基于SOPC技術的內存映射型LCD控制器設計研究

0 引 言
LCD以其低工作電壓、低功耗、顯示效果好、易集成和輕巧便攜等特點率先進入平板顯示市場并不斷拓寬其應用領域。隨著數字化作戰模式的發展，LCD必將越來越多地被應用于各種機載、艦載、裝甲車輛等軍用裝備。而常用的雙口RAM、乒乓操作等類型顯示控制器在成本、速度或靈活性方面存在一些不足。本文提出并沒計了一種基于SOPC技術的內存映射型LCD控制器，設計了系統實驗平臺，最后對該控制器的穩定性、實用性進行了驗證。實驗結果表明，該控制器具有成本低、實用性強、靈活性強等優點，并可推廣到LED、CRT等類型屏幕的驅動控制。

1 內存映射型LCD控制器的結構及優點
傳統的LCD控制器可分為雙口RAM型、“乒乓”切換控制型、消隱寫操作型等類型，這些控制器雖思路、設計簡單，能較好地解決讀寫沖突，但都只能應用于某些特定環境下的設計開發，系統的可擴展性、靈活性較差。而內存映射型控制器系統性能穩定、擴展性強、成本低、讀寫速度快，是目前控制器設計的較好解決方案。
1．1 內存映射型LCD控制器的結構
內存映射型控制器不用獨立的存儲器做顯存，而是在內存中動態地開辟一塊空間作為顯存，故稱之為內存映射型控制器，其結構如圖1所示。

內存映射型控制器工作時，顯存里的數據不是通過簡單接口，而是通過總線傳到時序發生器。由于對顯存的讀寫通過總線進行自動協調，從而有效地避免了讀寫沖突的發生。通常，總線通過一個數據緩存區與時序發生器連接。
1．2 內存映射型LCD控制器的優點
內存映射型控制器用一小塊雙口存儲器做緩存，保證了顯示數據傳輸的流暢性；顯存定義在SDRAM／SRAM內存中，取代了獨立顯存從而降低了系統成本；使用中只需修改時序發生器，就可以驅動各種參數的顯示器；同時，通過總線協調顯存的讀寫操作，有效的避免了顯存讀寫沖突問題。表1從4個方面對內存映射型控制器與其他3種常見控制器類型進行了比較。

2 基于SOPC技術的內存映射型LCD控制器設計
2．1 內存映射型LCD控制器的總體結構
該控制器由寄存器模塊、DMA模塊、數據緩存模塊、時序發生器4部分組成，采用VHDL語言編寫。如圖2所示。控制器內部定義了2個總線外設，其中，寄存器模塊為總線從端口設備，DMA模塊為總線主端口設備。

2．2 寄存器模塊(register_bank)
該模塊為Avalon總線從端口設備，可以通過NiosⅡ Processor設置和讀取顯存起始地址、顯示大小、顯示顏色位數及相關控制參數。