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基于FPGA的液晶显示控制器的设计与实现

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图形显示控制器作为实现人机交互的重要部件之一被广泛应用于各个领域,针对嵌入式领域的图形显示控制器设计和优化已经成为研究热点。近年来液晶显示技术的发展使得液晶显示器在嵌入式设备上逐渐普及,液晶显示分辨率和色彩深度的提高在带来人机交互体验提升的同时对图形显示控制器的数据存储能力和处理速度也提出了一定的要求,同时,应用需求的差异化以及液晶面板规格多样化要求图形显示控制器需要具有较高的可重用性,对这些问题的解决已经成为液晶图形显示控制器的设计的关键。
　　 本文在对液晶显示控制现状加以研究之后,提出了该控制器的总体设计目标,设计了一种基于FPGA的液晶显示控制器设计方案,并最终加以实现。该液晶显示控制器针对中小尺寸图形显示领域设计,通过接收主机接口的控制信号来完成图形存储、数据处理和数据刷新显示功能,以SDRAM为显示缓存存储器,通过优化的读写控制和高效的充电管理策略提高了SDRAM的访问速度,并通过显示缓存地址智能管理模块实现了矩形区域自动填充的功能。
　　 确定了液晶显示控制器的设计方案后,采用自顶向下的设计方法完成了液晶显示控制器的前端设计。本文在对液晶显示控制相关理论进行深入研究,并就目前液晶显示控制器主要实现方式加以分析的基础上,将液晶显示控制器分为MCU接口模块、SDRAM控制模块、仲裁控制模块以及驱动接口模块等几个部分进行设计。在设计过程中,着重讨论了MCU接口传输数据的实现方法、跨时钟域亚稳态现象的形成和解决方法、异步FIFO电路在多端口SDRAM控制器中的应用以及缓冲区访问仲裁逻辑的设计,另外,本文设计的液晶显示控制器还提供了可编程接口以便根据不同分辨率的液晶显示屏来对控制器进行设置。
　　 本文设计的液晶显示控制器使用VerilogHDL实现,采用Altera的CycloneⅡ器件作为主要电路实现器件,结合STM32微控制器来进行功能验证。实验证明,所设计的液晶显示控制器功能能够满足预期的要求。

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