基于Xilinx FPGA SOPC的TFT-LCD 控制器设计与实现

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简介:根据TFT-LCD的工作原理,采用Xilinx公司的Microblaze微处理器软核,提出了一种基于嵌入式FPGA SOPC平台的TFT-LCD控制器方案.并验证了该方案的可行性。该控制器为进一步在嵌入式FPGA 片上系统进行图像和多媒体开发提供了一个稳固的平台。

0 引言

目前TFT (Thin Film Transistor,薄膜场效应晶体管)液晶已经广泛应用于信息显示系统,但是这些系统运算能力和工作效率较低,难以适应图像高速处理和数据传输的需求。

基于最新FPGA嵌入式设计方法,作者提出了一种TFT—LCD显示控制器的设计方案,采用Xilinx公司的MicroBlaze 32位微处理器软核,充分利用FPGA 的高速处理和片内大容量逻辑资源,设计了一个基于FPGA可编程片上系统(SOPC,System On Programmable Chip)的TFT彩屏液晶显示控制器。

1 系统主要硬件结构介绍

系统硬件主要部分如图1所示.在该系统中.Xilinx公司的Spartan-3E XC3SS00E FPGA作为主控芯片,外部存储器分别采用Micron公司的32Mxl6 DDR SDRAM 芯片MT46V32M16和Intel公司的JS28F128J3D75 Strata Flash芯片。

系统采用一片基于Himax HX8347D驱动芯片的2.4 TFT液晶显示模块,支持QVGA(320&TImes;240像素)显示分辨率,该芯片内置1 382 400 bits显示数据GRAM,支持最高262 144色的显示。

2 SOPC系统及TFT-LCD控制器的设计

SOPC系统“嵌入式硬件平台”设计在Xilinx嵌入式开发套件EDK (Embedded Development Kit)软件内完成.利用EDK的集成开发环境XPS(Xilinx Platform Studio),生成Microblaze一 基本系统构架。Microblaze处理器采用IBM Core Connect总线架构的OPB总线(On—Chip Peripheral Bus,片上外围总线) :与外设相连,由于TFT—LCD控制器不是系统的标准预置可定制外围设备,因此需设计一个TFT-LCD控制器IP核与OPB总线接口连接.并导入系统。

TFT-LCD显示系统的硬件模块如图2所示,Microblaze微处理器软核作为核心处理器,通过OPB总线与片内外的终端相连,TFT-LCD控制器通过OPB总线IP接口与OPB总线相连,所有的这些模块均在FPGA 内实现,另外TFT-LCD控制器通过输出使能信号开启/关闭显示模块的背光。

基于Xilinx FPGA SOPC的TFT-LCD 控制器设计与实现

TFT—LCD控制器IP核内同时集成了LCD初始化模块,这样整个SOPC系统上电初始化的同时也初始化了显示模块,有利于快速显示.模块的初始化过程如图3所示。

基于Xilinx FPGA SOPC的TFT-LCD 控制器设计与实现

以上设计完成后,经过综合、布局布线无误后生成bit文件,下载到开发板上,作为进一步开发调试的硬件平台使用。

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