基于SA1110的掌上電腦液晶顯示器設計

目前，掌上電腦CPU中比較流行的有MIPS系列、SuperH系列、DragonBall系列以及ARM系列。在操作系統領(lǐng)域，除了部分采用Linux和自行開(kāi)發(fā)的操作系統外，大部分產(chǎn)品采用Palm OS、Windows CE和EPOC操作系統。

　　為了在掌上電腦這一嵌入式系統的主要應用領(lǐng)域中占有一席之地，清華大學(xué)自動(dòng)化系和深圳翔龍公司決定開(kāi)發(fā)具有民族自主知識產(chǎn)權的掌上電腦。這就需要選好和開(kāi)發(fā)出自己的硬件平臺;同時(shí)還要開(kāi)發(fā)自己的嵌入式Linux操作系統;在硬件平臺和操作系統之上，再開(kāi)發(fā)各種具體的應用程序，以滿(mǎn)足特定用戶(hù)的需求。本文介紹的液晶顯示器的設計是整個(gè)系統設計的重要組成部分。

　　1 硬件電路組成

　　基于SA1110微處理器的掌上電腦液晶顯示器的硬件電路如圖1所示。主要由三部分組成：LCD控制器、專(zhuān)用集成電路芯片CPLD和液晶顯示屏LCD。

　　2 SA1110的 LCD控制器

　　SA1110芯片內部集成了LCD控制器，該控制器有三種顯示類(lèi)型

　　·無(wú)源彩色模式:支持3375種彩色每幀允許顯示256種彩色;

　　·有源彩色模式:支持高達65536種彩色(16位);

　　·無(wú)源黑白模式: 支持15級灰度。

　　LCD控制器支持高達1024×1024象素的顯屏。然而在幀存儲器中，由于存儲器的總線(xiàn)寬度、象素編碼數據的大小限制了LCD能驅動(dòng)的顯示屏幕的大小。LCD控制器也支持單屏和雙屏顯示。象素編碼數據存儲在外部存儲器中，LCD的雙通道DMA控制器可根據具體情況把數據裝入一個(gè)5單元(32位長(cháng))的隊列緩沖器中。DMA控制器的一個(gè)通道用于單屏顯示，另一個(gè)用于雙屏顯示。

　　在幀存儲器中，存儲著(zhù)象素編碼數據。LCD控制器將其用作指針去索引一個(gè)256單元12位寬的調色板。黑白調色板4位寬，彩色調色板12位寬。來(lái)自幀存儲器的象素編碼數據(4位)尋址黑白調色板的頂部16單元;8位象素編碼數據可訪(fǎng)問(wèn)調色板中的256單元的任意一個(gè)。在無(wú)源彩色12位象素模式下，彩色象素數據旁路掉彩色調色板并且直接送到LCD的抖動(dòng)邏輯電路。在有源彩色16位象素模式下，彩色象素數據不僅旁路掉彩色調色板，而且旁路掉LCD 的抖動(dòng)邏輯電路，并直接送到LCD的數據管腳。一旦4位或8位的象素編碼數據選定了一個(gè)調色板單元，在這個(gè)單元中被編碼的值就被傳送到抖動(dòng)邏輯電路。抖動(dòng)邏輯電路使用一種空基和時(shí)基算法產(chǎn)生輸出到屏幕的象素數據。抖動(dòng)邏輯促使每一個(gè)象素以不同的速率在每一幀上關(guān)斷，從而給黑白屏產(chǎn)生15級灰度，為彩色屏幕的紅、綠、藍三基色中的每一種都產(chǎn)生15級色度，總計為3375種彩色(每幀可獲得256種彩色)。來(lái)自抖動(dòng)邏輯電路的輸出數據在被輸出到LCD引腳和象素時(shí)鐘驅動(dòng)顯示器之前，被放置在一個(gè)9單元的引腳數據隊列緩沖區內。

　　根據所使用的顯示屏類(lèi)型，可將LCD控制器編程為4位、8位或16位的象素數據引腳。單屏黑白顯示器在每個(gè)象素時(shí)鐘周期內既可以采用4位也可以采用8位的數據引腳去輸出4位或8位的象素。單屏彩色顯示器可以采用8位的數據引腳在每個(gè)象素時(shí)鐘周期內去輸出2~2/3位的象素(8引腳/3種色彩/每個(gè)象素)。LCD控制器也支持雙屏顯示。雙屏顯示促使LCD控制器數據行被分成兩組，一組驅動(dòng)上半屏，另一組驅動(dòng)下半屏。

　　在此方案中選擇了無(wú)源彩色模式。在此模式下，SA1110 LCD控制器的控制過(guò)程如圖2所示。

　　CPLD PZ3128是Philips公司的專(zhuān)用集成芯片。由于手持設備的液晶顯示屏種類(lèi)繁多，各廠(chǎng)家的標準不一致使SA1110的LCD控制器與SHARP公司的3.9寸TFT有源型彩色液晶顯示器在數據格式及顯示時(shí)序上無(wú)法匹配。因此，對CPLD PZ3128編程可為不同數據格式的數據接口進(jìn)行映射為不同類(lèi)型的LCD屏配置專(zhuān)用的ASIC芯片。