AT056TN04液晶屏驱动控制器设计

1、AT056TN04液晶屏驱动控制器设计摘 要 :由于解析度比模拟屏大 ,玻璃上的线路会 更密 ,对工艺和背光的成本更高 ,在对颜色要求不高的 工业仪器仪表领域 ,低成本的模拟彩色液晶屏已成首 选。提出一种FPGA技术的彩色液晶驱动控制器的设 计方案 ,使用硬件描述语言完成液晶时序和存储器接 口，成功实现对AT056TN04的8种基本颜色的显示，既 克服单色液晶模块色彩单调 ,颜色丰富的数字彩色屏 价格贵的缺点 ,又具有显示数据量小、 用户操作简单方 便的优点。适当调整可以方便应用于其他模拟彩色液 晶屏,在工业仪器仪表中具有较好的应用价值。关键词 :现场可编程逻辑器件 ;薄膜液晶显示器 ;控 制

2、器;AT056TN04中图分类号:TN919文献标识码:A 文章编号 :1004-373X(2010)01-193-02Design of LCD Driver Controller for AT056TN04RAO Wengui,YANG Tao,YANG Yang(College of Electronic Information Engineering,South-central University for Nationalities,Wuhan,430074,China)Abstract:Duo to the denser circuit,better workmanship,hig

3、her cost,the low cost color analog screen is preferred in the production of test and measurement equipments.A driving controller based on FPGA for analog screen is designed.It implements the AT056TN04 driving,the refresh of LCD,and external user interface.Simulations and system test results show tha

4、t the design works well in the display of 8 kinds of basic colors.The designed driving overcomes both the monotony of monochrome LCD module and the high price of the real color digital LCD module.By appropriate adjustment,it can be easily applied to other LCD module and can be widely used in the ind

5、ustrial instrumentations.Keywords:FPGA;TFT-LCD;controller;AT056TN04 为使产品在市场竞争中处于有力地位 ,在工业仪 器仪表中 ,单色液晶屏逐渐被彩色屏取代是必然趋势 1,2。由于数字彩色屏的解析度高 ,玻璃上的线路会更 密3-5,工艺和背光成本比模拟屏会更高。因此在对颜 色要求不高的工业仪器仪表领域 ,低成本的模拟屏已 成首选。本设计针对在工业仪表中具有较好应用背景的群创公司TFT模拟液晶屏AT056TN04采用FPGA技 术实现其驱动控制器设计。1 显示存储器安排液晶控驱动时序控制器是在系统时钟、行同步时 钟和帧同步时钟的控制

6、下循环地把显示存储器中的数 据送到液晶屏上 6,7,同时在微处理器的控制下完成 显存数据的更新 8,9。为简化设计 ,液晶屏像素的每种 颜色均采用1 b量化,可实现8种基本颜色，电路实现简 单。为方便结构安排 ,液晶屏左上角第一点坐标为 (0,0), 右下角坐标为(233,319)。选用64 KB的SRAM作为显 示存储器 ,每个存储单元表示液晶屏上 8个相邻像素的 一种颜色分量 ,其中红色存储在尾地址为 00的单元中, 绿色是 01,蓝色是 10。虽浪费尾地址为 11的单元,寻址 却十分方便。 1 6位地址线的高 8位为行地址,中间 6 位为列地址 ,低两位为颜色地址。2 液晶驱动时序设计A

7、T056TN04驱动信号10中最重要的接口信号分 别是:帧开始脉冲STV扫描驱动移位时钟CKV扫描 驱动输出使能控制OEV公共电极驱动信号Vcom、数 据驱动输出使能控制OEH行扫描开始脉冲STH数 据采样和移位时钟CPH AT056TN04显示流程如下：首 先是帧开始信号STV启动一帧数据的显示，经过一段时 间OEV由低到高维持tOEV后再由高到低，同时VCOM 发生跳变,OEH由高到低维持tOEH后再由低到高跳变, 经过tDISI后STH由低到高跳变，维持tSTH后再由高到 低跳变，从而启动第一行的显示。在此期间CKV由低到 高维持tCKV后,由高到低。一行显示完成后，再换下一 行显示 ，

8、如此重复下去。一帧数据显示完后 ，再不断循环 此过程 ，其时序细节如图 1 所示。图中所有时间间隔均为CPH的整数倍，因此用计 数器tcph对CPH计数，判断tcph的值便可产生其他控 制信号，同时保证各路信号同步。 各接口信号时间要求 在AT056TN04的手册中已经给出，CPH是整个时序中最 小的单元，其周期为154 ns误差不能超过4 ns。采用13 MHz的有源晶振，时钟周期为76.9 ns对其进行2分频, 得到153.8 ns的CPH时钟。AT056TN04每帧数据包含 256268行，真正的显示行数是234行,其中最后的少 部分行是不显示数据的。外部控制器可以在这些不显 示数据的行

9、里对显示存储器进行读写操作。本设计的 每帧数据显示行数设定为260行，那么STV就是每隔260 行会产生一个脉冲 ,用一个行计数器 th, 当 tcph 为 260（即一行显示完）后 th加1,以产生STV,STV出现后要 延时tSV（3行）。每行时间设计为800个CPH,tcph的计 数状态如图 2 所示。图 1 扫描驱动信号时间细节要求图2 tcph的计数状态图3 液晶屏刷新模块设计AT056TN04配置为从左到右从上到下的扫描方式, 每次读入存储8个点的三色信息（3 B）每个CPH时钟下 RGB三字节数据同时向左移动一位，在PFGA的RGB输 出脚接4.7 kQ的上拉电阻到5 V电源产生

10、VR,VG,VB 信号驱动液晶屏。 在 RAM 读写控制模块和时序模块的 作用下控制器将显示 RAM 中的图像数据循环的送到 液晶屏上显示。使用计数器th和tcph就可以方便产 生地址，从而实现对RAM的读写操作。其中th值作为 行地址用，tcph9:4作为列地址,tcph1:0作为颜色地址。在Quartus U中的仿真结果如图3,图4所示其 中图 3是换行时的各信号的波形 ,图 4是换帧时各信号 的波形。从结果可以看出 ,波形完全满足设计要求。图 3 换行时序图 4 换帧时序4 结语在合理的存储器安排和行列计数器设计基础上 , 巧妙地完成液晶时序控制和显示存储器数据的读写 , 实现对AT05

11、6TN04的8种基本颜色的显示控制。由于 采用FPGA设计,稍加修改便能以软核的形式应用于其 他液晶模块 ,克服了单色液晶模块色彩单调 ,而颜色丰 富的数字彩色屏价格贵的缺点。对颜色要求不高的工 业仪器仪表中具有一定的应用价值。参考文献1 张蓬鹤 ,米德伟 .图形点阵式液晶显示器MSP-G320240在高速处理器DSP中的应用J.国外电子 元器件 ,2004(2):31-33.2 张义磊 ARM芯片S3C2410驱动TFT-LC啲研究 J.液晶与显示，2005,20(1):61-66.3 JayKim白光LED背光电源J.今日电子,2002(4) :27-28.4 郑毅夫白光LED封装工艺对其性能的影响J. 现代显示 ,2008(5):60-63.5 Philip Bos显示器的快速响应液晶效应J.现代 显示,2008(4):27-28.6 盛磊,徐科军 .液晶显示驱动板的设计与实现 J. 电视技术 ,2005(2):53-55.7 黄丽薇，喻强王静.基于CPLD的双屏结构液晶 控制器的研究与设计J.微计算机信息, 2006 ,