在嵌入式系统中，液晶显示器的使用非常广泛，但大多数液晶控制器效率不高，显示过程必须花费大量时间与其接口，这允许降低控制器性能。MCU性能要求，降低成本和增加MCU选择目前，嵌入式应用的LCD控制器将所有显示存储空间划分为单个空间并且在查看动态图像时必须执行大量备份和屏幕恢复工作。文提供了覆盖显示内容的想法，能够在多个层中显示静态和动态图像，这可以将MCU的工作量减少30％以上，使其成为可能新型LCD控制器非常适合嵌入式应用。LCD; MCU;显示记忆;多层; LCD控制器分类号：TP332文献代码：A文章编号：1009-3044（2008）21-30565-03Conception和实施多层LCD控制器HE芮（信息，沉阳理工大学，沉阳110168学院中国）摘要：液晶显示器广泛应用于嵌入式系统，但许多液晶显示器控制器的性能不是很高，占用了大量的MCU时间。成系统中LCD控制器的MCU将显示存储器作为单个空间。改变动态图像时，这种类型的LCD控制器执行很大一部分。文档提出了一个多层LCD控制器，它将显示内容分成多层，这可以减少超过30％，这使其非常适合嵌入式系统。键词：LCD; MCU;显示内存; LCD控制器LCD（LCD，LCD）具有电磁辐射，图像效果好，数字接口，功耗低，易于集成，可靠性高[2]。
晶显示器越来越多地被使用，并且它们逐渐成为集成应用中的主导。LCD分为超扭曲向列（STN）屏幕和薄膜晶体管（TFT）屏幕。STN，也称为超扭曲向列液晶显示器，是一种无源矩阵LCD器件，具有低功耗和节能的优点，但响应时间较慢在黑暗的环境中定义不佳。膜场效应晶体管TFT是“真彩色”，是有源矩阵液晶显示器之一。可以“主动”控制屏幕上的各个像素，这可以显着改善反应时间。TFT LCD具有亮度好，对比度高，覆盖力强，色彩鲜艳等特点。文提出的多层LCD控制器中使用的LCD屏幕主要是TFT LCD。内置系统应用程序中，通常需要显示具有以下特征的图像：图像具有背景，每次更新时只需更新少量动态元素图像，例如移动应用，游戏应用等。然目前的集成系统LCD控制器可以完全显示上述图像，但在处理过程中必须占用大量的主MCU时间，在外部MCU上施加高性能并具有内存带宽低。受到延误。了弥补这一不足，本文提出将显示器的内容分成几层，然后叠加显示器，并在此基础上设计多层液晶控制器。于上面显示动态图像的思想，MCU只需要改变相关层和动态部分的优先级，这降低了MCU与液晶控制器之间的通信要求。设计基于现场可编程门阵列（FPGA），具有强大的功能，开发过程投资少，周期短，调试方便，隐私性好。非常适合设计这个主题。文首先介绍了LCD和TFT LCD接口协议的原理，第三部分介绍了存储器控制器的选择，第四部分致力于设计和实现的思想。层液晶控制器的实现。真验证：最后，让我们总结一下第5节中LCD控制器的优缺点，并期待该技术的未来发展和应用。LCD及其同步LCD显示器包括LCD屏幕和驱动电路，驱动电路是直接与LCD网络通信的接口。
负责分析外部LCD控制器的显示数据，并将实际控制电压的数据转换成LCD屏幕的每个像素，以直接控制显示的图像。通的TFT液晶屏由定时控制模块和行列控制电路组成，其具体结构如图2所示。步控制器负责接收来自外部液晶控制器的输入信号并产生线路和列驱动器的同步。通过不同的数据条目生成各种同步关系和数据。列驱动器（H驱动器，V驱动器）根据同步和数据生成电压信号，并控制LCD屏幕上每个像素的晶体状态，从而实现液晶屏。
生图像的效果。液晶控制器执行的TFT LCD的接口时序并不复杂，并且分为线扫描，恒温阀芯列扫描和激活处理。素显示。个像素的显示花费一个时钟周期，并且每个像素顺序显示。扫描完成后，执行行同步。成所有行扫描后，执行列同步以完成刷新屏幕像素。体时序如图2所示。储器控制器的实现归功于液晶本身的特性。LCD显示屏应不断刷新显示的图像。新率通常大于60Hz，以防止肉眼闪烁并获得更合适的视觉感知。于具有320X240分辨率的64K彩色LCD，当刷新率为60Hz时，LCD控制器应每秒读取9.216MB的显示存储器数据。以看出，用于存储器接口的液晶控制器的通信带宽要求非常高，特别是当液晶的分辨率增加时，带宽要求成倍增加。此，存储器接口的设计直接决定了液晶控制器的显示性能。
是，高性能存储器控制器的设计非常复杂，超出了本文档的范围。此，在实现过程中，本文档选择可以直接实现DDR2 SDRAM芯片的现有存储器控制器。制方面，对于16位粒度存储接口，数据交换的最大带宽可以达到664 MB / s，完全可以满足LCD控制器的需求。DDR2 SDRAM控制器由国防科技大学计算机科学学院院长邓力设计和实施，其原理和界面简要介绍，以方便后续设计。款DDR2 SDRAM控制器支持全系列DDR2 SDRAM颗粒和标准DIMM组[1]，可减小接口宽度。控制器支持全速率操作，查询，返回操作和数据写入操作，完全流水线化，支持低功耗应用。软件可以自由禁用SDRAM接口的时钟并支持自动更新模式。制器设计简单高效，易于接口，可达到166 MHz以上的时钟频率。制器分为两部分：传输层和物理层，与DDR2 SDRAM粒子接口的物理层，以及与用户连接的传输层。文是关于其传输层的用户界面协议。PLC用户界面的读写时序图如下。制器支持4和8的突发数据长度。体选择取决于用户的配置和粒子的选择.UI查询的数据长度必须兼容具有突发长度以充分利用控制器。现。层液晶控制器的设计和实现从前面的描述可以看出，嵌入式系统的屏幕通常具有以下特征：屏幕具有基本上不动的背景，并且只有少量的每次更新都必须更新动态元素。移动应用，游戏应用等领域。前集成系统中的LCD控制器均以单层模式显示，并且在显示具有上述特征的屏幕时处理过程复杂。过图5的屏幕显示，字符从左向右移动。
于单层液晶控制器，执行显示的过程如下：屏幕上显示的字符占用的背景1;）保存要移动的字符。区域的背景图像;）显示新区域中角色的图像。作完成。于多层液晶控制器，上面的图像可以分为两个背景和字符层（见图6），字符层的优先级高于后层-plan。旦背景图层更新一次，您就不再需要对其进行编辑。
示上述更改时，只能修改字符图层。后执行过程：填充由字符层的透明色的字符占据的屏幕区域;图像显示在新区域中。作完成。以看出，与单层控制器相比，多层液晶控制器将工作负荷降低了至少30％，这显着降低了MCU的性能要求。计多层液晶控制器的一般方案如图7所示。户界面是唯一与用户进行数据交换和配置的端口。接收用户命令，配置内部寄存器，并为读写显示存储器生成访问请求。置信息通过不同的配置寄存器传输到TFT接口和存储器控制接口模块，以控制两个模块的内部操作模式;显示存储器的读写请求用于更新显示存储器或向用户读取存储器的内容。储器控制接口的主要功能是处理来自用户接口和TFT接口的存储器访问请求，以仲裁上述两个源的请求，以选择请求有效发送到存储控制IP，存储IP控制，然后根据请求更新数据。问显示内存或返回从视频内存中读取的数据。存控制IP是第三部分中介绍的DDR2 SDRAM控制器。TFT控制接口是刷新LCD屏幕的主要部件。接收用户界面配置信息和存储器控制接口发送的显示数据。根据配置的要求转换和合并内存数据。后将它们转换为可以直接控制LCD屏幕更新的信号。述设计使用Verilog语言编写源程序，然后从Cadence选择NCVerilog作为函数验证和仿真工具。功能时序符合设计要求。成和实施工具由ISE8.1赛灵思选择并且所选择处理器是的Spartan3串行XA3S200-4PQG208并将结果（不控制器DDR2 SDRAM）：切片的数量：切片触发器6％数量1％4个输入LUT数量：5％相关BIO数量：71％GCLK数量：25％。钟周期：8.350纳秒（频率：119.760兆赫）结论综上所述，在本文提出的多层液晶控制器的设计和实施，基于单层LCD控制器上，允许的显示具有几乎静止不动的背景的动态图像。请求至少可以将MCU的访问流量减少30％以上。层液晶控制器通过划分存储空间和使用多层分层显示方法，提高了用户界面的效率，减少了对主控主处理器的干扰，使其特别适用于嵌入式应用，如手机，掌上电脑，游戏机等应用。应注意，多层液晶控制器的实现方案仍需要优化以减少对用户界面存储器的访问流程，例如通过为填充功能添加透明颜色。形空间，可以进一步减少MCU接口。作量。外，在滚动等的实施，设计不够完善，工作下一阶段，要特别注意的相关方面的发展，上述问题的进一步优化，多层LCD控制器更加完美。
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