基于ADSP-21160的液晶驱动电路设计及系统软件实现

薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)具有重量轻、平板化、低功耗、无辐射、显示品质优良等特点，其应用领域正在逐步扩大，已经从音像制品、笔记本电脑等显示器发展到台式计算机、工程工作站(EWS)用监视器。对液晶显示器的要求也正在向高分辨率、高彩色化发展。

由于CRT显示器和液晶屏具有不同的显示特性，两者的显示信号参数也不同，因此在计算机(或MCU)和液晶屏之间设计液晶显示器的驱动电路是必需的，其主要功能是通过调制输出到LCD电极上的电位信号、峰值、频率等参数来建立交流驱动电场。

本文实现了将VGA接口信号转换到模拟液晶屏上显示的驱动电路，采用ADI公司的高性能DSP芯片ADSP-21160来实现驱动电路的主要功能。

　　硬件电路设计

AD9883A是高性能的三通道视频ADC可以同时实现对RGB三色信号的实时采样。系统采用32位浮点芯片ADSP-21160来处理数据，能实 时完成伽玛校正、时基校正、图像优化等处理，且满足了系统的各项性能需求。ADSP-21160有6个独立的高速8位并行链路口，分别连接ADSP- 21160前端的模数转换芯片AD9883A和后端的数模转换芯片ADV7125。ADSP-21160具有超级哈佛结构，支持单指令多操作数 (SIMD)模式，采用高效的汇编语言编程能实现对视频信号的实时处理，不会因为处理数据时间长而出现延迟。

系统硬件原理框图如图1所示。系统采用不同的链路口完成输入和输出，可以避免采用总线可能产生的通道冲突。模拟视频信号由AD9883A完成模数转 换。AD9883A是个三通道的ADC，因此系统可以完成单色的视频信号处理，也可以完成彩色的视频信号处理。采样所得视频数字信号经链路口输入到 ADSP-21160，完成处理后由不同的链路口输出到ADV7125，完成数模转换。ADV7125是三通道的DAC，同样也可以用于处理彩色信号。输 出视频信号到灰度电压产生电路，得到驱动液晶屏所需要的驱动电压。ADSP-21160还有通用可编程I/O标志脚，可用于接受外部控制信号，给系统及其 模块发送控制信息，以使整个系统稳定有序地工作。例如，ADSP-21160为灰度电压产生电路和液晶屏提供必要的控制信号。另外，系统还设置了一些 LED灯，用于直观的指示系统硬件及DSP内部程序各模块的工作状态。

　　图1 系统硬件原理框图

本设计采用从闪存引导的方式加载DSP的程序文件，闪存具有很高的性价比，体积小，功耗低。由于本系统中的闪存既要存储DSP程序，又要保存对应于 不同的伽玛值的查找表数据以及部分预设的显示数据，故选择ST公司的容量较大的M29W641DL，既能保存程序代码，又能保存必要的数据信息。

图2为DSP与闪存的接口电路。因为采用8位闪存引导方式，所以ADSP-21160地址线应使用A20～A0，数据线为D39～32，读、写和片选信号分别接到闪存相应引脚上。

　　图2 DSP和Flash的接口电路

　　系统功能及实现

本设计采用ADSP-21160完成伽玛校正、时基校正、时钟发生器、图像优化和控制信号的产生等功能。

1.伽玛校正原理

在LCD中，驱动IC/LSI的DAC图像数据信号线性变化，而液晶的电光特性 是非线性，所以要调节对液晶所加的外加电压，使其满足液晶显示亮度的线性，即伽玛(γ)校正。γ校正是一个实现图像能够尽可能真 实地反映原物体或原图像视觉信息的重要过程。利用查找表来补偿液晶电光特性的γ校正方法能使液晶显示系统具有理想的传输函数。未校正时液晶显 示系统的输入输出曲线呈S形。伽玛表的作用就是通过对ADC进来的信号进行反S形的非线性变换，最终使液晶显示系统的输入输出曲线满足实际要求。

LCD的γ校正图形如图3所示，左图是LCD的电光特性曲线图，右图是LCD亮度特性曲线和电压的模数转换图。

　　图3 LCD的γ校正示意图

2.伽玛校正的实现

本文采用较科学的γ校正处理技术，对数字三基色视频信号分别进行数字γ校正(也可以对模拟三基色视频信号分别进行γ校正)。在完成γ校正的同时，并不损失灰度层次，使全彩色显示屏图像更鲜艳，更逼真，更清晰。

某 单色光γ调整过程如图4所示，其他二色与此相同。以单色光γ调整为例：ADSP-21160 首先根据外部提供的一组控制信号，进行第一次查表，得到γ调整系数(γ值)。然后根据该γ值和输入的显示数据进行第 二次查表，得到经校正后的显示数据。第一次查表的γ值是通过外部的控制信号输入到控制模块进行第一次查表得到的。8位显示数据信号可查表数字 0～255种灰度级显示数据(γ校正后)。

　　图4 单色光γ调整的过程

· 图像优化

为了提高图像质量，ADSP-21160内部还设