設計行場掃描時序,一般有兩種方式:查找表方式和編程邏輯方式。查找表方式主要由存儲芯片構成,如SRAM、EPROM、PORM等。使用時,先根據所要產生的時序在存儲單元寫入相應的數值,查表時再從表內讀出時應存儲單元的數值,以形成掃描時序。掃描時序查找表分為行掃描時序查找表和場掃描時序查找表。場掃描時序查找表的輸入時鐘由行同步脈沖提供。用查找表形成時序的方法存在體積大、計算煩瑣的缺點。隨著大規模邏輯芯片的出現,利用編程邏輯方法產生行場掃描時序是一個發展方向。這種方法具有電路簡單、功能強、修改方便、可靠性高等優點。圖3為LCD控制器的框圖。
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在本設計中,點時鐘DCLK由處理器DSP的系統時鐘40MHz經數字鎖相環二分頻得到。點時鐘驅動行時序生成器,產生圖2所示的行同步信號HS和行消隱信號HB。為避免毛刺,控制器設計采用同步設計方法,如圖3所示,行同步信號HS通過一個微分電路,產生一個點時鐘周期寬的場時序生成器使能信號。在使能信號有效時,場時序生成器開始計數,并產生場同步信號VS和場消隱信號VB。行消隱信號HB和場消隱信號VB相與后即為數據使能信號DATA_EN。該數據使能信號作為產生幀存地址計數器的計數使能,以保證DATA_EN信號為高時,將象素送給AMLCD顯示。在DCLK的上升沿,幀存地址計數器加一,幀存SRAM經過一段延時后,象素數據出現在總線上。在DCLK的下降沿AMLCD將數據讀入。該LCD控制器的設計方法很容易用于VGA視頻接口。在VGA接口電路的設計中,不需點時鐘電路,只須將行同步信號與場同步信號輸出,將數據使能信號作為復合消隱信號輸入即可。產生行場掃描時序的VHDL描述如下:
entity seq_gen is
port(clk_seq : in std_logic;
rst_seq : in std_logic;
lcd_hs_out : out std_logic;
lcd_dataen : out std_logic;
lcd_vs_out : out std_logic;
pix_clk : out std_logic );
end seq_gen;
architecture rtl_seq_gen of seq_gen is
signal lcd_hb : std_logic;
signal lcd_hs : std_logic;
signal lcd_vb : std_logic;
signal lcd_vs : std_logic;
signal clken_vcount : std_logic;
begin
hcount: block
signal hcountreg :std_logic_vector(9 downto 0);
signal hz_temp : std_logic;
signal lcd_hz : std_logic;
begin
process (clk_seq,lcd_hz)
begin
if (lcd_hz = '1') then
hcountreg <= (others =>'0');
elsif clk_seq'event and clk_seq = '1' then
hcountreg <= hcountreg +1;
end if;
end process;
lcd_hb <= '0' when hcountreg >=600 and hcountreg < 650
else '1';
lcd_hs <='0' when hcountreg >=610 and hcountreg < 630
else '1';
hz_temp <= '1' when hcountreg = 650 else '0';
lcd_hz <=hz_temp or rst_seq;
end block hcount;
diff : block
signal inputrega : std_logic;
signal inputregb : std_logic;
begin
process(clk_seq)
begin
if clk_seq'event and clk_seq='1' then
inputregb <= inputrega;
inputrega <= not lcd_hs;
end if;
end process;
clken_vcount <= not inputregb and inputrega;
end block diff;
vcount : block
signal vcountreg : std_logic_vector(9 downto 0);
signal vz_temp : std_logic;
signal lcd_vz : std_logic;
begin
process (clk_seq,lcd_vz)
begin
if(lcd_vz='1')then
vcountreg <= (others => '0');
elsif clk_seq'event and clk_seq = '1' then
if clken_vcount = '1' then
vcountreg <= vcountreg +1;
end if;
end if;
end process;
lcd_vb <= '0' when vcountreg >=600 and vcountreg < 615
else '1';
lcd_vs <='0' when vcountreg >=607 and vcounreg < 610
else '1';
vz_temp <= '1' when vcountreg = 615 else '0';
lcd_vz <= vz_temp or rst_seq;
end block vcount;
pix_clk <=clk_seq;
lcd_dataen <=lcd_hb and lcd_vb;
lcd_hs_out <=lcd_hs;
lcd_vs_out <=lcd_vs;
end rtl_seq_gen;
這種用VHDL產生掃描時序的方法簡單、易讀,并且易于修改。在代碼中只須修改一些時序參數就能產生任意時序的波形,具有很好的可重用性。用FPGA Express 3.5半VHDL代碼綜合后,通過Foundation 3.1i進行布局和布線,用Foundation提供的門級仿真工具產生的行掃描時序仿真圖如圖4所示。
采用FPGA技術設計的AMLCD控制器,大大減少了電路板的尺寸,同時增加了系統可靠性和設計靈活性。這種用VHDL語言實現現行場掃描時序生成器的方法,具有簡便。易讀和可重用性強的特點。該AMLCD控制器已用Xilinx公司的SpartanII系列器件XC2S50實現,并在飛機座艙圖形顯示系統中實現應用。
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