基于FPGA的液晶显示接口设计

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基于FPGA液晶显示器接口设计

ＯＭＣＪ液晶显示器【内含Ｇ３２１ｘ６点阵１】Ｂ２１６１国标一级简体汉字和ＡＣＩｘＳＩ８点阵英文字库，８输入区位码或ＡＣＩ即可实现文本显示。同时为ＳＩ码它用户提供位点阵和字节点阵两种图形显示功能，用户可在指定的屏幕位置上以位为单位或以字节为单位进行图形显示。ＯＭ２８模块显示屏幕点阵ＣＪｘ
示器忙时ｂｓｕｙ为高电平，请求信号ｒｅ为低电ｑ则
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收稿日期：０８６＿５２０ —Ｏ＿２
作者简介：赖义汉（６一１８９
研究。
）男，，福建龙岩人，副教授，州大学在职硕士研究生，福主要从事电子技术及ＥＡ技术教学Ｄ
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命令，２为３节命令，其余为单字节命令。ＸＦ字Ｘ，ＹＹ为屏幕坐标值，Ｑ，Ｑｗｗ为Ｇ２１Ｂ３２汉字区位
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Ｄｅｅｅ０８ｃｍｂｒ２０Ｖ１６Ｎｏ６ｏ．２．
第２６卷第６期
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＯＮＧＹＡＮＩＵＮＶＥＲＩＹＳＴ
基子ＦＧ液晶显示器接口设计ＰＡ
赖义汉，傅智河，张卫平
码，Ｓ为ＡＣＩＡＳＩ字符代码，Ｔ为字节像素值。Ｂ

基于FPGA的TFT大屏幕液晶显示控制器设计

文章编号：１００１ —２２６５（２０１４）０３— ００１３～０３
ＤＯＩ：１０．１３４６２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｍｍｔａｍｔ．２０１４．０３．００４
基于ＦＰＧＡ的ＴＦＴ大屏幕液晶显示控制器设计水
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕａＺｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ
大大的减轻ＡＲＭ的数据处理负担。同时针对由于显示所需显存容量大，而ＳＲＡＭ价格高昂的问题，采用单片ＳＤＡＲＭ读写切换控制的功能，大大的减少了成本开支，并且已经成功应用于嵌入式系统。
ＴｒａｎｓｉｓｔｏｒＬｉｇｈｔ・ｅｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）ｓｃｒｅｅｎｉｓａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄｂｙＦＰＧＡ，ｗｈｉｃｈＣｎａｇｒｅａｔｌｙｒｅｄｕｃｅｈｅｔｂｕｒｄｅｎｏｎ
第３期
２０１４年３月
组合机床与自动化加工技术
ＭｏｄｕｌａｒＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆ＡｕｔｏｍａｔｉｃＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅ

采用FPGA方案的数字显示系统设计

采用FPGA方案的数字显示系统设计FPGA是一种快速有效的开发平台，可加快开发周期，原因在于其拥有灵活的架构、先进的处理技术、强有力的软件综合技术及丰富的IP 库，可提供最完整的系统集成解决方案。

本文以Virtex-II系列PlatformFPGA为例，说明采用FPGA方案进行数字显示系统设计所具有的灵活、快速和低成本等特性。

系统级芯片(SoC)解决方案被誉为半导体业最重要的发展之一，目前，从数字手机和数字电视等消费类电子产品到高端通信LAN/WAN 设备中，这一器件随处可见。

过去，为了创建此类嵌入式系统，设计工程师不得不在处理器、逻辑单元和存储器等三种硬件中进行选择，而现在这些器件已合并为单一的SoC解决方案。

ASIC在器件成本、尺寸和性能上颇具优势;而FPGA则在上市时间、建模时间及升级能力上稍胜一筹，这些是权衡设计中FPGA和ASIC 取舍的基本依据。

与ASIC相比，FPGA最大的不同在于它采用了大量的晶体管和内部互联来实现编程。

由于ASIC所用的晶体管数较少，因此就这一方面而言，ASIC的器件成本通常比FPGA要低。

不过，根据摩尔定律所述，FPGA和ASIC在密度、性能及器件成本上的差距正逐渐缩小。

如图1所示，芯片内连技术，如采用更多金属层及铜连线，有助于缩小FPGA和ASIC之间的成本、密度及性能差距。

此外，在计算基于ASIC或FPGA的SoC成本时，除了生产成本外，设计开发所需的时间和经费也是一项重要的考虑因素。

Xilinx的可编程逻辑器件的发展过程。

FPGA最初仅提供简单的逻辑解决方案组合，然后发展为PlatformsFPGA，在功能及总成本上均为系统结构设计工程师提供了极大价值。

现在，从网络设备到高端消费类器件，FPGA均开始了大批量生产。

下面以PlatformFPGA方案为例，说明基于FPGA的SoC方案的特点。

PlatformFPGA解决方案A.PlatformFPGA模型以因特网、无线、全球化及个人通信为代表的信息化时代要求设备生产商在标准通信系统中增加数据率及通道数，以支持视频流、音频流及数据流。

基于FPGA的液晶显示接口设计

应用越来越广泛。
口ＲＭ等。在本液晶显示接口电路Ａ
中，ＥＢ主要用宏功能模块实现片上Ａ
系统硬件故计
本方案采用的ＦＧＰＡ为Ａｅａ司ｈｒ公
的ＡＥＫ０片。它可提供系统的ＣＸ１３芯时钟及读写控制。ＡＣＸ系列的ＦＧＥＰＡ由逻辑阵列块ＬＢ（ｇｃｒａｌｃ）Ａ１ｉａｒｙｂｏｋ、ｏ
５６
电子元器件盔用２０．０６７
．ｎｃｔＤ
维普资讯
内的数据可直接显示， “” 为显示，格式如下：ｌ
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行显示。示驱动控制器。这类图形液晶显示模嵌入式阵列块ＥＡＢ（ｍｅｄｄａｒｙｅｂｄｅｒａ块的规模为３行。本文用到的液晶模ｂｏｋ、快速互连以及１２由于所用的图形点阵液晶块内置ｌｃ）０单元构成。块Ｃ２３即是内置ＳＤ１２液晶每个逻辑阵列块包含８逻辑单元Ｌ有ＳＤ１２控制器，所以，其电路特Ｍ１２２Ｅ５０的Ｅ５０个Ｅ
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显示存储器的第ｌ３行。～２（）显示开／设置（ｉｌＮ６关ＤｓａＯ／ｐｙ
格式１１１０１ｏＥＨｌ００Ｏ２ ◆ 接口总线时序可适配８８系列ｌ００

基于FPGA的接口转换_MiPi转HDMI

基于FPGA的接口转换—MiPi转HDMI关注&交流课程目标：•解析CSI转HDMI的设计流程1）从DPHY输出并行流中提取有效数据；2）CSI数据流结构；3）视频流信号缓冲；4）TMDS编码串行输出；目录CONTENTSCSI2接口1HDMI输出接口2帧缓冲与系统设计3C O N T E N T SCSI2接口01CSI连接链路及接收层级定义Lane control captureDATA IDENTIFIERP74P84P88P96图像帧格式CSI2 接收框图02HDMI输出接口RGB2DVITMD编码流程帧缓冲与系统框图03帧缓冲1、MiPi接口输出数据率和MiPi接口跑的数据率相关，与vesa等显示协议定义的像素时钟的频率没有直接联系。

MiPi与HDMI之间时钟域不一致；2、从MiPi数据流结构可得知解析出的数据是以帧为单位，提取相应每行的有效数据；在HDMI输出需要有显示标准的行场同步信号，故接口转换中需要重建显示同步时序；帧缓冲功能结构帧缓冲视频流时序I_vin0_de 在一行内必须连续，不支持一行内DE 不连续。

系统设计功能模块框图Sensor_configD-PHY Lane ControlcaptureLane MergingPixel fomatcontrolFrame BufferDDR SDRAMControlHDMI outTimint GenHDMI outDDR3Sensor HDMI。

基于FPGA的LED显示屏控制方案

基于FPGA的LED显示屏控制方案概述随着需求的增加，许多电子设备和系统需要具有更高的性能，并且需要更高效的数据处理。

这些设备和系统需要实现更多的功能，需要数据存储更可靠，并需要更快速地处理数据。

现在有许多解决方案，其中包括基于FPGA的解决方案。

本文将讨论基于FPGA的LED显示屏控制方案。

FPGA概述FPGA是一种可编程逻辑门阵列（PLA），其在电子领域有着广泛应用。

与传统的ASIC（特定应用集成电路）不同，FPGA具有可编程的门电路。

因此，FPGA的功能可以在设计时通过编程进行定制化。

FPGA的应用范围很广泛，包括通信、计算机、嵌入式系统等等。

LED显示屏概述LED显示屏主要由LED点阵组成，其在各种场合都有广泛的应用。

例如：室内的广告牌、室外的公告牌、舞台背景幕等等。

在这些应用中，LED显示屏可以显示图像、文字和动态影像等各种内容。

此外，LED显示屏也可以用于显示环境温度、湿度或其他各种数据。

基于FPGA的LED显示屏控制方案基于FPGA的LED显示屏控制方案可用于设计各种LED显示屏，下面是实现这个目标的基本步骤：1. FPGA系统设计FPGA系统模块化设计需要采用标准的设计方法，使用VHDL或Verilog HDL等基本的设计语言，进行逻辑功能的实现。

通常这些模块包括时钟模块、程序存储模块、输入输出模块、控制器模块等。

2. 帧控制器设计基于FPGA的LED显示屏需要一个单独的控制器模块来完成任务。

FPGA的设计人员需要设计此控制器模块。

在控制器中，我们可以采用一种帧的高速重复显示，这可以使用同一模块来完成大部分图像操作。

3. 显示控制器设计显示控制器用于执行具体的显示功能，在LED驱动器下进行控制，并为数据的输出提供信号。

例如，如果我们要做一个汽车行车记录仪，我们可以将控制器模块中的显存用于存储数据，该数据将由LED显示模块驱动。

4. 驱动器设计LED驱动器是一个必要的模块，它用于将信号转换为LED点阵中的亮度（即灰度）控制。

基于FPGA的DVI HDMI接口设计

在过去几年中，具有高清晰度视频显示器的一些产品大幅度增加。

高清晰度视频显示器被集成在这些产品的内部，或者放在产品的外面。

原始设备制造商正在期望能够利用标准的平板显示器及接口技术来降低产品的成本，并提供长期的解决方案。

设计界面对着这种挑战，并继续实施低成本平板显示器驱动器，在接口的后端中提供专用化和增值的功能。

在消费市场上，平板显示技术的增长有助于统一接口选择和降低成本。

尽管首个高清晰度显示器使用了模拟分量视频接口(YCrCb)，数字技术，诸如数字视频接口(DVI)和高清晰度多媒体接口(HDMI)已经取代了大多数模拟接口。

庭影院市场爆炸式的增长需要更新DVI标准。

然而，需要一个庞大连接器的DVI接口限制了对数字版权管理(DRM)的支持，且缺少对单声道或多声道音频的支持。

为满足演变的HDMI标准要求，它使用相同的如DVI这样的基本信号传输，支持较小的连接器，以及更大带宽(1080p分辨率)、DRM和8个通道的多格式音频。

基于在平板领域中占主导地位的DVI和HDMI协议，原始设备制造商正在越来越多地追求他们自己的集成一种或两种技术的产品开发。

DVI 和HDMI标准HDMI规范可以传输和接收未压缩的数字流的音频/视频标准。

它可以将视频和多声道音频组合至单一的数字连接，节省了多条线路连接及相关成本。

对于没有音频要求的1080i分辨率显示，HDMI信号传输与DVI是向下兼容的。

DVI和HDMI是基于称为最小化传输差分信号(T M D S)的信号传输技术。

T M D S也有类似CML的物理信号传输电平(电流模式逻辑)。

图1给出了简化的HDMI链路框图。

图1：简化的HDMI链路框图。

HDMI接口是一种带有三个T M D S通道的屏蔽电缆。

默认配置是RGB ，每个通道传送一种颜色。

与DVI不同，HDMI支持亮度及色度的分量(YCbCr 4:4:4和4:2:2)，并通过3个T M D S链路，支持多达8个音频通道。

液晶显示电路

4-78 以FPGA为核心的液晶显示电路设计与实现龙燕李剑峰曹科峰曹宁翔与专用集成电路相比，可编程逻辑器件(FPGA)芯片具有高灵活性、快速定制性等优点，扩展性强；而液晶器件的工作电压低、功耗低、显示信息量大、可以显示复杂的文字及图形。

因此，将两者结合起来实现功能、工作方式可修改的液晶显示器有着积极的意义。

文中介绍了采用大规模可编程逻辑器件设计与实现液晶显示电路的一种新方法。

设计了以FPGA为核心的液晶显示、控制硬件电路和基于硬件描述语言(VHDL)的各功能模块，并将多个模块集成在一片FPGA芯片上，相应地，设计了外围驱动电路，实现了80⨯64点阵液晶屏的实时显示。

FPGA采用Altera公司的EP1C6T144C8芯片作为控制器，设计液晶显示电路。

控制系统通过串行通讯口RS485与PC机连接，显示图像的数据由PC机上采用VB设计的软件获得并按序排列，通过RS485串口电路传送给FPGA，数据传送采用异步传送方式，速率为128 kbps。

驱动电路采用T6A39(80路列驱动器)和T6A40芯片(68路行驱动器)组成。

系统硬件组成如图1所示。

本系统中的EP1C6T144C8作为液晶显示控制器，设计、产生行、列同步控制等相关的驱动信号和有用的图像数据信号，实时读取PC机发来的显示数据，并传送给液晶驱动部分电路。

在FPGA内部，采用VHDL设计的模块电路包括：时钟模块、串行接口电路、内部RAM块、读写电路和时序产生电路。

共同完成串行数据接收、数据串-并转换、数据缓存以及控制驱动部分的时序和数据输出功能。

输出信号通过电平转换后传送给驱动部分T6A39和T6A40。

驱动部分按照发来的工作时序按位接收数据，并输出驱动信号，在液晶器件上实时显示与PC 机上相同的图像。

液晶驱动电路的电平依据LCD中液晶材料的特性而定。

本系统采用德国Merck液晶公司生产的液晶材料，驱动电流很小，采用MC34063即可获得驱动电压。

基于FPGA+MCU的大型LED显示屏系统设计

基于FPGA+MCU的大型LED显示屏系统设计传统的大型LED显示屏系统以单片机MCU、ARM 或PLD为核心控制芯片，以FPGA为核心的led显示屏控制系统设计实现起来比较复杂，并且需要以高性能的FPGA芯片作为基础，而以微处理器为核心的LED显示屏控制系统不够灵活，在改变LED屏幕显示尺寸时，需要大幅修改系统设计，PLD虽在处理速度上有较大提高且能很好地控制多模块显示，但其在时序电路描述方面明显不如FPGA。

提出了基于FPGA与单片机MCU的大型LED显示屏系统设计方案，该系统中FPGA为主控制单元，单片机为扫描控制单元，该方案简化电路，提高系统的灵活性和可靠性。

实践仿真结果表明：系统显示内容较多，能较好地支持彩色显示，降低了功耗，实现了现场实时控制显示。

随着平板显示技术的不断更新，大型LED显示系统利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成大面积显示屏，主要显示字符、图像等信息，具有低功耗、低成本、高亮度、长寿命、宽视角等优点。

近年来广泛应用在证券交易所、车站机场、体育场馆、道路交通、广告媒体等场所。

通常用单一单片机作为主控器件控制和协调大屏幕显示。

由多片单片机构成的多处理器系统，其中一片作为主CPU，其他作为子CPU共同控制大屏幕的显示，该系统可以减轻主CPU 的负担，提高了LED点阵的刷新频率。

但单片机的驱动频率有限，无法驱动等分辨率LED屏幕，尤其是对于多灰度级彩色大屏幕，数据送到显示屏之前要进行灰度调制重现图像的色彩，对数据的处理速度要求更高，单片机控制在速度上无法满足上述要求。

因此该方案主要应用于实时性要求不高的场合，主要进行一些文字、图片等静态异步显示的控制。

视频图像信号频率高、数据量大，要求实时处理，采用FPGA/CPLD设计控制电路，其中的同步控制、主从控制、读写控制和灰度调制等大量电路进行了集成，简化系统结构，便于调试且系统结构紧凑，工作可靠。

与单片机控制电路相比，电路结构明显简洁，电路的面积减小，可靠性增强，调试也更为简单，由于FPGA/CPLD可以并行处理多个进程，比起单片机对任务的顺序处理效率更高，点阵的刷新频率也随之提高。

基于FPGA的液晶显示接口设计

第ｌ８卷第４期
Ｖ０．８１１Ｎｏ４．
电子设计工程
ＥｌｃｒｎｃＤｅｉｎＥｎｉｅｒｎｅｔｏｉｓｇｇｎｅｉｇ
２１００年４月
Ａｐｒ２０．０１
基于ＦＧＡ的液晶显示接口设计Ｐ
王振华，高传发，周俊华
ＤｅｉｎｏｔｒａｅｆｒＬＣＭａｅｎｓｇｆｉｅｆｃ０ｎｂｓｄｏＦＰＧＡ
ＷＡＮＺｅ — ｕＧｈｎｈａ，ＧＡＯｈａ・，ＺＣｕｎｆａＨＯＵＪｎｈａｕ — ｕ
（ＸＪＥｅｔｃＣｒｒｔｎＬｍｉｄ，ｃａｇ４１０ＣｉａｌｃｒｏｐｏａｉｉｔＸｕｈｎ６００，ｈｎ）ｉｏｅ
ＡｂｔａｔＦｒｓｌｉｇｔｅｃｎｉｔｂｔｅｎｈｇ —ｐｅＰｎｏ — ｐｅＣＭｎｎｒａｉｇｒｎｉｇｓｅｄｏｙｔｍ，ｓｒｃ：ｏｏｖｎｈｏｆｃｅｗｅｉｈｓｅｄＣＵａｄｌｗｓｅｄＬｌａｄｉｃｅｓｎｕｎｎ —ｐｅｆｓｓｅｂｓｄｏＰＡｎＰｃｒｆａｙｃｒｒｎｕＩＯ．ｉｓｔｕｎｉｔｒｃｉｈｉｖ／ｅＩＯｕｅｅｗｅＰＵａｄａｅｎＦＧａｄＩｏｅｏｓｎｈｏｏｏｓＦＦｔｅｐａｎｅｆｅｗｈｃｎｏｖｓａＦＦｂｆｒｂｔｅｎＣｎａＬＣＭ．ａｅｎｔｅｆｗｏＣＭ．ｉｄｓｇｓａｆｉｔｔｃｉｅ，ｗｉｈａｈｅｅｏｔｌｆｄｔｃｍｍａｄｐｒ，ｓｔｆｓＢｓｄｏｈｌｆＬｏｔｅｉｎｎｔｓｅｍａｈｎｉｅａｈｃｃｉｖｓｃｎｒａａｏｏｏ／ｎｏｔａｉｉｓｅｔｎｅｕｎｅｏＣＭｎｕｒｎｅｓｗｉ — ｆｏｔｏｌｇｃｍｍａｄａｄｄｔｏｒｃｌ．ｈｏｇｅｔｔｈｓｂｅｕｄｉｇｓｑｅｃｆＬｍｉａｄｇａａｔｅｒｔｉｏｎｒｌｎｏｅｎｃｉｎｎａａｃｒｅｔＴｒｕｈｔｓ，ｉａｅｎｆｎｙｏｔａｈｅｉｎｉｓｍｐｅａｄｉｈｓｈｇｅｉｂｌｙｈｔｔｅｄｓＳｉｌｎｔａｉｈｒｌｉｔ．ｇａｉＫｅｒｓＦＧＡ：ａｙｅｒｒｎｕＩＯ；ｆｉｔｔｃｉｅ；ＬＭｙｗｏｄ：ＰｓｎｈｏｏｏｓＦＦｉｔｓａｅｍａｈｎｎｅＣ

基于FPGA的LCD驱动显示电路的设计与实现

毕业设计（论文）任务书基于FPGA的LCD驱动显示电路的设计与实现摘要本课题主要任务是设计基于FPGA的LCD驱动电路的设计和实现，兼顾好程序的易用性，以方便之后模块的移植和应用。

控制器部分采用Verilog语言编写，主体程序采用了状态机作为主要控制方式。

最后实现使用FPGA在LCD上显示任意的英文字符和阿拉伯数字，另外要能根据输入数据的变化同步变化LCD上显示的内容。

同时要能将储存模块中的数据正常地显示在LCD上。

该课题的研究将有助于采用FPGA的系列产品的开发，特别是需要用到LCD的产品的开发。

同时可以大大缩短FPGA的开发时间。

另外，由于模块的易用性，也将使得更多的采用FPGA的产品之上出现LCD，增加人机之间的交互性，为行业和我们的生活带来新的变化。

本文中对FPGA，LCD，ModelSim，Xilinx ISE8.2i硬件设计工具等进行了简单的介绍，对其功能进行了简单的描述，并了解了LCD液晶显示器的发展历史，日常应用以及相对比于其他种类显示器的优缺点，并对基于FPGA的LCD液晶显示器驱动电路未来的发展趋势进行了展望。

关键词：FPGA，LCD，状态机，VerilogDesign and Implementation of LCD Drive DisplayCircuit based on FPGAAbstractIn this project, the main object is to design a LCD controller based on FPGA, and at the same time emphasize on the convenience for the later application and migration.The program of the controller is written by Verilog language, and the main body of the program used state machine as the primary control method. displayed picture which was put earlier.In this project, I finally realized the following function. The first one is to display any English and figureon character any position of the display screen. The second one is the display information will instantaneously update as the input data changes.The research of this project will contribute to the developing process of those products which use FPGAs, especially those products also use LCD. And at the same time, it can reduce dramatically on the developing time. In addition, for the convenience of this controller, more and more FPGA based products will come out with LCD screen. This change will enhance the interaction between human and the machine, and bring innovation to the industry and our lives.In this project, FPGA, LCD, ModelSim, Xilinx ISE8.2 I hardware design tools simply introduces its functions were a simple description, and understanding the LCD monitor the development history, and relative everyday applications than in other types of monitor based on FPGA advantages and disadvantages, and the LCD monitor driver circuit future development trends are discussed.Key words:, FPGA, LCD, State Machine, Verilog目录任务书 (I)摘要 ....................................................错误！未定义书签。

FPGA的TFT-LCD真彩液晶屏显示控制

FPGA的TFT-LCD真彩液晶屏显示控制宋云霞【摘要】目前液晶屏的使用越来越广泛,TFT-LCD真彩液晶屏由于其良好的视觉效果,简便的控制方法在液晶屏使用市场中占有很大的空间,但是目前常用的TFT-LCD 液晶屏主控芯片主要是单片机、STM32等,不能满足更进一步的研发需求,本文主要研究了FPGA驱动TFT-LCD液晶屏的方法,使用80并口控制芯片操作完成复杂的屏幕显示功能.%The use of LCD screen is aboard at present,the TFT-LCD screen occupies a lot of space in the use of LCD screen because of its great visual effect and simple control method.But the main control chip of TFT-LCD screen usually uses the single chip of microcontroller or STM32,it can not satisfy the further research and development needs.In the paper,the methods of FPGA drive TFT-LCD screen are researched,80 parallel ports control chip is used to complete the complex screen display function.【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》【年(卷),期】2017(017)004【总页数】3页(P41-42,50)【关键词】FPGA;TFT-LCD液晶屏;80并口;控制电路【作者】宋云霞【作者单位】中国电子科技集团公司第38研究所,孔径阵列与空间探测安徽省重点实验室,合肥230088【正文语种】中文【中图分类】TN911.72液晶屏作为人机交互的重要手段，已经应用得越来越广泛。

基于FPGA片内ODDR接口技术的LCD驱动设计

摘
要：高分辨率ＬＣＤ广泛应用于智能手持设备和电子测试仪器，其驱动设计是当前研究的热点。对于诸
如数字示波器等电子测试仪器，其系统通常基于ＦＰＧＡ＋ＤＳＰ的架构，没有专门负责驱动ＬＣＤ的处理器，并且传统的基于ＦＰＧＡ的ＬＣＤ驱动方法，受限于ＦＰＧＡ自身的总线速率，无法满足高分辨率ＬＣＤ的刷新速率
ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｓｏｆＬＣＤｄｒｉｖｅｒｂａｓｅｄｏｎＦＰＧＡ，ｉＳｕｎａｂｌｅｔｏｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｆｒｅｓｈｒａｔｅｆｏｒｉｔｓｌｉｍｉｔｅｄｂｕｓｒａｔｅ．Ｔｏｓｏｌｖｅｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｓａｄｅｓｉｇｎｏｆ
第２８卷
第５期
液晶与显示
ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌｓａｎｄＤｉｓｐｌａｙｓＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆ
Ｖｏ１．２８．ＮＯ．５
０ｃｔ．。２０１３
Ｃｈｅｎｇｄｕ６１１７３１，Ｃｈｉｎａ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｎ４２０４１＠１２６．ｃｏｎ）ｒ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｉｇｈ— ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎＬＣＤｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｓｍａｒｔｈａｎｄｈｅｌｄｄｅｖｉｃｅａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｅｓｔｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｉｔｓｄｒｉｖｅｒｉｓｂｅｃｏｍｉｎｇａｈｏｔｓｐｏｔｉｎｃｕｒｒｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｔｈｅｓｙｓ — ｔｅｎｒａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｅｓｔｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ，ｓｕｃｈａｓｄｉｇｉｔａｌｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅ，ｉｓｕｓｕａｌｉｎ，ｊＩＡＮＧＪｕｎ，ＹＵＡＮＹｕａｎ

基于FPGA的HDMI显示系统的设计与实现

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Ｓｉｇｎａｔｌｌｒｅ：
Ⅳ
华东师范大学硕士毕业论文
第一章绪论
１．１课题的研究背景
１．１．１皿ＭＩ的出现背景随着科学技术的迅速发展，人们的生活水平日益提高。在满足日益丰富的

基于FPGA的LCD12864汉字显示设计

的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。比 CRT要好的多，但是价钱较其它显示器贵。 CRT要好的多，但是价钱较其它显示器贵。 FPGA是英文Field－ FPGA是英文Field－Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列， Array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。本课题主要任务是设计基于FPGA的LCD控制器，兼顾好程序的易用性，以方本课题主要任务是设计基于FPGA的LCD控制器，兼顾好程序的易用性，以方便之后模块的移植和应用。最后在FPGA上的任意位置显示任意的16*16D的便之后模块的移植和应用。最后在FPGA上的任意位置显示任意的16*16D的中文字符以及16*8的英文字符，另外要能根据输入数据的变化同步变化LCD 中文字符以及16*8的英文字符，另外要能根据输入数据的变化同步变化LCD 上显示的内容。同时要能将储存模块中的图片数据正常地显示在LCD上。该上显示的内容。同时要能将储存模块中的图片数据正常地显示在LCD上。该课题的研究将有助于采用FPGA的系列产品的开发，特别是需要用到LCD得采课题的研究将有助于采用FPGA的系列产品的开发，特别是需要用到LCD得采用FPGA的产品的开发。同时可以大大缩短FPGA的开发时间。另外，由于模块 FPGA的产品的开发。同时可以大大缩短FPGA的开发时间。另外，由于模块的易用性，也将使得更多的采用FPGA的产品之上出现LCD，增加人机之间的的易用性，也将使得更多的采用FPGA的产品之上出现LCD，增加人机之间的交互性，为行业和我们的生活带来新的变化。

《FPGA设计与应用》实验指导书全(Verilog版)

《FPGA设计与应用》实验指导书某某编武汉理工大学华夏学院2011年9月前言一、实验课目的数字电路与系统设计实验课是电子工程类专业教学中重要的实践环节，包括了ISE开发环境基本操作及FPGA的基本原理、基带传输系统的设计、Uart串口控制器电路的设计、PS/2接口的设计、VGA显示接口设计。

要求学生通过实验学会正确使用EDA技术，掌握FPGA器件的开发，熟练使用ISE开发环境，掌握Verilog语言的编程，掌握数字电路和系统的设计。

通过实验，使学生加深对课堂专业教学内容的理解，培养学生理论联系实际的能力，实事求是，严谨的科学作风，使学生通过实验结果，利用所学的理论去分析研究EDA技术。

培养学生使用Basys 2开发板的能力以及运用实验方法解决实际问题的能力。

二、实验要求：1.课前预习①认真阅读实验指导书，了解实验内容；②认真阅读有关实验的理论知识；③读懂程序代码。

2.实验过程①按时到达实验室；②认真听取老师对实验内容及实验要求的讲解；③认真进行实验的每一步，观察程序代码与仿真结果是否相符；④将实验过程中程序代码和仿真结果提交给老师审查；⑤做完实验后，整理实验设备，关闭实验开发板电源、电脑电源后方可离开。

3.实验报告①按要求认真填写实验报告书；②认真分析实验结果；③按时将实验报告交给老师批阅。

三、实验学生守则1．保持室内整洁，不准随地吐痰、不准乱丢杂物、不准大声喧哗、不准吸烟、不准吃东西；2.爱护公务，不得在实验桌及墙壁上书写刻画，不得擅自删除电脑里面的文件；3.安全用电，严禁触及任何带电体的裸露部分，严禁带电接线和拆线；4.任何规章或不按老师要求操作造成仪器设备损坏须论价赔偿。

目录实验一Uart通用串口接口的设计 (4)实验二PS/2接口的设计 (28)实验三VGA显示接口设计 (30)附录一 basys 2开发板资料 (36)实验一 Uart串口控制接口电路的设计一、实验目的1.掌握分频模块的设计方法。

基于FPGA和ADV7123的VGA显示接口的设计和应用

第29卷第4期2006年12月电子器件Ch inese Jo u rnal o f El ectro n D evicesVol.29 No.4Dec.2006Design and Application of VG A Display Interface Based on FPGA and ADV7123DE N G Chun j ian1,3,W AN G Qi 2,X U X iu Zhi1,3,FE NG Yong M ao1,3,ZH E N G X i f eng11.Changc hun In stitute of Op tics ,F ine M echanics an d Phy sic s,Chinese A cade my of S cience s,Chang chun 130033,China;2.Beij ing Vacuum E lec tr onics Resear ch Institute ,B eij ing 100016,Ch ina;3.G rad uate S chool of the Chinese Ac ade my of S cience s,Beij ing 100039,ChinaAbstract:Com plete or perfect display of digital image information on VGA inter face display invo lved in construct of timing signal and im age data DA conv er ting.A design scheme of VGA display inter face is presented.M ethod o f dig ital image data DA converting and output to VGA interface display is given,w hich includes hardw are desig n,control of video DA conv er ter,construct o f VGA timing signal by FP GA.T w o design methods and tw o typical applications one is to display result of imag e processing,another is to aid for fore terminal video desig n,are given.T he schem e can be w idely applied in instrumentation,digital v ideo systems,high resolution co lor graphics,video signal reconstruction.Key words:FPGA;ADV7123;VGA display interface EEACC :7260基于FPGA 和ADV7123的VGA 显示接口的设计和应用邓春健1,3,王琦2,徐秀知1,3,冯永茂1,3,郑喜凤11.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春130033;2.北京真空电子技术研究所,北京100016;3.中国科学院研究生院,北京100039收稿日期:2005 12 26作者简介:邓春健(1980 ),男,博士生,研究方向为嵌入式操作系统的应用,dcj5880870@ ;王琦(1978 ),女,助理工程师,2004年于长春理工大学获硕士学位.摘要:数字图像信息在VG A 接口显示器正确、完整地显示,涉及到时序的构建和数字图像信息的模拟化两方面,提出一种能够广泛应用的V GA 显示接口方案,详细阐述了数字图像数据D A 转化并输出到V GA 接口显示器显示的方法,其中包括接口的硬件设计、视频D A 转换器的使用方法、通过FPG A 构造V GA 时序信号的方法等等。

基于FPGA 的CameraLink 接口设计

基于FPGA 的CameraLink 接口设计摘要院阐述一种基于FPGA 的Camera Link 接口设计，该接口设计用于替换原来发送端的并转串驱动器芯片SN75LVDS83B。

系统将原来芯片实现的功能集成到FPGA 中，既降低了功耗，也节省了产品的成本。

本设计利于产品的集成化，小型化。

通过该设计实现了芯片的功能，同时将数字图像数据成功的传输到液晶屏上进行显示。

Abstract: This article elaborates a kind of Camera Link interface design based on FPGA. The interface is designed to replace theoriginal sender of the parallel and serial driver chip SN75LVDS83B. The system will achieve the original chip functionality intothe FPGA,which reduces power consumption, but also saves the cost of the product. This design is conducive to integration, small productsminiaturized. The function of the chip is designed and implemented by the design, while the successful transmission of digital image data tobe displayed on the LCD screen.关键词院Camera Link；FPGA；图像传输Key words: Camera Link；FPGA；image transmission中图分类号院TN946 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）16-0218-02 0引言Camera Link 是一种基于视频应用发展而来的通信接口，是在Channel Link 技术基础上发展出来的[1]。

基于FPGA的图像接口的设计

基于FPGA的图像接口的设计
韩众;李智中;曹飞
【期刊名称】《现代工业经济和信息化》
【年(卷),期】2018(008)005
【摘要】设计了一种基于FPGA控制的图像接口,前端CMOS摄像头利用SCCB 协议接口获取图像数据,中端利用FIFO和SDRAM构建的二级存储结构实现图像数据的乒乓式存储,终端利用VGA接口实时显示的方案.设计前端利用FPGA作为主控制器,通过SCCB协议接口配置640★480分辨率的CMOS摄像头寄存器;中端将持续输出的图像数据通过WFIFO缓存写入SDRAM中,再通过RFIFO缓存读出SDRAM中的图像数据,其中对SDRAM的读写采用乒乓式结构以解决图像拖影问题;终端FPGA设计严格的VGA时序接口接收RFIFO缓存图像数据,最终实现
32MB/s图像数据的VGA实时显示.
【总页数】4页(P37-39,97)
【作者】韩众;李智中;曹飞
【作者单位】中北大学仪器与电子学院, 山西太原030051;北京航天长征飞行器研究所, 北京100076;中北大学仪器与电子学院, 山西太原030051
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.基于FPGA的乒乓存储控制在DSP图像接口的应用 [J], 郭兵;赵玮
2.基于DSP+FPGA的Camera Link接口相机的图像处理平台设计 [J], 张向阳;程勇策;曲思潼
3.基于FPGA与USB 2.0接口的红外图像采集系统设计 [J], 张冬阳;薄振桐
4.基于FPGA的实时图像融合系统中MCU接口的研究与设计 [J], 潘智斌;胡小龙
5.基于FPGA的CameraLink图像数据接口设计 [J], 单彦虎;张晋顼;任勇峰;武慧军
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基于FPGA的液晶显示接口设计引言在小规模图形液晶显示模块上使用液晶显示驱动控制器组成液晶显示驱动和控制系统，是当今低成本，低功耗，高集成化设计的最好选择，SED1520是当前最常用的一种液晶显示驱动控制器，这类图形液晶显示模块的规模为32行，本文用到的液晶模块CM12232即是内置SED1520的液晶显示模块，该模块的驱动控制系统由两片SED1520组成。

FPGA即现场可编程门阵列器件，这是一种超大规模集成电路，具有在电路可重配置的能力（in circuit reconfigurable，ICR）。

设计者设计的逻辑可在编译、适配后变成网络表下载到FPGA芯片上之后，FPGA即可执行设计的逻辑功能。

因此，FPGA在芯片控制、接口逻辑设计等各个方面的应用越来越广泛。

系统硬件设计本方案采用的FPGA为Alter公司的ACEX1K30芯片，它可提供系统的时钟及读写控制，ACEX系列的FPGA由逻辑阵列块LAB（Logic array block）、嵌入式阵列块EAB（embedded array block）、快速互联以及IO单元构成，每个逻辑阵列块包含8个逻辑单元LE （logic element）和一个局部互联[1]。

每个逻辑单元则由一个4输入查找表（LUT）、一个可编程触发器、快速进位链、级连链组成，多个LAB和多个EAB 则可通过快速通道互相连接。

EAB是ACEX系列器件在结构设计上的一个重要部件，他是输入端口和输出端口都带有触发器的一种灵活的RAM块，其主要功能是实现一些规模不太大的FIFO、ROM、RAM和双端口RAM等。

在本液晶显示接口电路中，EAB主要用宏功能模块实现片上ROM。

它通过调用FPGA上的EAB资源来实现汉字的显示和字符的存储，并根据控制信号产生的地址值从ROM中读取字符值，然后送LCD显示器进行显示。

由于所用的图形点阵液晶块内置有SED1520控制器，所以，其电路特性实际上就是SED1520的电路特性。

SED1520的主要特性如下[2]：具有液晶显示行驱动器，具有16路行驱动输出，并可级联实现32行驱动。

具有液晶显示列驱动器，共有61路列驱动输出。

内置时序发生器，其占空比可设置为1/16和1/32两种。

内藏显示存储器，显示存储器内的数据可直接显示，"1"为显示，"0"为不显示。

接口总线时序可适配8080系列或M6800系列，并可直接与计算机接口。

操作简单，有13条控制指令。

采用CMOS工艺，可在电压低至2.4-7.0V时正常工作，功耗仅30μW。

本设计所用的字符液晶模块CM12232由两块SED1520级连驱动，其中一个工作在主工作方式下，另一个工作在从方式下，主工作方式SED1520负责上半屏16行的驱动和左半屏的61列驱动，从工作方式的SED1520则负责下半屏16行的驱动和右半屏的61列驱动，使能信号E1、E2用来区分具体控制的是那一片SED1520，其系统的硬件连接图如图1所示。

由图1可见，该系统的硬件部分连接十分简单，其中FPGA部分没画出，而液晶与FPGA的接口则可直接以网表的形式给出，将它们直接与FPGA的普通I/O 引脚相连即可。

系统的软件接口实现具体实现的重点是如何从存放有字符的ROM块中读出数据，并按照液晶的时序正确的写入，在介绍具体实现方法前，首先要熟悉SED1520的指令。

SED1520的控制指令表SED1520的几种主要的控制指令格式如下：（1）复位格式（Reset）该指令用于实现SED1520的软件复位。

该指令执行时，显示起始行寄存器清零，接着列地址指针清零，之后页地址寄存器置为"3"。

（2）休闲状态设置（Statis drive ON/OFF）该指令是休闲状态的软件开关，当S=1时，SED1520进入休闲状态；当S=0时，SED1520将中止或退出休闲状态。

（3）占空比设置（Slect duty）该指令用于设置SED1520的占空比，Du=0时为1/16占空比，Du为1时为1/32占空比。

（4）ADC选择指令（Selet ADC）该指令用于设置显示存储器中单元的地址所对应的显示驱动输出的顺序。

A=0时，顺时针显示；A=1时，逆时针显示。

（5）显示起始行设置（Display start line）该指令可用于设置显示屏上第一行（行驱动输出COMO所对应的显示行）所对应的显示存储器的行号，由此行顺序下延可得到对应显示屏上的显示效果，L=0-31（1FH），对应表示显示存储器的第1-32行。

（6）显示开/关设置（Display ON/OFF）该指令控制着显示驱动器的输出。

当Di=0时，显示关，当Di=1时，显示开。

（7）页面显示存储的设置SED1520将显示存储器分为4个页面（0-3页）。

每个页面都有80个字节。

页面管理可由2位页地址寄存器控制，该指令就是设置页地址寄存器的内容，以选择相应的显示寄存器的页面。

P=0-3，对应代表0-3页。

（8）列地址设置（Set column（segment）address）SED1520的显示存储器的每个页面上都有80个字节，每个字节中的8位数据对应着显示屏上同一列的8点行，列地址指针就是管理这80个字节单元的，列地址指针是一个7位加一计数器，由它和页地址寄存器组合，可唯一指定显示存储器的某一个单元，列地址指针在计算机对显示存储器的每次操后都将自动加一。

该指令就是设置列地址指针内容的。

当CY=0-4FH，分别对应于1-80单元的地址。

顶层设计大批量本设计具体实现的顶层设计原理图如图2所示。

图2中lpm_rom模块是利用FPGA的宏功能模块产生的片上ROM块[3]，用以存放要显示的字符数据。

ctrl模块则为控制从ROM中取出数据后液晶上显示的核心控制模块，其功能包括控制数据的读写时序、液晶屏的分屏显示控制、分页显示控制等。

控制模块程序代码ctrl模块的程序核心代码如下：architecture Behavioral of ctrl issignal divcnt：std_logic_vector（11 downto 0）；--系数计数signal data：std_logic_vecdor（9 downto 0）；--地址输出Signal clk1，clk2，a01，cs11，cs21，flag，csflag：std_logic；data<=divcnt（11 downto 2）；--最高10位为地址process3（clk2）beginif clk2＇event and clk2=｀1＇then case conv_integer （data）iswhen 0|2|4|6|8|10|12|13|138|139|264|265|390|391=>A01<=｀0＇；cs11<=｀0＇；cs21<=｀1＇；when 1|3|5|7|9|11|75|76|201|202|327|328|453|454=>A01<=｀0＇；cs11<=｀1＇；cs21<=｀0＇；when 14 to 74=>A01<=｀1＇；cs11<=｀0＇；cs21<=｀1＇；when 140 to 200=>A01<=｀1＇；cs11<=｀0＇；cs21<=1＇；when 266 to 326=>A01<=｀1＇；cs11<=｀0＇；cs21<=｀1＇；when 392 to 452=>A01<=｀1＇；cs11<=｀0＇；cs21<=｀1＇；when 77 to 137=>A01<=｀1＇；cs11<=｀1＇；cs21<=｀0＇；when 203 to 263=>A01<=｀1＇；cs11>=｀1＇；cs21<=｀0＇；when 329 to 389=>A01<=｀1＇；cs11<=｀1＇；cs21<=｀0＇；when 455 to 515=>A01<=｀1＇；cs11<=｀1＇；cs21<=｀0＇；when others=>A01<=｀0＇；cs11<=｀1＇；cs21<=｀1＇；end case；end if；end process3；a0<=a01；cs1<=cs11 or csflag；cs2<=cs21 or csflag；ad<=data；end Behavioral；其中的关键程序为Process3；在该过程中，A01负责该数据写到液晶数据线上显示还是写到液晶的控制寄存器进行控制，A01为0时为写命令，A01为1时为写数据。

程序中，ROM地址的前13个单元均为写命令，根据SED1520的控制命令字，ROM表中的0、2、4、6、8、10单元依次是E2、A4、A9、A0、C0、AF，主要用于实现对CSI主工作的SED1520复位、退出休闲状态、设置占空比为1/32、顺时针显示数据RAM中的内容、显示起始对应显示存储器的0行、显示开这一系列的初始化工作；而1，3，5，7，9，11单元则写入到CS2（即从工作的SED1520）实现其初始化[4]。

第13单元放的是B8（即页地址设置为0）,从14-74单元，A01=1为写数据，此时片选CS1有效，ROM表中连续放入"武汉理工"4个汉字的上半部分字模（本方案共显示16个汉字"武汉理工大学自动化学院重点实验室"分两行，每行8个字显示）；之后，75、76单元为写命令，ROM中的数据为B8，00表示设置显示页为0页，该页的列地址从0开始[5]。

从77-137单元地址向CS2（即从动工作方式的SED1520）写数据即"大学自动"的前半部分字模，接下来的138、139单元为写命令，ROM中的数据为B9，00即表示页地址设置为1列，地址为0，140-200单元放入"武汉理工"的下半部分字模，201、202单元为写命令，ROM中的数据为B9、00表示页地址设置为1列，地址为0，203-263中为"大学自动"的下半部分字模，之后，8个字的写入过程与前8个字的写入过程相同，写命令单元用于控制要写的页。

结束语本方案以FPGA为控制核心实现了对字符点阵液晶的控制，该方案硬件电路简单，软件程序简洁，对液晶的控制简单而且稳定，且可灵活改动，若要改变液晶显示的汉字，只需改变ROM表中的字模即可，实践证明，该设计是对液晶应用的一种行之有效的方法。