基于FPGA的LCD显示控制系统的毕业设计

基于FPGA的LCD显示控制系统的毕业设计

第一章绪论

1.1选题的背景与意义

液晶，是一种在一定温度范围内呈现既不同于固态、液态，又不同于气态的特殊物质态，它既具有各向异性的晶体所特有的双折射性，又具有液体的流动性。一般可分热致液晶和溶致液晶两类。在显示应用领域，使用的是热致液晶，超出一定温度范围，热致液晶就不再呈现液晶态，温度低了，出现结晶现象，温度升高了，就变成液体；液晶显示器件所标注的存储温度指的就是呈现液晶态的温度范围。液晶由于它的各向异性而具有的电光效应，尤其扭曲向列效应和超扭曲效应，所以能制成不同类型的显示器件(Liquid Crystal Display 简称LCD)。

在平板显示器件领域，目前应用较广泛的有液晶(LCD)、电致发光显示(EL)、等离子体(PDP)、发光二极管(LED)、低压荧光显示器件(VFD)等。

液晶显示器件有以下一些特点①低压微功耗，②平板型结构，③被动显示型（无眩光，不刺激人眼，不会引起眼睛疲劳），④显示信息量大（因为像素可以做得很小），⑤易于彩色化（在色谱上可以非常准确的复现），⑥无电磁辐射（对人体安全，利于信息保密），⑦长寿命（这种器件几乎没有什么劣化问题，因此寿命极长，但是液晶背光寿命有限，不过背光部分可以更换）。

之前，一般流行采用单片机来控制驱动LCD。采用单片机控制LCD的显示在设计上相对比较简单。可以通过KEIL等软件的编写方便地控制LCD的图形以及字符的现实。但是由于单片机的顺序执行结构。决定了在现实图片或者字符的同时，单片机本身无法处理其他数据或者执行其他的运算命令。这在某种程度上大大地降低了工作的效率。而采用FPGA来控制LCD则不存在这个问题。但是由于FPGA不像单片机，可以直接使用控制语句来方便地控制LCD。因此需要编写大量的代码来控制LCD。因为这个原因，采用FPGA的设计一般都会再

一次通过单片机来驱动LCD的显示。

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。

1.1.1"[点击输入二级标题××××标题3]"

"[点击输入正文××××]"

1.1.2"[点击输入二级标题××××标题3]"

"[点击输入正文××××]"

1.2LCD的控制、应用和市场的发展现状

在技术方面，因集成式的控制芯片具有包括了缩小了IC的体积、低功率消耗、降低封装的成本、节省电路板的数量及体积等优点，并使材料成本及LCD 后段组装成本得以降低，因此许多厂商纷纷朝向高集成度控制芯片发展，并积极开发视讯应用的控制芯片。而最新趋势Smart Panel，在制程上则有简化流程、减少材料成本等优点。根据相关资料显示，Smart Panel可降低约10%~15%的成本，这也是国外一些大厂所钟爱的方式。

为降低控制IC 成本，众多IC厂商纷纷推出集成式的单芯片控制IC。美国的Genesis最早推出集成式IC，将ADC、Scaler、OSD （内置菜单）与PLL(锁相环)为一颗单芯片控制IC。接着更进一步集成入DVI 组件，形成LCD 双模控制IC。其组件集成数量持续增多，并渐渐添加Video 的功能。当前Genesis 最高集成度的产品，集成入的组件已经包括ADC、Scaler、PLL、OSD、TCON 与DVI，仅剩Video 的功能以及SDRAM 的组件尚未集成。

随着市场竞争的加剧，液晶显示器厂商的成本压力越来越大，必须采用更简

单的线路设计实现液晶显示器的功能，以期降低成本，才能在市场竞争中立于不败之地。LCD控制IC必将向高集成度方向发展，以满足市场需要。

而在LCD的应用以及市场方面，虽然手机仍然是中小尺寸液晶显示屏(LCD)的最主要应用设备，但便携导航设备(PND)、数码相框和MP3/便携媒体播放器(PMP)等新型设备，正在该市场的销售额中占有越来越大的份额。由于这些产品所使用的显示屏大于手机所用的显示屏，因此在供应商的工厂中同样需要更多的面板，这对于LCD面板生产商来说是个绝好的机会。

各种中小尺寸LCD的产能扩张和价格下降，促进了其应用领域的多元化。这又进一步刺激了需求，并吸引许多其它产品来采用中小型LCD，如白色家电和零售标牌。

大多数行业内的公司认为，为了利用手机市场和新兴产品，中小尺寸显示屏供应商必须相应地平衡和调整策略，否则就可能错失整个市场。

1、导航设备

PND的主要功能是显示GPS信息，因此能否显示详细并准确地图影像非常关键。这使得许多PND制造商把目光转向了更加精确的小型LCD。

这方面出现的需求促使iSuppli公司把2011年PND显示屏市场的出货量预测提高到了6,050万部。2006年的出货量为1,080万部，2006-2011年出货量的年复合增长率是41.3%。iSuppli以前预测2011年出货量是5,400万部。

尽管中小尺寸LCD价格下降，但2011年PND显示屏的营业额将从2006年的3.24亿美元上升到7.76亿美元，年复合增长率为19.1%。2007年一年，PND 显示屏销售额将比2006年的3.24亿美元增长近一倍，达到6.35亿美元。

2、媒体播放器

但PND不是推动中小尺寸显示屏市场繁荣的唯一消费电子产品。MP3/PMP 目前是使此类显示屏出货量增长最快的领域之一。

iSuppli公司预测，2011年底MP3/PMP单位出货量将达到2.05亿，而2007年预计为1.63亿。这相当于2011年显示屏销售额将达到16亿美元，略低于2007年的17亿美元，这主要是因为中小型LCD价格随着产能扩张和制造工艺改进而不断下降。

推动显示屏单位出货量增长的因素包括：

①消费电子公司苹果和它的iPod产品线，以及距苹果最近的竞争对手紧追不舍，从而推动MP3/PMP市场整体增长。

②MP3音乐播放器变身进入了PMP领域。有源矩阵LCD供应商正在紧盯这个市场，以防止AMOLED供应商染指。

③因为PMP是消费电子产业中增长最快的领域之一，而且随着更多的产品