基于FPGA及NiosII軟核處理器的TFT-LCD接口設(shè)計(jì)

　　1 引言

　　隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，TFT-LCD作為在亮度、對(duì)比度、功耗、壽命、體積和重量等綜合性能上全面趕上和超過 CRT的顯示器件，被廣泛用于各種儀器儀表、電子設(shè)備及控制領(lǐng)域中。與之相關(guān)的顯示控制技術(shù)也呈現(xiàn)出越來越多的方式。本文以 640*480的數(shù)字輸入的 TFT_LCD顯示屏為例，介紹了一種基于 NiosII軟核處理器實(shí)現(xiàn)對(duì) TFT-LCD接口的方法。解決了通常情況下必須使用LCD 控制專用芯片才能解決 LCD顯示的問題。

　　2 系統(tǒng)組成

　　系統(tǒng)框如圖 1所示。系統(tǒng)是由 FPGA、顯示緩存 RAM、程序執(zhí)行 RAM及 TFT-LCD組成。 FPGA(用虛線圍成)選用的是 ALTER的 EP1C6，RAM采用的是 IDT的 IDT71V547，LCD為 640*480的彩色 TFT-LCD屏。在 FPGA內(nèi)部是由時(shí)序發(fā)生、 地址切換、數(shù)據(jù)分離、調(diào)色電路及嵌入式 CPU(NIOS內(nèi)核)五部分組成。

　　3各器件的功能

　　3.1顯示緩存 RAM

　　采用 IDT公司的 IDT71V547 128K X 36bit的 SRAM芯片，工作電壓為 3.3V [1]。該芯片作為顯示緩存，TFT_LCD讀取顯示緩存 RAM中的數(shù)據(jù)并將其在 TFT_LCD上顯示。嵌入式 CPU(NIOSⅡ)對(duì)顯示緩存 RAM的改寫就相當(dāng)于對(duì) TFT_LCD顯示內(nèi)容的改寫。

　　3.2 FPGA

　　本文 FPGA選用的是 ALTERA公司的 Cyclone 系列中 EP1C6Q240。

　　3.2.1 時(shí)序發(fā)生電路

　　首先由外部輸入一相當(dāng)?shù)念l率時(shí)鐘，通過 FPGA內(nèi)部的鎖相環(huán)電路(PLL)生成 100MHz的時(shí)鐘信號(hào)。系統(tǒng)對(duì) 100MHz時(shí)鐘計(jì)數(shù)生成 50MHz的時(shí)鐘給嵌入式 CPU(NIOSⅡ)作為嵌入式 CPU的工作主頻，同時(shí)生成 TFT_LCD所須的場(chǎng)同步時(shí)鐘、行同步時(shí)鐘、顯示使能時(shí)鐘和 25MHz的 TFT_LCD主時(shí)鐘;生成地址切換控制信號(hào)、數(shù)據(jù)分離控制信號(hào)，由嵌入式 CPU輸出的讀寫信號(hào)產(chǎn)生顯示緩存 RAM的讀寫信號(hào)。

　　3.2.2調(diào)色電路

　　由于文中是以 256色的電路為例，所以，調(diào)色電路是將 8位數(shù)據(jù)譯碼成 3*6位的三基色數(shù)據(jù)，調(diào)色電路也可以是 ROM型或 RAM型。如果作成 RAM型，可以依據(jù)嵌入式 CPU需要顯示的圖象相應(yīng)修改調(diào)色電路，可顯示更豐富的色彩。

　　3.2.3地址切換、數(shù)據(jù)分離

　　此部分電路的作用是：在嵌入式 CPU操作顯示緩存 RAM時(shí)將地址、數(shù)據(jù)線切換到嵌入式 CPU，在 TFT-LCD讀顯示緩存 RAM時(shí)將地址、數(shù)據(jù)線切換到 TFT_LCD。

　　3.3 TFT-LCD

　　SHARP公司生產(chǎn)的 *英寸液晶顯示屏LQ064V3DG01是較為常用的 TFT-LCD液晶顯示屏，它的分辨率為 640×480×RGB[2]，具有功耗低、體積小、重量輕、超薄等特點(diǎn)，同時(shí)該顯示屏是一片真彩顯示屏，并屬于透光型的 TFT、其亮度高、視角寬、背光燈的壽命也很長(zhǎng)，并且采用的是 AG涂層和 260K的彩色顯示?？蓮V泛應(yīng)用于各種儀器儀表及各種視頻顯示的場(chǎng)合。