發布日期：2022-04-22 點擊率：69
摘 要：針對現有LCD顯示控制器處理多路圖像數據合成的性能局限，提出了一種用于嵌入式系統的多路圖像數據合成LCD顯示控制器的設計方案。該方案以FPGA為顯示控制器的核心處理器件，經視頻接口和8080接口輸入數據，由SDRAM協調控制器完成數據存取，最終通過合成疊加送入LCD完成顯示。通過實際電路驗證表明，該LCD顯示控制器可以實現多路圖像數據的輸入、合成、顯示，且性能良好、運行穩定，并具有一定的移植性和可擴展性，可應用于有特殊圖像處理要求的嵌入式系統中。
0 引言
隨著嵌入式技術的發展，LCD在嵌入式系統中的廣泛應用推動了LCD顯示控制器的發展和完善。隨著所需顯示的圖像信息增加、功能要求增多對LCD顯示控制器的功能提出了更高的要求[1]。
當前，嵌入式領域使用的LCD顯示控制器主要有微處理集成型和專用型兩種類型，如LPC1788自帶的LCD顯示控制器和ILI9320專用LCD顯示控制器，由于使用便捷、性能穩定，在一般嵌入式系統的顯示領域應用廣泛。但隨著嵌入式系統定制化需求提高、顯示要求增多，如需視頻和操作界面等多路圖像混合輸出顯示的場合，上述的LCD顯示控制器由于接口單一、功能固定，很難滿足實際需求。如依舊使用這類顯示控制器，則往往需嵌入式處理器完成顯示前的合成處理，極大地增加了嵌入式處理器的處理壓力，不但需要額外選擇性能高端的處理器，更是加大了編程開發難度[2]。
針對以上情況，結合實際工程需求，本文提出了一種基于FPGA的專用LCD顯示控制器，具有多路圖像協調存取、畫中畫顯示、OSD字符疊加等功能，可用于視頻信息和顯示數據混合輸入領域。
1 LCD顯示控制器總體構架
1.1 具有多路圖像數據合成的改進型嵌入式系統
典型的具有視頻顯示功能的嵌入式系統如圖1(a)所示，主要由ARM最小系統、攝像頭、集成或專用LCD顯示控制器、顯存模塊、LCD組成。其中LCD顯示控制器由ARM處理器自帶或外接專用芯片，在需要多路圖像處理時需調用自身ARM處理器，極大增加了ARM處理器的負擔，不得不選用高端處理器來達到所需處理性能要求。
針對典型電路的不足，本設計將實時視頻直接接入LCD顯示控制器處理，而不經過ARM處理器，系統結構如圖1(b)所示。由LCD顯示控制器直接完成視頻數據與操作顯示數據的存取、合成、疊加等處理操作，降低了ARM處理器處理圖像數據的壓力，從而保證系統高效穩定工作。
1.2 LCD顯示控制器的工作原理及構架
LCD顯示控制器由視頻接口電路完成視頻數據的轉換、輸入，由8080、6800等協議接口電路完成ARM最小系統顯示數據的解析、輸入，再由主控器與存儲控制器把兩路數據分別存入片外存儲器中，再由后級合成顯示電路從顯存中讀取所需要的圖像數據，合成處理后配合LCD顯示所需要時序一同送入LCD中，完成最終的顯示。
根據上述原理提出了如圖2所示的LCD顯示控制器構架，主要由圖像接口、圖像緩存、協調存取、顯示合成等模塊組成，完成從圖像接入、處理、存取、輸出顯示等一系列工作[3]。
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