圖形 LCD 顯示器越來越多地設(shè)計(jì)用于要求苛刻的嵌入式顯示控制和視頻應(yīng)用，例如用于工業(yè)控制臺(tái)、自動(dòng)售貨機(jī)、汽車和船舶儀表盤組、家用電器、醫(yī)療設(shè)備和游戲機(jī)的人機(jī)界面 (HMI)。高效控制器設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵要求是有效的解決方案擴(kuò)展以及成本和性能的優(yōu)化。設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)中，這就需要穩(wěn)定且易于與設(shè)計(jì)人員自己的 IP 模塊和處理器接口集成的 IP。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員正在轉(zhuǎn)向使用可編程邏輯器件（如 FPGA）在他們的設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)先進(jìn)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(jī)會(huì)窗口內(nèi)響應(yīng)不斷變化的市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)和要求.

靈活性和防止過時(shí)

HMI 應(yīng)用程序依賴高帶寬幀緩沖存儲(chǔ)器控制器來支持用于幀緩沖存儲(chǔ)的外部存儲(chǔ)器設(shè)備。可編程邏輯允許為不同類型的存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的存儲(chǔ)器控??制器，保護(hù)制造商在 FPGA 平臺(tái)上的投資。處理器過時(shí)是可編程邏輯提供重要投資保護(hù)的另一個(gè)領(lǐng)域。FPGA 的靈活性允許通過 USB、SPI 或自定義接口實(shí)現(xiàn)處理器接口，從而可以輕松更換處理器或集成到設(shè)計(jì)人員自己選擇的處理器中。

圖 1 說明了在 FPGA 中實(shí)現(xiàn)的典型嵌入式顯示控制設(shè)備。嵌入式顯示控制設(shè)備（在本例中為 FPGA）與主機(jī)系統(tǒng)或處理器通信以執(zhí)行控制任務(wù)，并與觸摸屏 LCD 面板進(jìn)行通信以進(jìn)行顯示輸出。它與 DDR 存儲(chǔ)器接口以進(jìn)行顯示頁面存儲(chǔ)和刷新，并與用于實(shí)時(shí)外部視頻疊加的視頻輸入流相連接。主機(jī)系統(tǒng)監(jiān)控狀態(tài)并向 FPGA 發(fā)出命令。FPGA 通過 SPI 實(shí)現(xiàn)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(shè)擴(kuò)展等高級(jí)功能。

選擇 FPGA 實(shí)現(xiàn)的原因

自動(dòng)售貨機(jī)制造商的產(chǎn)品線范圍從帶有基于字符或“文本”LCD 顯示屏的極低成本機(jī)器到帶有能夠顯示視頻的大型 TFT LCD 屏幕的超高端機(jī)器。這些機(jī)器通常基于用于簡單 I/O 和支付系統(tǒng)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(dòng)售貨機(jī)保留相同的控制器。圖 2 描繪了制造商的傳統(tǒng)和高級(jí)顯示接口要求。

在這種情況下，制造商使用萊迪思 LCD-Pro 評(píng)估套件及其基于 FPGA 的插件參考設(shè)計(jì)示例來快速開發(fā)自己的 SPI 驅(qū)動(dòng)程序來管理圖形外設(shè)。視頻控制器用于驅(qū)動(dòng)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(chǔ)位圖應(yīng)用程序圖片和幀。SPI 從機(jī) IP 在基于 FPGA 的視頻平臺(tái)和嵌入式微控制器之間創(chuàng)建了一個(gè)低成本接口。基于 FPGA 的增強(qiáng)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(xiàn)位圖。BitBlt 技術(shù)還用于為廣告創(chuàng)建嵌入式位圖動(dòng)畫。

嵌入式顯示應(yīng)用需要支持多個(gè)顯示器和處理器，同時(shí)滿足工業(yè)、汽車和自動(dòng)售貨機(jī)環(huán)境中較長的設(shè)備生命周期。設(shè)計(jì)人員通常要求產(chǎn)品線從超低成本擴(kuò)展到高端 HMI 應(yīng)用。可編程邏輯提供了渲染復(fù)雜嵌入式顯示控制應(yīng)用所需的高性能圖形所需的靈活性和計(jì)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(xiàng)可實(shí)現(xiàn)針對(duì)成本或性能的有效解決方案擴(kuò)展和優(yōu)化。

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