嵌入式视频引擎芯片让显示设计更简单 处理器, 控制器, 嵌入式, 存储器, 操作系统

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当今的智能显示设计非常复杂，常常需要使用32位高端处理器(带大量的I/O接口和外部存储器)、较高的成本和电路板空间、图形库(有时还要嵌入式操作系统)、昂贵的帧缓存芯片(作为显示内存)，以及触控和音频来实现(图1)。然而，杀鸡焉用牛刀？
为满足更先进的人机交互需要，应对成本、功耗以及设计难度的问题，FTDI公司推出了嵌入式视频引擎(EVE)系列的首款芯片FT800(图2、图3)。该图形显示控制器芯片采用面向对象(线缓存)的方法，取代了传统的帧缓存。同时，FT800将显示、触摸和音频控制集成起来，使人机界面的设计更加简单。


图1：目前的智能显示结构。



图2：EVE的面向对象的智能显示结构。



图3：FT800框架图。

FTDI公司亚太技术营销经理黄钰龙介绍，传统的屏幕设计较为困难，系统和资源耗费都比较大。FTDI创新的EVE技术解决了电子工程师的设计难题。该创新产品和市面上所有的屏幕控制器都不一样，在成本、功能和品质上都更胜一筹。
采用FT800，系统可以使用低成本的MCU(ATmega328、PIC或8051等)进行设计(图4)。48引脚的QFN封装可缩小PCB尺寸。SPI/I2C可选接口与MCU通信可以减少引脚数目，简化界面。采用18个数据位，便可以实现262k色(RGB–6,6,6)的WQVGA图形。另外，该芯片还提供触摸控制器和音频输出。


图4：采用FT800的系统结构图。

通常，显示屏上每个像素需要3个字节(红、绿、蓝各一个字节)控制显示。传统的帧缓存方式需要760KB的RAM进行支持。同时，为了减小时间差和干扰的影响，需要采用高档的MCU快速刷屏，才能获得高质量的显示效果。为减少引脚数，FT800采用I2C/SPI接口进行通信。面向对象的方法，通过将高达2000个对象(声音、照片等)预先存放到8KB的显示列表中，解决了I2C/SPI接口速率慢带来的刷屏问题。同时，该方法还省去了对图形库和嵌入式操作系统(例如Android)的需要。






此外，EVE的面向对象的方法使图像在逐行处理的基础上，以1/16像素的精度呈现。这样在计算动态显示时，可以做到更加平滑。FT800内置防锯齿功能可以解决电阻屏画线和显示存在干扰的问题。该芯片采用18位接口(RGB各6位)实现了24位全彩色支持。FT800利用彩色抖动技术，改变每个点的刷新速率，可以弥补2位色差，达到调色的效果。Alpha混合修饰算法可以创建阴影、3D和淡入淡出效果。
FT800支持WQVGA(480x272)和QVGA(320×240)图像显示，最大支持512像素×512像素(图5)。内置小工具可以方便地绘制时钟、按钮和旋钮等简单图形——通过几条简单指令就可以实现绘图，而无需进行手动绘制。64声声音合成器播放预存的声音，可以快速生成铃声、载波和喇叭声等各种声音。


图5：FT800演示。

在成本方面，采用该芯片设计系统，可以减少40%~60%的系统成本。设计一个完整的音响系统，全部的材料清单在20美元以下。黄钰龙强调，FT800的另一个优势是低功耗特性。该芯片的典型工作电流为35mA，休眠状态下电流消耗仅为25μA。功耗上的大幅下降，使得便携设备的设计可以采用更小的电池，从而使PCB板大小和模具做到更加精简。