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。
![](../img/eep/emb/emb-7519154pvr3nvmcy.jpg)
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。
![](../img/eep/emb/emb-75192hdqcofpdynj.jpg)
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。
![](../img/eep/emb/emb-75193ytvrp1subgn.jpg)
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)。
![](../img/eep/emb/emb-75194py4c3omdruv.jpg)
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
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