LCD的通用驱动电路IP核设计

         可预置数环形计数器可以通过行数控制端N(S0~S5)来控制行扫描电极数，以适应不同规模的LCD屏，根据实际的需要通过向行数控制端N输入不同的数值，来控制具体工作的行数，其它的电极全部置闲。在行驱动时钟信号控制下，逐行扫描，循环往复，直到行数控制端N输入新的数值，再在新数目的行电极进行循环逐行扫描。例如，当外加信号N为“011011”时，扫描电极的数目为27，行扫描驱动子模块在行电极COM0~COM26上产生逐行扫描信号，其它行电极COM27~COM63全部都置为低电平，循环往复，若施加了新的外加信号N为“100011”，扫描电极驱动子模块就在行电极COM0~COM34上产生循环的逐行扫描信号。

       IP 核系统实现

       首先，根据上面对整个系统功能定义和划分及对各个模块的设计，对各功能模块分别用VHDL语言进行建模；其次，在Xilinx公司的FPGA器件上，用其EDA工具ISE进行仿真和综合调试，并优化设计；然后，用VHDL定义顶层模块将各模块连接起来,并进行相应的系统调试和验证；最后，得到一个LCD的驱动电路，具有64个COM(行)和64个SEG(列) 输出，有高速的8位并行MCU接口及串行接口，芯片内含有存储显示数据的RAM，并且可以通过级联控制端CS来进行级联扩展以满足较大的LCD，通过列数控制端M和行数控制端N来适应不同规模的LCD。

       仿真和验证

       本文利用Xilinx公司的仿真软件ISE作为仿真工具，分两步对所设计的IP核进行了验证。首先，本文先对IP核的各个模块(包括内部的子模块)进行了初步的功能验证。然后，参照芯片的工作过程，对整个芯片进行了整体仿真。图3和图4是利用ISE对整个IP核的行和列控制功能进行仿真而得到的仿真结果。图中CLK和CLK1分别是MCU接口模块的数据传输控制时钟和行电极扫描脉冲；M和N分别为列电极与行电极数目选择控制端； CS的低两位和高两位分别为行级联与列级联控制端。

                                                     

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       图3和图4的仿真结果说明：

       1. 当RESET为高电平时，IP核处于初态或清零态；当WRITE为高电平时，IP核处于工作态，可以接收显示数据。

       2. 在时钟CLK的上升沿，MCU通过接口向IP核的RAM并行写入8位显示数据；在时钟CLK1的上升沿，行扫描驱动电极依次输出扫描脉冲，列信号电极会把RAM里的数据从SEG上输出。

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       3. 行数控制端可以改变行扫描的电极数目。当行数选择控制端N为“3E”时，在COM0~COM61输出扫描信号。如图3所示，在第1个行时钟信号时，电极COM61上输出扫描信号，在行 驱动 时钟控制下，逐行递减对行电极进行扫描；第7个行时钟信号时，N变为“22”，扫描信号变成在行电极COM33上输出，逐行递减对COM0~COM33进行逐行扫描。

       4. 列数控制端可以改变列信号的电极数目。当列数选择控制端M为“110”时，SEG电极为48位输出；当M为“010”时，SEG的输出变为16位；当M为“101”，SEG的输出变为40位；当M为“100”，SEG的输出变为32位。本文对该 IP 核的列数控制、行数控制、核间级联等功能分别进行了功能验证，并都通过了验证。此处限于篇幅只介绍了列数与行数控制功能。 

       结语

       本文讨论了一种 LCD 显示驱动芯片IP核的设计,根据自顶向下的设计思想，将芯片进行了层次化功能划分，并对芯片的整体功能进行了验证。在芯片的功能验证中,本文采用了VHDL硬件描述语言对电路的逻辑功能和时序关系进行了仿真验证。该LCD显示驱动器由于采用了参数化设计，具有很好的移植性,可方便地应用于便携式仪器及PDA等有关产品的各种不同规模的平板显示系统应用中。


参考文献
1 李维是、郭强，液晶显示应用技术，电子工业出版社，2000.3
2 Yu-Jung Huang、Chih-Feng Liu，Design of LCD Driver IP for SOC ApplICations，IEEE Asia-PACific Conference on  AdCANced System Integrated Circuits(AP-ASIC2004)，Aug.4-5 2004 ，pp.62-65
3 Tien-Lung and Bergmann，Neil(2003)An interface Methodology fot Retargettable FPGA Peripheral，Proceeding of the International Conference on Engineering of Reconfigrable SystEMS and Alogorithms，June.23-26  2003，pp.167-173

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