用FPGA實(shí)現DSP與液晶顯示器的快速接口

　　隨著(zhù)器件集成工藝的發(fā)展和Soc器件的出現,現在的數字系統正在越來(lái)越多地采用可編程器件設計。這樣,不僅開(kāi)發(fā)周期短,而且在價(jià)格和使用難易度上也顯示了很大的優(yōu)勢。更為重要的是,還能利用器件的現場(chǎng)可編程特性,根據應用的要求對器件進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置,簡(jiǎn)便易行地完成功能的添加或變化。

　　在高速的數字信號處理系統中,要涉及到大量的計算,為了提高運算速度,正大量使用DSP器件。目前的可編程器件,其時(shí)鐘頻率可以很高,在高速數字信號處理系統中將發(fā)揮越來(lái)越大的作用。因此,DSP+FPGA的方案正越來(lái)越多地被電子工程師們采用。

　　在很多的實(shí)際數字系統中,往往需要良好的用戶(hù)界面,其中LCD是被大量采用的顯示器件。由于LCD是典型的慢速設備（相對于DSP來(lái)講）,在與高速微處理器接口時(shí),會(huì )耗費大量時(shí)間,這在高速系統設計中是不允許的。如果DSP有不太富裕的處理余量,如何利用它對LCD完成控制呢？?jì)H僅在兩者之間加入鎖存器之類(lèi)的簡(jiǎn)單接口電路,往往不能對LCD完成控制。不過(guò),有了FPGA,就可以在不增加成本的情況下,在DSP和LCD之間設計一條雙向的快速通道。

　　1 DSP和LCD的時(shí)序

　　TI公司是DSP在全球的主要供應商,其低價(jià)位的TMS320VC54x系列DSP深受廣大電子工程師的青睞。下面以TMS320VC5416為例介紹DSP的時(shí)序。TMS320VC5416將尋址范圍分為存儲器空間、程序空間和I/O空間。其中,對I/O空間的操作由地址線(xiàn)、數據線(xiàn)和三根信號線(xiàn)IOSTRB、R/W和IS來(lái)完成,其時(shí)序圖如圖1所示。

　　讀操作和寫(xiě)操作由R/W信號線(xiàn)上的高低電平?jīng)Q定。如果不采用外部插入等待周期的方法,僅靠?jì)炔康牡却芷谠O置寄存器,訪(fǎng)問(wèn)外部I/O空間時(shí)最多可以插入14個(gè)等待周期。如果DSP運行在100MHz的主頻上（實(shí)際上TMS320VC16可以運行在最高160MHz的主頻上）,也只有0.14μs。這對于LCD來(lái)說(shuō)來(lái)遠遠不夠的。

　　常見(jiàn)的192×64點(diǎn)陣的LCD（FM19264）實(shí)際上是由3塊獨立的64×64點(diǎn)陣LCD構成的,共享地址線(xiàn)和數據線(xiàn),可由CS1、CS2和CS3分別選中。每小塊LCD都有各自獨立的指令寄存器和數據寄存器,由控制線(xiàn)D/I上的高低電平選擇。數據的鎖存或出現在數據線(xiàn)上由E信號決定。LCD主要控制管腳的功能如表1所示。對LCD寫(xiě)操作的時(shí)序圖如圖2所示。LCD的每次讀寫(xiě)操作最少要1μs。如果能使DSP對LCD的訪(fǎng)問(wèn)象對高速設備訪(fǎng)問(wèn)一樣,就能夠最大限度地減小DSP資源的浪費,并且能夠減少系統的復雜性,這就需要在FPGA中添加一個(gè)DSP與LCD之間的高速雙向通道。