TFTLCD驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)

1、文章來源 畢業(yè)論文網(wǎng) tft-lcd驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)文章來源 畢業(yè)論文網(wǎng) 薄膜晶體管液晶顯示器(tftlcd)具有重量輕、平板化、低功耗、無輻射、顯示品質(zhì)優(yōu)良等特點(diǎn),其應(yīng)用領(lǐng)域正在逐步擴(kuò)大,已經(jīng)從音像制品、筆記本電腦等顯示器發(fā)展到臺(tái)式計(jì)算機(jī)、工程工作站(ews)用監(jiān)視器。對(duì)液晶顯示器的要求也正在向高分辨率,高彩色化發(fā)展。 由于crt顯示器和液晶屏具有不同的顯示特性,兩者的顯示信號(hào)參數(shù)也不同,因此在(或mcu)和液晶屏之間設(shè)計(jì)液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)電路是必需的,其主要功能是通過調(diào)制輸出到lcd電極上的電位信號(hào)、峰值、頻率等參數(shù)來建立交流驅(qū)動(dòng)電場。 本文實(shí)現(xiàn)了將vga接口信號(hào)轉(zhuǎn)換到模擬液晶屏上顯示的驅(qū)動(dòng)電

2、路,采用adi公司的高性能dsp芯片adsp21160來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路的主要功能。 硬件電路設(shè)計(jì) ad9883a是高性能的三通道視頻adc可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)rgb三色信號(hào)的實(shí)時(shí)采樣。系統(tǒng)采用32位浮點(diǎn)芯片adsp-21160來處理數(shù)據(jù),能實(shí)時(shí)完成伽瑪校正、時(shí)基校正,圖像優(yōu)化等處理,且滿足了系統(tǒng)的各項(xiàng)性能需求。adsp-21160有6個(gè)獨(dú)立的高速8位并行鏈路口,分別連接adsp-21160前端的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ad9883a和后端的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片adv7125。adsp-21160具有超級(jí)哈佛結(jié)構(gòu),支持單指令多操作數(shù)(simd)模式,采用高效的匯編編程能實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻信號(hào)的實(shí)時(shí)處理,不會(huì)因?yàn)樘幚頂?shù)據(jù)時(shí)間長而出現(xiàn)

3、延遲。 540)this.width=540” vspace=5 系統(tǒng)硬件原理框圖如圖1所示。系統(tǒng)采用不同的鏈路口完成輸入和輸出,可以避免采用總線可能產(chǎn)生的通道沖突。模擬視頻信號(hào)由ad9883a完成模數(shù)轉(zhuǎn)換。ad9883a是個(gè)三通道的adc,因此系統(tǒng)可以完成單色的視頻信號(hào)處理,也可以完成彩色的視頻信號(hào)處理。采樣所得視頻數(shù)字信號(hào)經(jīng)鏈路口輸入到adsp-21160,完成處理后由不同的鏈路口輸出到adv7125,完成數(shù)模轉(zhuǎn)換。adv7125是三通道的dac,同樣也可以用于處理彩色信號(hào)。輸出視頻信號(hào)到灰度電壓產(chǎn)生電路,得到驅(qū)動(dòng)液晶屏所需要的驅(qū)動(dòng)電壓。adsp-21160還有通用可編程i/o標(biāo)志腳,可用

4、于接受外部控制信號(hào),給系統(tǒng)及其模塊發(fā)送控制信息,以使整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定有序地工作。例如,adsp-21160為灰度電壓產(chǎn)生電路和液晶屏提供必要的控制信號(hào)。另外,系統(tǒng)還設(shè)置了一些led燈,用于直觀的指示系統(tǒng)硬件及dsp內(nèi)部程序各模塊的工作狀態(tài)。 本設(shè)計(jì)采用從閃存引導(dǎo)的方式加載dsp的程序文件,閃存具有很高的性價(jià)比,體積小,功耗低。由于本系統(tǒng)中的閃 540)this.width=540” align=right vspace=5 存既要存儲(chǔ)dsp程序,又要保存對(duì)應(yīng)于不同的伽瑪值的查找表數(shù)據(jù)以及部分預(yù)設(shè)的顯示數(shù)據(jù),故選擇st公司的容量較大的m29w641dl,既能保存程序代碼,又能保存必要的數(shù)據(jù)信息。 圖

5、2為dsp與閃存的接口電路。因?yàn)椴捎?位閃存引導(dǎo)方式,所以adsp-21160地址線應(yīng)使用a20-a0,數(shù)據(jù)線為d3932,讀、寫和片選信號(hào)分別接到閃存相應(yīng)引腳上。 系統(tǒng)功能及實(shí)現(xiàn) 本設(shè)計(jì)采用adsp-21160完成伽瑪校正、時(shí)基校正、時(shí)鐘發(fā)生2s、圖像優(yōu)化和控制信號(hào)的產(chǎn)生等功能。 1伽瑪校正原理 在lcd中,驅(qū)動(dòng)ic/lsi的dac圖像數(shù)據(jù)信號(hào)線性變化,而液晶的電光特性是非線性,所以要調(diào)節(jié)對(duì)液晶所加的外加電壓,使其滿足液晶顯示亮度的線性,即伽瑪(y)校正。y校正是一個(gè)實(shí)現(xiàn)圖像能夠盡可能真實(shí)地反映原物體或原圖像視覺信息的重要過程。利用查找表來補(bǔ)償液晶電光特性的y校正方法能使液晶顯示系統(tǒng)具有理想

6、的傳輸函數(shù)。未校正時(shí)液晶顯示系統(tǒng)的輸入輸出曲線呈s形。伽瑪表的作用就是通過對(duì)adc進(jìn)來的信號(hào)進(jìn)行反s形的非線性變換,最終使液晶顯示系統(tǒng)的輸入輸出曲線滿足實(shí)際要求。 lcd的y校正圖形如圖3所示,左圖是lcd的電光特性曲線圖,右圖是lcd亮度特性曲線和電壓的模數(shù)轉(zhuǎn)換圖。 540)this.width=540” align=right vspace=5 2伽瑪校正的實(shí)現(xiàn) 本文采用較科學(xué)的y校正處理技術(shù),對(duì)數(shù)字三基色視頻信號(hào)分別進(jìn)行數(shù)字y校正(也可以對(duì)模擬三基色視頻信號(hào)分別進(jìn)行y校正)。在完成v校正的同時(shí),并不損失灰度層次,使全彩色顯示屏圖像更鮮艷,更逼真,更清晰。 某單色光y調(diào)整過程如圖4所示,其

7、他二色與此相同。以單色光v調(diào)整為例:adsp-21160首先根據(jù)外部提供的一組控制信號(hào),進(jìn)行第一次查表,得到y(tǒng)調(diào)整系數(shù)(y值)。然后根據(jù)該y值和輸入的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行第二次查表,得到經(jīng)校正后的顯示數(shù)據(jù)。第一次查表的y值是通過外部的控制信號(hào)輸入到控制模塊進(jìn)行第一次查表得到的。8位顯示數(shù)據(jù)信號(hào)可查表數(shù)字0255種灰度級(jí)顯示數(shù)據(jù)(y校正后)。 3圖像優(yōu)化 為了提高圖像質(zhì)量,adsp-21160內(nèi)部還設(shè)計(jì)了圖像效果優(yōu)化及特技模塊,許多在模擬處理中無法進(jìn)行的工作可以在數(shù)字處理中進(jìn)行,例如,二維數(shù)字濾波、輪廓校正,細(xì)節(jié)補(bǔ)償頻率微調(diào)、準(zhǔn)確的彩色矩陣(線性矩陣電路),黑斑校正、g校正、孔闌校正、增益調(diào)整、黑電平控

8、制及雜散光補(bǔ)償、對(duì)比度調(diào)節(jié)等,這些處理都提高了圖像質(zhì)量。 數(shù)字特技是對(duì)視頻信號(hào)本身進(jìn)行尺寸、位置變化和亮,色信號(hào)變化的數(shù)字化處理,它能使圖像變成各種形狀,在屏幕上任意放縮,旋轉(zhuǎn)等,這些是模擬特技無法實(shí)現(xiàn)的。還可以設(shè)計(jì)濾波器來濾除一些干擾信號(hào)和噪聲信號(hào)等,使圖像的清晰度更高,更好地再現(xiàn)原始圖像。所有的信號(hào)和數(shù)據(jù)都是存儲(chǔ)在dsp內(nèi)部,由它內(nèi)部產(chǎn)生的時(shí)鐘模塊和控制模塊實(shí)現(xiàn)的。 4時(shí)基校正及系統(tǒng)控制 由于adsp-21160內(nèi)部各個(gè)模塊的功能和處理時(shí)間不同,各模塊之間存在一定延時(shí),故需要進(jìn)行數(shù)字時(shí)基校正,使存儲(chǔ)器最終輸出的數(shù)據(jù)能嚴(yán)格對(duì)齊,而不會(huì)出現(xiàn)信息的重疊或不連續(xù)。數(shù)字時(shí)基校正主要用于校正視頻信號(hào)中

9、的行,場同步信號(hào)的時(shí)基誤差。首先,將被校正的信號(hào)以它的時(shí)基信號(hào)為基準(zhǔn)寫入存儲(chǔ)器,然后,以tft-lcd的時(shí)基信號(hào)為基準(zhǔn)讀出,即可得到時(shí)基誤差較小的視頻信號(hào)。同時(shí)它還附加了其他功能,可以對(duì)視頻信號(hào)的色度、亮度、飽和度進(jìn)行調(diào)節(jié),同時(shí)對(duì)行、場相位、負(fù)載波相位進(jìn)行調(diào)節(jié),并具有時(shí)鐘臺(tái)標(biāo)的功能。 控制模塊主要負(fù)責(zé)控制時(shí)序驅(qū)動(dòng)電路以和操作各功能模塊,如顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的管理和操作,負(fù)責(zé)將顯示數(shù)據(jù)和指令參數(shù)傳輸?shù)轿?負(fù)責(zé)將參數(shù)寄存器的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的顯示功能邏輯。內(nèi)部的信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生控制信號(hào)及地址,根據(jù)水平和垂直顯示及消隱計(jì)數(shù)器的值產(chǎn)生控制信號(hào)。此外,它還可以接收外部控制信號(hào),以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互,從而使該電路的功能

10、更加強(qiáng)大,更加靈活。 此外,adsp21160的內(nèi)部還設(shè)計(jì)了i2c總線控制模塊,模擬fc總線的工作,為外部的具有i2c接口的器件提供sclk(串行時(shí)鐘信號(hào))和sda(雙向串行數(shù)據(jù)信號(hào))。模擬i2c工作狀態(tài)如圖5和圖6所示。 540)this.width=540” vspace=5 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn) 在軟件設(shè)計(jì)如圖7所示,采用matlab軟件計(jì)算出校正值,并以查找表的文件形式存儲(chǔ),供時(shí)序的調(diào)用。系統(tǒng)上電 540)this.width=540” align=left vspace=5 開始,首先要完成adsp-21160的一系列寄存器的設(shè)置,以使dsp能正確有效地工作。當(dāng)adsp-21160接收到有效

11、的視頻信號(hào)以后,根據(jù)外部控制信息確定y值。為適應(yīng)不同tft-lcd屏對(duì)視頻信號(hào)的顯示,系統(tǒng)可以通過調(diào)整y值,以調(diào)節(jié)顯示效果到最佳。再如圖4所示,對(duì)先前預(yù)存的文件進(jìn)行查表,得到所需的矯正后的值,然后暫存等待下一步處理。系統(tǒng)還可以根據(jù)視頻信號(hào)特點(diǎn)和用戶需要完成一些圖像的優(yōu)化和特技,如二維數(shù)字濾波、輪廓校正、增益調(diào)整、對(duì)比度調(diào)節(jié)等。這些操作可由用戶需求選擇性使用。利用adsp-21160還可以實(shí)現(xiàn)圖像翻轉(zhuǎn)、停滯等特技。最后進(jìn)行數(shù)字時(shí)基校正,主要用于校正視頻信號(hào)中的行、場同步信號(hào)的時(shí)基誤差,使存儲(chǔ)器最終輸出的數(shù)據(jù)能嚴(yán)格對(duì)齊,而不會(huì)出現(xiàn)信息的重疊或不連續(xù)。除了以上所述的主要功能以外,adsp-21160還根據(jù)時(shí)序控制信號(hào),為灰度電壓產(chǎn)生電路和tft-lcd屏提供必要的控制信號(hào)。另外,adsp-21160還能設(shè)置驅(qū)動(dòng)通用i/o腳配置的led燈,顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)。 結(jié)束語 本文介紹了基于adsp-21160的液晶驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。該驅(qū)動(dòng)電路能完成伽馬校正、圖像優(yōu)化及時(shí)基校正等功能,并能提供具有足夠驅(qū)動(dòng)能力的時(shí)序和邏輯控制信號(hào),能驅(qū)動(dòng)大部分的t