一种基于SOPC技术的内存映射型LCD控制器设计

　　2.2 寄存器模块(register_bank)

　　该模块为Avalon总线从端口设备，可以通过NiosⅡ Processor设置和读取显存起始地址、显示大小、显示颜色位数及相关控制参数。

　　寄存器模块中共定义了4个寄存器;显存起始地址寄存器、显示参数寄存器、控制寄存器和状态寄存器。各寄存器的读写控制、定义及功能描述如表2所示。

　　其中，显示参数寄存器(size)中“色数”标志位，值为1表示8位颜色显示，值为0表示16位颜色显示。状态寄存器(status)大小为两位，可与控制寄存器中的中断位(Interrupt)配合使用，为保留位。控制器寄存器的定义如表3所示。

　　2.3 数据缓存模块(line_buffer)

　　该模块设计采用了双口RAM，由MegaWizard Plug-In Manager生成，其存储空间约为一行数据所占的空间，用于暂存显示数据。由于DMA不是直接将显存中的数据传给时序发生器，而在中间使用了双口RAM 做数据缓存，这样DMA和时序发生器的读、写时序不必严格对应，简化了结构设计。同时，用于16位彩色显示时，可通过数据缓存模块将总线32位的数据输入变为16位的数据输出给时序发生器;而在8位彩色显示时，可通过数据缓存模块将32位输入变为8位输出，实现了数据位数的转化，方便的时序发生器内部的数据操作。

　　2.4 DMA模块(image_dma)

　　该模块为Avalon总线主端口设备，它负责向Avalon总线提供有效的地址、数据和写请求信号，并在时钟上升沿发起总线传输，读取显存中的数据;同时，DMA模块产生写数据缓存的地址和数据，将显示数据正确地从显存传送到数据缓存。DMA模块为三状态的状态机，包括空闲状态、传输状态、等待状态，各状态机逻辑关系如图3所示。

　　2.5 时序发生器(LCD_driver)

　　时序发生器模块主要有4个主要功能：

　　(1)产生驱动LCD的行扫描信号(hsync)、列扫描信号(vsync)、数据使能信号(blank_n);

　　(2)产生读双口R_AM缓存的地址信号;

　　(3)产生行、场消隐信号，控制DMA模块启动、停止数据传输;

　　(4)将显示数据RGB按正确的时序、指定模式输出。

　　常用的16位彩色显示可分为555、565(即RGB信号分量所占位数)两种显示模式，控制器通过判断控制寄存器中的模式设置位将RGB信号以不同的格式输出。

　　2.6 实验平台的设计及内存映射型LCD控制器的验证

　　为验证该控制器，本文设计了以CycloneⅡ系列EP2C8Q208C8为主芯片的SOPC评估电路板。实验平台的TFT-LCD选用 SAMSUNG公司的LTA104S1-L01，该LCD大小为10.4英寸、分辨率为800×600，可实现16位真彩色显示。由于LTA104S1- L01接口为LVDS，本文设计了以DS90CF363为主芯片外接的接口板，以实现RGB到LVDS信号的转换实验结果说明，本控制器能有效地解决显存读写问题，设计完全符合预期要求。实验平台及显示效果如图4所示。

　　3 结束语

　　本文设计的内存映射型LCD控制器，能有效地解决显存读写冲突。同时与文献[8]中的控制器相比，由于使用自定义的DMA代替了原有的DMA IP Core，数据的传输不必由CPU产生中断发起，而完全由控制器发起，从而减轻CPU的运行负担。同时，该设计还具有占用逻辑单元少、适用范围广、灵活性强、实用性强、扩展性强等特点，可用于多种分辨率LCD的显示控制，具有一定的实用价值。