L-LCD għandu ħafna vantaġġi bħal vultaġġ baxx tax-xogħol, konsum ta 'enerġija baxxa, ammont kbir ta' informazzjoni tal-wirja, ħajja twila, integrazzjoni faċli, portabilità faċli u tniġġis baxx ta 'radjazzjoni elettromanjetika. Dan ħareġ fit-teknoloġija tal-wirja u huwa wżat ħafna fit-telefowns ċellulari, prodotti PDA, u strumenti li jinżammu fl-idejn. Strumenti u prodotti u tagħmir elettroniku ieħor li jista 'jinġarr.
Iċ-ċirkwit tas-sewqan LCD huwa parti importanti mis-sistema tal-wiri tal-kristalli likwidi u huwa ċirkwit tal-interface bejn il-kompjuter (jew MCU) u l-pannell tal-kristall likwidu. Il-funzjoni ewlenija tagħha hija li timmodula l-fażi u l-ogħla valur tas-sinjal potenzjali li joħroġ għall-elettrodi tal-mezz tal-wiri tal-kristalli likwidi. Frekwenza u parametri oħra biex jistabbilixxu kamp elettriku ta 'AC drive. Minħabba d-differenza kbira fl-ispeċifikazzjonijiet tal-LCD, il-metodu konvenzjonali huwa li tiżviluppa ċirkwit drive ddedikat għal kull tip ta 'LCD. Dak id-disinn jaħrab fiż-żmien u jkollu użu mill-ġdid fqir. Għal din ir-raġuni, huwa meħtieġ li jiġi ddisinjat qalba IP li tista 'tintuża għall-biċċa l-kbira ta' ċirkwiti ta 'sewqan LCD fuq skala żgħira, u huwa meħtieġ li tissolva din il-problema billi tikkoltifika l-qalba IP. Bħalissa, Yu-Jung Huang u oħrajn mill-Università I-Shou ddisinjaw korijiet IP li jistgħu jmexxu LCDs ta 'daqsijiet differenti biex jiksbu din il-funzjoni billi jinkorporaw mikroproċessuri integrati fis-sistema. Madankollu, dan il-mikroproċessur inkorporat jagħmel is-sistema aktar kumplessa u jiswa aktar. Il-qalba IP taċ-ċirkwit tas-sewqan iddisinjat biex issuq l-LCDs ta 'daqsijiet differenti huwa implimentat bl-użu ta' FPGA, li tista 'tegħleb b'mod effettiv l-iżvantaġġi tal-kumplessità tas-sistema taċ-ċirkwit u l-ispiża għolja.
Struttura tas-sistema ċentrali IP
Figura 1 Struttura tas-sistema ċentrali tal-IP
Dijagramma ta 'l-arranġament tal-kaskata ċentrali IP
Figura 2 Arranġament ta 'kaskata ċentrali IP
Riżultati ta 'simulazzjoni tal-funzjoni tal-kontroll tal-linja
Figura 3 Ir-Riżultati tas-Simulazzjoni tal-Funzjoni tal-Kontroll tar-Ringiela
Riżultati ta 'simulazzjoni tal-funzjoni tal-kontroll tal-kolonna
Riżultati ta 'simulazzjoni tal-funzjoni tal-kontroll tal-kolonna 4 tar-riżultati
Speċifikazzjoni tad-disinn
Sabiex tissodisfa l-bżonnijiet attwali tal-biċċa l-kbira ta 'l-applikazzjonijiet iżgħar tal-luminożità tal-LCD, iċ-ċippa tal-qalba IP ta' l-LCD ddisinjata f'dan id-dokument għandha 64 COM (ringiela) u 64 SEG (kolonna) outputs, interface parallel MCU. U l-interface serjali, iċ-ċippa fiha r-RAM li taħżen id-data tal-wiri, u ddisinjat apposta 10 truf tal-kontroll, tista 'tikkontrolla b'mod konvenjenti u flessibbli. Prinċipalment għandu dawn il-funzjonijiet ewlenin:
1. Ipprovdi sinjal ta 'ħin ta' l-iskanjar u data tas-sinjal tal-wiri għall-wiri tal-kristalli likwidi;
2, tappoġġja l-konnessjoni diretta ma 'l-MCU fil-forma ta' bus;
3, jista 'jmexxi skali differenti ta' LCD (n & TImes; m), n jista 'jkun valur kontinwu (n = 0 ~ 63), m jista' biss jieħu multiplu ta '8 (m = 8k, k jieħu numru naturali);
4. Jappoġġja l-kaskata bejn il-korijiet ta 'l-IP biex issuq LCDs ikbar, li tappoġġja sa 4 frekwenzi ta' qtugħ ta 'frekwenzi inter-bankali ta' IP ta '4 PI u qsim ta'
5, tista 'tipprovdi firxa usa' tal-vultaġġ tal-ħruġ tas-sewqan biex tadatta għal apparati differenti tal-LCD;
6, biex jipprovdu stampa fl-istampa, wiri maqsum u funzjonijiet oħra.
Id-disinn ewlieni tal-IP
F'dan id-dokument, skond il-metodu tad-disinn "top-down", l-ewwel iddividi ċ-ċippa f'funzjonijiet ġerarkiċi, filwaqt li jirreferi għall-esperjenza attwali tad-disinn taċ-ċippa tal-LCD u jikkombina l-metodu tad-disinn "minn isfel għal fuq" biex jiddiżinja xi moduli. Fl-aħħarnett, skont il-qafas tad-disinn tas-sistema, kull modulu huwa kkoordinat u l-verifika funzjonali ġenerali taċ-ċippa hija mwettqa sabiex tissodisfa r-rekwiżiti tal-ispeċifikazzjoni tad-disinn.
istruttura tas-sistema
L-istruttura tas-sistema ċentrali IP iddisinjata f'dan id-dokument tidher fil-Figura 1. Il-qalba IP hija magħmula prinċipalment mill-moduli li ġejjin: line scan u kolonna modulu tas-sewwieq tas-sewwieq, shifter tal-linja, modulu, display tad-dejta RAM u modulu ta 'dedikazzjoni tal-indirizz, modulu tal-Interface MCU. Xi wħud minn dawn il-moduli kbar jistgħu wkoll jiġu suddiviżi f'diversi submoduli.
Kull modulu tad-disinn
Modulu ta 'interface MCU
Il-modulu tal-interface MCU huwa interface għall-komunikazzjoni bejn qalba IP u kontrollur estern (MCU) u huwa kanal għat-trażmissjoni tad-dejta. L-MCU jikteb kmandi, jaqra l-istatus, jew juri data fuq iċ-ċippa tas-sewwieq LCD permezz ta 'din l-interfaċċa. Fl-istess ħin, l-interface jaċċetta wkoll il-kontroll tad-decoder tal-kmand, sabiex jinqara u jikteb u l-operazzjonijiet interni jingħaqdu flimkien. Iċ-ċippa hija implimentata permezz ta 'loġika ta' kombinazzjoni interna aktar kumplessa u ċirkwiti loġiċi sekwenzjali, li jistgħu jkunu kompatibbli maż-żewġ sinjali tal-kontroll tal-MCU mainstream u jappoġġjaw modi operattivi ta 'data serjali / paralleli.
Il-modulu jinkludi bosta submoduli użati komunement fil-modulu tal-interface MCU taċ-ċirkwit komuni tas-sewqan LCD komuni, bħal submodulu ta 'bus tad-data (8-bit), submodulu skopert ta' skoperta tal-istat, -modulu, u submodulu ta 'rilaxx tal-MCU. Ġew miżjuda submodulu ta 'kontroll ta' kaskata ta 'ringiela u kolonna ġdida. Il-bus tad-data jintuża prinċipalment għal skambji ta 'data interni u esterni; is-submodulu tas-sejba tal-istatus busy huwa użat biex jiddetermina l-istatus tal-MCU, jiġġenera sinjal ta 'sistema li jikkoordina operazzjonijiet ta' qari u kitba tas-sinjali u jirċievi sinjali ta 'reset interni / esterni; is-submodulu tal-kontroll ta 'qari u kitba jintuża biex tiġġenera korretta Is-sekwenza ta' kontroll li tinqara u tikteb; Il-funzjoni tas-submodulu tar-rilaxx tal-MCU hija permezz ta 'kombinazzjoni loġika, fiċ-ċippa biex iwettaq il-proċess "read-modify-write", ħoll l-MCU sabiex l-MCU jista' jwettaq operazzjonijiet oħra fl-istess ħin; u l-kontrollur il-ġdid tal-kaskata Il-funzjoni ewlenija tal-modulu hija li tinkiseb il-konkatenazzjoni tal-filliera u l-konkatenazzjoni tal-kolonna bejn il-qlub tal-IP. Sa 16-il konkatenazzjoni IP (4 ringieli u 4 gradi kull wieħed) jistgħu jiġu appoġġjati. CS0 ~ CS1 huma portijiet tal-kontroll tal-kaskata, u CS2 ~ CS3 huma livelli tal-kolonni. Kontroll konġunt. Per eżempju, nassumu li hemm LCD (128 & TImes; 256), li jistgħu jiġu misjuqa minn 8 qlub ta 'l-IP. Meta jsiru s-settings, is-CS huwa 0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, li jistgħu jikkostitwixxu 2 & TIMs; Immexxi l-firxa tal-qalba IP. Id-dijagramma skematika ta 'l-arranġament tagħha hija murija fil-Figura 2.
Mudell tad-dekodifikazzjoni tad-data tal-wiri tal-RAM
Dan il-modulu jintuża l-aktar biex tinħażen id-data li għandha tintwera, u taġixxi bħala buffer bejn l-interface MCU u ċ-ċirkwit tas-sinjal tas-sinjal biex jiżgura l-output stabbli tad-data tal-wiri.
Il-modulu jinkludi żewġ submoduli: firxa RAM u decoder ta 'l-indirizz għall-ħażna tad-data tal-wiri. L-ewwel, l-indirizz tal-kolonna huwa pprovdut miċ-ċirkwit tal-indirizz tal-kolonna, kolonna ta 'ċelluli tal-memorja RAM 8-bit hija magħżula mill-indirizz tad-decoder tal-kolonna, u l-MCU jaqra / jikteb permezz tal-interface; imbagħad, id-decoder tal-indirizz tal-filliera jiskopri l-RAM f'unitajiet ta 'ringieli. Flimkien maċ-ċirkwit tal-lukkett tad-data tal-wiri, ir-ringiela kollha tad-data tista 'tiġi rilaxxata u prodotta lejn il-wiri tal-kristalli likwidi għall-wiri miċ-ċirkwit tas-sewqan tal-elettrodu
Modulu ta 'lukkett tad-data
Il-modulu fih żewġ submoduli: is-submodulu tal-lukkett tal-kontroll tan-numru tal-kolonna u s-submodulu tal-lukkett tas-sewqan. Is-submodulu tal-lukkett tal-kontroll tan-numru tal-kolonna huwa magħmul minn karkassi ta 'data ta' 8-bit paralleli. Il-funzjoni ewlenija hija li taqbad id-data fuq il-bus tad-data u toħroġha mill-RAM sal-RAM taħt is-sinjal tal-kontroll u s-sinjal tal-arloġġ tal-modulu tal-loġika tal-kontroll. Is-sinjali tad-data tal-wiri fuq ix-xarabank tad-data tal-bit huma rispettivament issekwestrati fil-lukketti tad-data korrispondenti ta '8 bit. Id-dejta ta '64 bit teħtieġ 8 darbiet u 8 bits kull darba. Is-submodulu tal-lukkett tas-sewwieq huwa lukkett tas-sewqan ta '64 bit iffurmat minn 64 lukkett ta' 1-bit konnessi b'mod parallel. Ir-rwol tagħha huwa li tpoġġi t-tagħrif ta 'fuq 8 8 bit taħt is-sinjal tal-kontroll u s-sinjal tal-arloġġ tal-modulu tal-loġika tal-kontroll. Id-data bit-m bit mibgħuta fil-lukkett tinqata 'kollha f'daqqa, u mbagħad tiddaħħal fil-modulu tas-sewwieq ta' l-elettrodu tas-sinjal tal-kolonna.
Modulu loġiku ta 'kontroll
Ir-rwol ewlieni ta 'dan il-modulu huwa li jikkontrolla t-trażmissjoni tad-data tas-sinjali u jagħżel in-numru tal-linji tas-sinjali tal-kolonna Is-submodulu tal-lukkett tal-kontroll tan-numru tal-kolonna, is-submodulu tal-lukkett tas-sewqan u l-ġeneratur tal-arloġġ jistgħu jiġu kkontrollati mill-input tal-kontroll tan-numru tal-kolonna M biex jinkisbu l-funzjonijiet applikabbli għal daqsijiet differenti ta 'LCDs. Skont il-ħtiġijiet, billi jiddaħħal valuri differenti għall-input tal-kontroll tan-numru tal-kolonna M, jikkontrolla kemm lukketti ta 'kontroll tan-numru bit huma fl-istat tax-xogħol, u l-unitajiet l-oħra tal-lukkett huma ssettjati għal stat idle. Id-data fid-data tal-wiri RAM hija magħluqa fin-numru korrispondenti tal-lukkett tal-kontroll tal-kolonna minn ġo bus data bus matul iċ-ċiklu ta 'ħidma, u mbagħad issakkar fil-lukkett tas-sewqan għall-drive tal-elettrodi f'ħin taħt il-kontroll ta' sinjal tal-arloġġ. Sinjal tal-input tal-modulu. B'dan il-mod, il-qalba IP tista 'timplimenta l-funzjoni tal-kontroll tan-numru ta' kolonni magħżula. Meta M huwa "000", joperaw l-inqas 8 bits (l-ewwel lukkett) tal-lukkett tal-kontroll tan-numru tal-kolonna, u l-ieħor huwa idle, u l-elettrodi tal-kolonna korrispondenti huma SEG0 ~ SEG7; meta M huwa "001" Joperaw l-inqas 16-il bit (l-ewwel u t-tieni lukketti) tal-lukkett tal-kontroll tal-kolonna. Il-kolonni l-oħra kollha huma ħielsa. L-elettrodi tal-kolonna korrispondenti huma SEG0 ~ SEG15; u hekk, sakemm il-kolonna tikkontrolla l-lukketti 64. Bit tirreġistra x-xogħol kollu, l-elettrodu korrispondenti tal-kolonna huwa SEG0 ~ SEG63.
Modulu tas-sewqan tal-elettrodu
Il-modulu jinkludi l-aktar erba 'submoduli: submodulu ta' sewqan ta 'elettrodu ta' skeda ta 'ringiela, submodulu tas-sewqan ta' elettrodu tas-sinjal tal-kolonna, shifter ta '
Il-funzjoni tat-shifter tal-livell hija li tikkonverti l-vultaġġ tas-sinjal loġiku f'volta attwali tas-sewqan LCD b'sinjal tal-kontroll applikat u l-ħruġ lejn il-modulu tas-sewqan skont il-ħtiġijiet attwali tal-applikazzjoni; ir-rwol tas-submodulu tas-sewqan ta 'l-elettrodi li jiskennja r-ringiela huwa li jipprovdi l-elettrodi tar-ringiela b'Ċertu perjodu tal-polz tas-sinjal ta' l-iskennjar; il-funzjoni tas-submodulu tas-sewqan tal-elettrodu tas-sinjal tal-kolonna hija li tiġi applikata d-data mill-lukkett għall-elettrodu tal-kolonna korrispondenti, u s-sinjal tal-iskennjar tal-elettrodu tar-ringiela biex jiġi stabbilit il-kamp elettriku li jmexxi l-AC, b'hekk issuq il-wiri tal-apparat LCD. In-numru ta 'counters taċ-ċirku li jistgħu jiġu ssettjati minn qabel jista' jikkontrolla n-numru ta 'elettrodi tal-iskannjar tal-fila min-numru ta' kontroll ta 'numru ta' ringieli N (S0 ~ S5) biex jadatta għal skrins LCD ta 'daqsijiet differenti, u jiddaħħal valuri differenti għat- għall-ħtiġijiet attwali. Ikkontrolla n-numru ta 'ringieli għal xogħol speċifiku u l-elettrodi l-oħra kollha huma idle. Taħt il-kontroll tas-sinjal tal-arloġġ tas-sewqan tal-linja, l-iskannjar jitwettaq linja b'linja, u ċ-ċiklu jiġi ripetut sakemm jiddaħħal valur ġdid fin-numru tal-kontroll tan-numru tal-linja N, u numru ġdid ta ' by-line mode. Per eżempju, meta s-sinjal applikat N huwa "011011", in-numru ta 'elettrodi tal-iskennjar huwa 27. Ir-ringiela tas-submodulu tas-sewqan tal-iskannjar tiġġenera sinjal ta' skenn progressiv fuq l-elettrodi tal-filliera COM0 COMCOM26 u l-elettrodi l-oħra tar-ringiela COM27 COMCOM63 huma kollha stabbiliti għal livell baxx. Jekk is-sinjal applikat ġdid N huwa "100011", is-submodulu tas-sewqan ta 'l-elettrodu ta' l-iskann jiġġenera sinjal ta 'l-iskenn progressiv li jiċċirkola fuq l-elettrodi tar-ringiela COM0 COMCOM34.
Implimentazzjoni tas-sistema ċentrali IP
L-ewwel, skont id-definizzjoni u d-diviżjoni ta 'hawn fuq tal-funzjoni kollha tas-sistema u d-disinn ta' kull modulu, kull modulu tal-funzjoni huwa mmudellat separatament bil-lingwa VHDL; it-tieni, fuq it-tagħmir FPGA tal-kumpanija Xilinx, l-għodda EDA ISE tintuża għal simulazzjoni u sinteżi. Iddiżbilixxi u jottimizza d-disinn; allura, uża VHDL biex tiddefinixxi l-modulu ta 'l-ogħla livell biex tgħaqqad kull modulu u twettaq id-debugging u l-verifika tas-sistema korrispondenti; Fl-aħħarnett, jiksbu ċirkwit ta 'sewwieq LCD b'64 COM (ringieli) u 64 SEGs (kolonni) Output, interface ta' veloċità għolja 8-bit parallel MCU u serial interface, iċ-ċippa fiha RAM għal data tal-wiri, u tista ' biex jespandu l-kaskata biex jilħqu l-ikbar LCD, permezz tal-kontroll tal-numru tal-kolonna M u n-numru ta 'fillieri tal-kontroll tat-terminal N biex jadattaw għal daqsijiet differenti ta' LCD.
Simulazzjoni u verifika
Dan l-artikolu juża s-softwer ta 'simulazzjoni Xilinx ISE bħala għodda ta' simulazzjoni biex tivverifika l-qalba IP iddisinjata f'żewġ stadji.
L-ewwel, dan id-dokument iwettaq l-ewwel verifikazzjoni funzjonali preliminari ta 'kull modulu tal-qalba IP (inklużi sotto-moduli interni). Imbagħad, b'referenza għall-proċess tax-xogħol taċ-ċippa, iċ-ċippa sħiħa hija simulata kollha kemm hi. I-Figuri 3 u 4 juru riżultati ta 'simulazzjoni bl-użu ta' ISE biex jissimulaw il-funzjonijiet tal-kontroll tal-filliera u l-kolonna tal-qalba IP sħiħa. Fiċ-ċifra, CLK u CLK1 huma l-arloġġi tal-kontroll tat-trażmissjoni tad-data u l-impulsi tal-iskannjar tal-elettrodu tar-ringiela tal-modulu tal-interface MCU, rispettivament; M u N huma t-terminals tal-kontroll tal-għażla għall-elettrodi tal-kolonna u r-ringiela, rispettivament; iż-żewġ u ż-żewġ bits l-baxxi tas-CS huma kaskati rispettivament. Il-kontroll tal-kaskata jispiċċa bil-kolonni.
Ir-riżultati tas-simulazzjoni fil-Figura 3 u l-Figura 4 juru:
1. Meta RESET ikun għoli, il-qalba IP tkun fl-istat inizjali jew fl-istat ċar; meta WRITE huwa għoli, il-qalba IP hija fi stat tax-xogħol u tista 'tirċievi data tal-wiri.
2. Fit-tarf li qed jogħlew tal-arloġġ CLK, l-MCU jikteb data tal-wiri ta '8 bits lill-RAM tal-qalba IP b'mod parallel permezz tal-interface; fuq ix-xifer li qiegħed jogħla ta 'l-arloġġ CLK1, l-elettrodi orizzontali li jmexxu l-iskann sekwenzjalment iwasslu l-pulsazzjonijiet ta' l-iskannjar, u l-elettrodi tas-sinjal tal-kolonna għandhom ipoġġu d-data fir-RAM. Output minn SEG.
3. In-numru ta 'ringieli ta' terminals tal-kontroll jista 'jbiddel in-numru ta' ringieli ta 'elettrodi skanjati. Meta n-numru tat-terminal N tal-kontroll tal-għażla tan-numru ta 'ringiela huwa "3E", is-sinjal ta' l-iskann joħroġ f'COM0 ~ COM61. Kif muri fil-Fig. 3, fis-sinjal ta 'l-arloġġ ta' l-ewwel ringiela, is-sinjal ta 'l-iskennjar joħroġ fuq l-elettrodu COM61, u l-elettrodu tar-ringiela jiġi skennjat ringiela b'ringiela taħt il-kontroll tal-arloġġ tas-sewqan tar-ringiela; Meta s-seba 'sinjal ta' arloġġ ta 'ringiela jiddaħħal, N isir "22", is-sinjal ta' skennjar jitniżżel fuq l-elettrodu fil-filliera COM33, u jitnaqqas b'mod progressiv. L-iskannjar progressiv ta 'COM0 ~ COM33 isir.
4. It-terminal tal-kontroll tan-numru tal-kolonna jista 'jibdel in-numru ta' elettrodi tas-sinjal tal-kolonna. Meta t-terminal tal-kontroll tal-għażla tan-numru tal-kolonna M huwa "110", l-elettrodu SEG huwa output ta '48 bit; meta M huwa "010", l-output tas-SEG isir 16-il bit; meta M hija "101", l-output tas-SEG isir 40 bits. ; Meta M huwa "100", l-output tas-SEG isir 32 bits.
F'dan id-dokument, il-funzjonijiet tal-kontroll tan-numru tal-kolonna, il-kontroll tan-numru tal-filliera u l-qofol inter-core tal-qalba IP ġew ivverifikati u verifikati b'mod funzjonali. L-ispazju limitat hawn jiddeskrivi biss in-numru tal-kolonna u l-funzjonijiet ta 'kontroll tan-numru tal-filliera
Konklużjoni
Dan id-dokument jiddiskuti t-tfassil ta 'wajer taċ-ċippa tal-wiri LCD LCD core IP. Skont l-idea tad-disinn minn fuq għal isfel, iċ-ċippa hija maqsuma f'safef u l-funzjoni ġenerali taċ-ċippa hija vverifikata. Fil-verifika funzjonali taċ-ċippa, dan id-dokument jadotta l-lingwa tad-deskrizzjoni tal-hardware VHDL biex jivverifika l-funzjoni loġika u r-relazzjoni taż-żmien taċ-ċirkwit. Is-sewwieq tal-wiri LCD jadotta disinn parametriku u għandu portabilità tajba, u jista 'jiġi applikat b'mod konvenjenti għal diversi applikazzjonijiet ta' sistemi ta 'display panew ċatt ta' strumenti portabbli u PDAs u prodotti oħra relatati.
