本文將說(shuō)明高性能LCDIP的模塊化設計概念(如圖一)。FTLCDC200 通過(guò)跟SoC內部總線(xiàn)通信,把圖像數據從讀到TFT顯示屏。CPU來(lái)控制整個(gè)系統的初始化與數據的流向,包括每個(gè)控制器內部的配置寄存器、更新中幀緩存區的內容。通過(guò)傳遞輔助端口輸出的數據流,這套系統還可以為電視相關(guān)的終端提供視頻信號,這需要另外搭配TV 編碼器與三通道視頻DAC才能實(shí)現與TV的連接。
  
AHB 接口模塊的設計概念

AHB 接口可以分為兩個(gè)部分:一個(gè)是AHB 從接口,另一個(gè)是AHB 主接口。AHB 從 接口連接FTLCD200和AMBA AHB總線(xiàn),并且允許系統中的AHB主接口的讀寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn),此時(shí)AHB只能進(jìn)行OK的響應和字(WORD)位寬的傳輸。AHB 主接口可以把幀緩沖區中的圖像數據取出后放入到LCD控制器的中。AHB接口可以處理長(cháng)度不確定的字符串,也能夠在處理出錯的時(shí)候發(fā)出主接口出錯斷言。當一個(gè)重試的應答收到后,第二次操作將開(kāi)始被處理。

控制器和模塊的設計概念

數據被AHB主接口從外都存儲器讀取后會(huì )被放入FIFO。除了YCbCr420模式下,其他模式都只需要一個(gè)控制器/FIFO。Y、Cb、Cr需要有三個(gè)單獨的通道,因為每一個(gè)會(huì )放于不同的存儲單元。FIFO為32-bit位寬,深度則是可配置的。FIFO的輸入端連接在A(yíng)HB 主接口的輸出端;FIFO的輸出端則被連接到了像素數據解包控制器。如果總線(xiàn)不能提供給像素流足夠的帶寬,那么一些圖像就會(huì )出現失真現象。因此,FIFO控制器會(huì )提供一個(gè)稱(chēng)為“欠運行中斷”的信號,來(lái)通知微控制器解決總線(xiàn)阻塞的問(wèn)題。

基于A(yíng)HB接口的高性能LCD控制器IP設計

圖1 FTLCDC200的模組化方塊圖



像素數據解包

存儲在FIFO中的數據都是32-bit,但可以按照不同的格式打包,如24位、16位、8位、4位、2位和1位,這取決于像素格式的設定。當處于YCbCr420 和YcbCr422模式,像素格式是預先設定的且不能修改。根據操作模式,像素數據可以被用來(lái)對調色板RAM區進(jìn)行尋址,或者構成初始的色彩值而被直接應用到LCD的面板上。下面的表格有一個(gè)例子來(lái)描述數據包的格式。FLCD200 提供了1位, 2位, 4位, 8位, 16位, 和24位BPP(每像素比特數),并且支持以下幾種格式:大端(也稱(chēng)為大尾)字節和大端像素、小端(也稱(chēng)為小尾)字節和大端像素、小端字節和小端像素。

數據模式

一、 原始的RGB模式

這種模式下有兩個(gè)類(lèi)型:16bpp和24bpp,每一種都適用于初始數據RGB模式。數據流不需要任何處理,但必須根據不同的LCD面板的分辨率進(jìn)行排序。

二、 YCbCr422模式

該模式中只允許16bpp。

三、 YCbCr420模式

該模式中只允許8bpp。Y,Cb,Cr每個(gè)分量都被放到單獨的存儲單元中。這三個(gè)圖像幀緩沖區的基地址在寄存器中都可以單獨配置。當YCbCr420數據從各自的FIFO中被讀出后,必須在行數據消失之前生成色度值。行緩沖器里面存儲著(zhù)以前的數據,經(jīng)過(guò)垂直插值后,可以得到缺失的色度值。這樣就可以把YCbCr420轉換成YCbCr422,然后輸出數據流,進(jìn)行下一步的處理。

四、 RGB調色板模式

為了加強應用的靈活性,本控制器提供了“重新映射”的操作模式。該技術(shù)可以讓我們能夠在色彩的豐富度和存儲器帶寬兩個(gè)選擇之間進(jìn)行切換。有四種類(lèi)型可以選擇:8、4、2、1bpp。調色板存儲器里面存儲著(zhù)一個(gè)查找表,用來(lái)重新生成所需要的RGB各個(gè)分量。因為物理上它的容量為128x32位,因此調色板存儲器最多可以保留256x16位的色彩值。從輸入FIFO而來(lái)的像素數據被用來(lái)對一個(gè)獨立的調色板單元進(jìn)行尋址。1位像素數據可以尋址到最前端的兩個(gè)存儲空間,2位的像素數據可以尋址最前端的4個(gè)存儲空間,4位的可以尋到最前端的16個(gè)存儲空間。8位的可以尋遍整個(gè)256個(gè)存儲空間。在16位和24位的模式下調色板存儲器不被使用,通過(guò)配置可以把它去除以減小硬件開(kāi)銷(xiāo)。

顏色管理

顏色管理模塊完成圖像增強功能,它可以使圖像看起來(lái)更清晰,該模塊的主要功能如下:

1、 對比度控制

該功能可以使圖像亮的區域更亮,暗的區域更暗。該模塊通過(guò)選出屏幕上需要處理區域的顏色,然后進(jìn)行對比度計算后,再顯示在屏幕上,來(lái)實(shí)現整個(gè)對比度處理過(guò)程。

2、 亮度控制

整個(gè)屏幕對被調節得更亮或者更暗。

3、 銳化

銳化能夠畫(huà)面的邊緣更加清晰。

4、 色調和飽和度

FTLCDC200能提供更大的靈活性,讓用戶(hù)根據自己的愛(ài)好來(lái)調節圖像的色調和飽和度。

5、 伽瑪校正

伽瑪校正模塊通過(guò)對伽瑪曲線(xiàn)的修正來(lái)完成對TFT 液晶面板特性的補償。三通道的伽瑪校正能夠對RGB的三種顏色單獨進(jìn)行調整。

6、 抖動(dòng)控制

當像素為8位深度時(shí),而每個(gè)顏色分量的解析度卻有6位或者5位的時(shí)候,可配置的抖動(dòng)控制可以使圖像看起來(lái)更加平滑。

圖像控制

一、 畫(huà)中畫(huà)(PIP)

FTLCDC200能夠支持兩個(gè)PIP畫(huà)面。加上主畫(huà)面,在一塊顯示面板上用戶(hù)最多可以看到三個(gè)畫(huà)面。PIP畫(huà)面的尺寸最大能夠放大到主畫(huà)面的大小。一個(gè)4位的可配置透明度控制使得三個(gè)畫(huà)面可以更加容易的重疊(overlay)。當透明功能被啟用,直接存儲器訪(fǎng)問(wèn)(DMA)必須讀入所有需要進(jìn)行重疊的像素。AHB的帶寬就是三個(gè)畫(huà)面所有像素的總和。當PIP啟動(dòng),所有的畫(huà)面只能為以下的某種格式:RGB888, RGB565, RGB555, RGB444, 或者YCbCr422.

FTLCDC200的帶寬需求能夠用以下的公式來(lái)計算(除了PIP之外的任何功能) :

水平輸入分辨率x垂直輸入分辨率x幀刷新率x bpp x 1.2 (仲裁) / 帶寬當使用PIP功能, 帶寬的評估如下:

imag0的帶寬+image1的帶寬+img2的帶寬


二、 多畫(huà)面(POP)

FTLCDC200能夠合并四個(gè)四分之一大小的畫(huà)面到一個(gè)屏幕上。其中每個(gè)畫(huà)面的大小都被限制在四分之一屏幕大小。四畫(huà)面的每一個(gè)圖像通道,FTLCDC200都能夠把原圖像進(jìn)行“1/2 X 1/2”的圖像縮小。當POP模式啟動(dòng)后,所有的四個(gè)畫(huà)面都只能是以下的某種格式:RGB888, RGB565, RGB555, RGB444或YCbCr422。事實(shí)上在PIP或POP模式下,所用到的圖像格式必須是同一種, 而且必須是RGB888, RGB565, RGB555, RGB444或 YCbCr422里面的一種。

1.要實(shí)現PIP功能(2幅圖),不能1幅RGB888,另外1幅是YCbCr422模式。

2.要實(shí)現PIP或POP模式,不能輸入YUV420格式的圖像。


復雜OSD模塊的設計概念

一、 OSD ROM/RAM 接口

該模塊包含了一些多路選擇器,他會(huì )從OSD控制單元模塊輸出ROM/RAM的地址總線(xiàn)。目前OSD能夠支持的字符存儲容量為512個(gè),每一個(gè)由12位組成。OSD的屬性隨機存儲器也支持512個(gè)字符的容量,不同的是每一個(gè)由18位組成。

二、 OSD 控制單元


該模塊是OSD的核心單元。它包含像素/行計數器、OSD窗口地址控制、兩個(gè)有限狀態(tài)機——用來(lái)控制對字符和屬性存儲器的訪(fǎng)問(wèn)。

三、 OSD 混效器

該模塊的作用是計算OSD字符或者某些窗口特殊操作,譬如OSD窗口透明、字符縮放、字符加邊框/陰影和窗口加邊框/陰影特效。出現這些操作時(shí),有標志位會(huì )注明當前使用的窗口、窗口特效、字符和字符特效中的哪些指令,OSD 混效器會(huì )根據這標志來(lái)選擇合適的調色板。

四、 OSD 調色板

根據寄存器的設置,OSD 調色板模塊輸出經(jīng)過(guò)映射后的前景色、背景色、窗口邊框色、窗口陰影色、字符邊框色、字符陰影色。

特別強調這里的簡(jiǎn)單?OSD 功能只支持一層重疊。復雜OSD 功能 可以支持四層OSD 并且可以配置層數。

Scalar模塊的設計概念

圖2為Scalar 模塊的方塊圖,以下就其各個(gè)子模塊作介紹, 這里的設計特點(diǎn)在只是用了(1024+2048)x24大小的行緩沖區, 大幅減小了IP的面積。

一、 濾波器

這是個(gè)128抽頭的濾波器,使用線(xiàn)性插值算法來(lái)對水平方向的像素數據進(jìn)行

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