AT056TN04液晶屏驅動(dòng)控制器設計

摘要：由于解析度比模擬屏大，玻璃上的線(xiàn)路會(huì )更密，對工藝和背光的成本更高，在對顏色要求不高的工業(yè)儀器儀表領(lǐng)域，低成本的模擬彩色液晶屏已成首選。提出一種FPGA技術(shù)的彩色液晶驅動(dòng)控制器的設計方案，使用硬件描述語(yǔ)言完成液晶時(shí)序和存儲器接口，成功實(shí)現對AT056TN04的8種基本顏色的顯示，既克服單色液晶模塊色彩單調，顏色豐富的數字彩色屏價(jià)格貴的缺點(diǎn)，又具有顯示數據量小、用戶(hù)操作簡(jiǎn)單方便的優(yōu)點(diǎn)。適當調整可以方便應用于其他模擬彩色液晶屏，在工業(yè)儀器儀表中具有較好的應用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：現場(chǎng)可編程邏輯器件；薄膜液晶顯示器；控制器；AT056TN04

為使產(chǎn)品在市場(chǎng)競爭中處于有力地位，在工業(yè)儀器儀表中，單色液晶屏逐漸被彩色屏取代是必然趨勢。由于數字彩色屏的解析度高，玻璃上的線(xiàn)路會(huì )更密，工藝和背光成本比模擬屏會(huì )更高。因此在對顏色要求不高的工業(yè)儀器儀表領(lǐng)域，低成本的模擬屏已成首選。本設計針對在工業(yè)儀表中具有較好應用背景的群創(chuàng )公司TFT模擬液晶屏AT056TN04，采用FPGA技術(shù)實(shí)現其驅動(dòng)控制器設計。

1 顯示存儲器安排
液晶控驅動(dòng)時(shí)序控制器是在系統時(shí)鐘、行同步時(shí)鐘和幀同步時(shí)鐘的控制下循環(huán)地把顯示存儲器中的數據送到液晶屏上，同時(shí)在微處理器的控制下完成顯存數據的更新。為簡(jiǎn)化設計，液晶屏像素的每種顏色均采用1 b量化，可實(shí)現8種基本顏色，電路實(shí)現簡(jiǎn)單。為方便結構安排，液晶屏左上角第一點(diǎn)坐標為(0，0)，右下角坐標為(233，319)。選用64 KB的SRAM作為顯示存儲器，每個(gè)存儲單元表示液晶屏上8個(gè)相鄰像素的一種顏色分量，其中紅色存儲在尾地址為00的單元中，綠色是01，藍色是10。雖浪費尾地址為11的單元，尋址卻十分方便。16位地址線(xiàn)的高8位為行地址，中間6位為列地址，低兩位為顏色地址。

2 液晶驅動(dòng)時(shí)序設計
AT056TN04驅動(dòng)信號中最重要的接口信號分別是：幀開(kāi)始脈沖STV、掃描驅動(dòng)移位時(shí)鐘CKV、掃描驅動(dòng)輸出使能控制OEV、公共電極驅動(dòng)信號Vcom、數據驅動(dòng)輸出使能控制OEH、行掃描開(kāi)始脈沖STH、數據采樣和移位時(shí)鐘CPH。AT056TN04顯示流程如下：首先是幀開(kāi)始信號STV啟動(dòng)一幀數據的顯示，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間OEV由低到高維持tOEV后再由高到低，同時(shí)VCOM發(fā)生跳變，OEH由高到低維持tOEH后再由低到高跳變，經(jīng)過(guò)tDIS1后STH由低到高跳變，維持tSTH后再由高到低跳變，從而啟動(dòng)第一行的顯示。在此期間CKV由低到高維持tCKV后，由高到低。一行顯示完成后，再換下一行顯示，如此重復下去。一幀數據顯示完后，再不斷循環(huán)此過(guò)程，其時(shí)序細節如圖1所示。
圖中所有時(shí)間間隔均為CPH的整數倍，因此用計數器tcph對CPH計數，判斷tcph的值便可產(chǎn)生其他控制信號，同時(shí)保證各路信號同步。各接口信號時(shí)間要求在A(yíng)T056TN04的手冊中已經(jīng)給出，CPH是整個(gè)時(shí)序中最小的單元，其周期為154 ns，誤差不能超過(guò)4 ns。采用13 MHz的有源晶振，時(shí)鐘周期為76．9 ns，對其進(jìn)行2分頻，得到153．8 ns的CPH時(shí)鐘。AT056TN04每幀數據包含256～268行，真正的顯示行數是234行，其中最后的少部分行是不顯示數據的。外部控制器可以在這些不顯示數據的行里對顯示存儲器進(jìn)行讀寫(xiě)操作。本設計的每幀數據顯示行數設定為260行，那么STV就是每隔260行會(huì )產(chǎn)生一個(gè)脈沖，用一個(gè)行計數器th，當tcpvh為260(即一行顯示完)后th加1，以產(chǎn)生STV，STV出現后要延時(shí)tSV(3行)。每行時(shí)間設計為800個(gè)CPH，tcpvh的計數狀態(tài)如圖2所示。