如何使用 FPGA 的嵌入式顯示控制應用

圖形 LCD 顯示器越來越多地設計用于要求苛刻的嵌入式顯示控制和視頻應用，例如用于工業控制臺、自動售貨機、汽車和船舶儀表盤組、家用電器、醫療設備和游戲機的人機界面 (HMI)。高效控制器設計的一個關鍵要求是有效的解決方案擴展以及成本和性能的優化。設計人員通常需要將第三方顯示控制解決方案集成到自己的設計中，這就需要穩定且易于與設計人員自己的 IP 模塊和處理器接口集成的 IP。

系統設計人員正在轉向使用可編程邏輯器件（如 FPGA）在他們的設計中實現先進的 LCD 圖形解決方案，以支持多種顯示器和處理器類型，并在壓縮的機會窗口內響應不斷變化的市場標準和要求.

靈活性和防止過時

HMI 應用程序依賴高帶寬幀緩沖存儲器控制器來支持用于幀緩沖存儲的外部存儲器設備?？删幊踢壿嬙试S為不同類型的存儲器實現強大的存儲器控??制器，保護制造商在 FPGA 平臺上的投資。處理器過時是可編程邏輯提供重要投資保護的另一個領域。FPGA 的靈活性允許通過 USB、SPI 或自定義接口實現處理器接口，從而可以輕松更換處理器或集成到設計人員自己選擇的處理器中。

圖 1 說明了在 FPGA 中實現的典型嵌入式顯示控制設備。嵌入式顯示控制設備（在本例中為 FPGA）與主機系統或處理器通信以執行控制任務，并與觸摸屏 LCD 面板進行通信以進行顯示輸出。它與 DDR 存儲器接口以進行顯示頁面存儲和刷新，并與用于實時外部視頻疊加的視頻輸入流相連接。主機系統監控狀態并向 FPGA 發出命令。FPGA 通過 SPI 實現了視頻控制、圖形加速、觸摸屏界面控制、視頻輸入縮放、裁剪和定位以及外設擴展等高級功能。

選擇 FPGA 實現的原因

自動售貨機制造商的產品線范圍從帶有基于字符或“文本”LCD 顯示屏的極低成本機器到帶有能夠顯示視頻的大型 TFT LCD 屏幕的超高端機器。這些機器通?；谟糜诤唵?I/O 和支付系統接口的微控制器。制造商的主要問題是為所有顯示類型的所有自動售貨機保留相同的控制器。圖 2 描繪了制造商的傳統和高級顯示接口要求。

在這種情況下，制造商使用萊迪思 LCD-Pro 評估套件及其基于 FPGA 的插件參考設計示例來快速開發自己的 SPI 驅動程序來管理圖形外設。視頻控制器用于驅動低成本 TFT 16:9 比例 480×272 像素。A/D、D/A 控制器 IP 用于連接低成本 4 線模擬電阻式觸摸屏。嵌入式 NOR Flash 用于存儲位圖應用程序圖片和幀。SPI 從機 IP 在基于 FPGA 的視頻平臺和嵌入式微控制器之間創建了一個低成本接口?；?FPGA 的增強型圖形加速器用于 BitBlt 精靈和文本，以在屏幕上的不同位置再現位圖。BitBlt 技術還用于為廣告創建嵌入式位圖動畫。

嵌入式顯示應用需要支持多個顯示器和處理器，同時滿足工業、汽車和自動售貨機環境中較長的設備生命周期。設計人員通常要求產品線從超低成本擴展到高端 HMI 應用?？删幊踢壿嬏峁┝虽秩緩碗s嵌入式顯示控制應用所需的高性能圖形所需的靈活性和計算能力，而無需依賴昂貴的處理器和軟件。模塊化和配置選項可實現針對成本或性能的有效解決方案擴展和優化。

編輯：hfy