都載滿數(shù)據(jù)的時(shí)候才進(jìn)行這144個(gè)數(shù)據(jù)的鎖存，所以16位移位寄存器時(shí)鐘clk_reg的周期為0．145μs。從FIFO中讀出數(shù)據(jù)的速度必須和向數(shù)據(jù)裝載寄存器中裝載數(shù)據(jù)的速度一致，則FIFO的讀時(shí)鐘clk_fifo的周期也為0．145μs。對0．15μs(6．896 MHz)進(jìn)行近似為7 MHz，所以令系統(tǒng)的基本時(shí)鐘為14 MHz，由FPGA外部晶振產(chǎn)生。讀時(shí)鐘為基本時(shí)鐘的二分頻。
1．5 FPGA工作流程
FPGA處理器是設(shè)計(jì)的核心部分，其工作流程為，在每個(gè)clk_fifo時(shí)鐘周期下，從8個(gè)FIFO緩存中并行讀出8個(gè)8 bit像素?cái)?shù)據(jù)，在時(shí)鐘clk_reg上升沿到來時(shí)，16位移位寄存器發(fā)生移位，它的輸出端接16個(gè)8位數(shù)據(jù)裝載寄存器的片選端，這樣16個(gè)8位數(shù)據(jù)裝載寄存器逐個(gè)被選通，此時(shí)這些數(shù)據(jù)就可以載入到16個(gè)8位數(shù)據(jù)裝載寄存器中，這16個(gè)8位寄存器的輸出端接在144位鎖存器的輸入端上。16個(gè)時(shí)鐘clk_reg上升沿過后，16個(gè)8位數(shù)據(jù)裝載寄存器都將依次被裝載滿，此時(shí)數(shù)據(jù)鎖存信號Lock到達(dá)，將144個(gè)數(shù)據(jù)鎖存到144位數(shù)據(jù)鎖存器中，然后這些數(shù)據(jù)進(jìn)入到DA轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換成16路模擬量，送至OLED顯示屏，完成一個(gè)Block數(shù)據(jù)的載入。
在列掃描驅(qū)動(dòng)脈沖cpy和cpby的控制下，80個(gè)Block依次被選通，在每一Block被選通期間，都將進(jìn)行一次144個(gè)數(shù)據(jù)的移位寄存和鎖存，當(dāng)80個(gè)Block都鎖存完之后，一行數(shù)據(jù)的載入也就完成了。當(dāng)?shù)谝恍械?0個(gè)Block數(shù)據(jù)顯示完畢后，列掃描起始信號sty過來，又開始從第一列掃描，與此同時(shí)，在行掃描驅(qū)動(dòng)脈沖cpx和cpbx的作用下，第二行像素被選通，所以，這時(shí)將進(jìn)行第二行的1到80個(gè)Block的數(shù)據(jù)載入，以此類推，直到90行數(shù)據(jù)都顯示完畢之后，行掃描起始信號stx到來，重新選通第一行，循環(huán)往復(fù)，一幀幀地顯示數(shù)據(jù)。