基于DSP的彩色TFT-LCD数字图像显示技术研究（2） 技术, 接口

yuyang911220

在本系统中，使用TMS320C6711的EMIF口的8位异步方式与CPLD一起定时刷新外部同步FIFOAL422B，接口电路如图5所示。

　 　图5 TMS320C6711与FIFOAL422B接口电路

　　DSP6711为AL422B提供写复位信号(/WRST)和写使能信号(/WE)。CPLD根据DSP6711提供的外存使能信号(/CE)和写使能信号(/AWE)，为AL422B提供写同步时钟(WCK)。DSP6711通过数据总线ED[5:0]将图像数据写入AL422B的内部存储单元。

　　4 CPLD设计

　　本系统使用ispMACH4064V(简称4064V)作为显示平台的主控逻辑器件。4064V是一款工作在3.3V的新一带CPLD芯片，I/O口兼容5V TTL电平，主要性能数如表1所示。

　　ispMACH4064V是实现TFT-LCD、FIFO和DSP的EMIF口三个器件逻辑功能时序的核心器件，为了实现各时序之间的严格同步，使用一个外部时钟参考源输入到ispMACH4064V，ispMACH4064V内部所有的信号都是以这个时钟为基准的。

　　系统总流程

　　TFT-LCD彩色数字图像显示平台的三个关键器件，分别是DSP、FIFO和CPLD。DSP通过EMIF口定期将图像数据写入FIFO；CPLD并行的不断读取FIFO内的图像数据，驱动TFT-LCD显示动态或静态彩色数字图像。DSP写FIFO的速度高达25MHz，TFT-LCD刷新时钟为6MHz，CPLD读FIFO的速度应大于3倍的TFT-LCD刷新时钟，取24MHz。各器件之间的时序必须严格匹配，才能正常显示图像。本系统使用Lattice公司的CPLD ispMACH4064V，产生TFT-LCD的驱动时序和FIFO的读时序，并配合DSP的EMIF口形成FIFO的写时序。系统时序设计是数字图像显示技术的关键点，也是最困难的部分。

　　系统上电后复位CPLD、FIFO和TFT-LCD，DSP定时向FIFO写入图像数据，CPLD并行的读FIFO，同时驱动TFT-LCD逐像素显示图像，系统总流程如图6所示。

　　 图6系统总流程图

　　本系统采用VHDL语言对CPLD要实现的功能进行行为描述，用Synthesis软件对VHDL源代码进行语法检查和逻辑综合后，在ispLEVER3.0环境下对ispMACH4064V进行功能仿真、时序仿真、引脚I/O设置和分配，最后将生成的JEDEC文件用下载电缆写入CPLD，生成实际的数字逻辑。

　　基于图像处理系统的性能分析

　　图像处理完毕后，需要显示给进行观察和评价。人的视觉系统对色彩非常敏感，图像显示的色彩必须达到或超过人的分辨能力，才不致于丢失有用的图像信息。图像处理系统的图像显示必须达到真彩(18位色)显示。为达到嵌入式数字图像处理系统实时性要求，图像显示模块要尽少占用DSP资源，同时真彩显示意味着更大的数据吞吐量，这些都要求图像显示模块要有更快的处理速度。

　　本系统中，一帧图像共有320×240×3＝225Kb，DSP采用8位异步模式以25Mb/s的速率向FIFOAL422B写入图像数据，写一帧图像需9ms。若DSP以40ms为间隔刷新AL422B的图像数据，就可以实现平滑动态显示真彩数字图像。这样的数据吞吐速度可以很好地满足实时性要求。

　　与市场同类产品的比较：国内外市场上控制彩色TFT-LCD一般采用ARM等带TFT-LCD接口的MCU，或直接使用专用IC，甚至使用工控机来实现，这些方案都难以满足嵌入式系统对成本和功耗的要求。国内市场上，有少数几家公司采用可编程器件+存储器的技术开发出实用产品，大部分采用SRAM作为图像数据存储器。由于要进行复杂的读写端口切换，这类产品一般采用高档可编程器件，同时降低图像显示品质，无法真彩显示，无法平滑地显示动态图像。而本课题实现了18位真彩显示，每秒25帧图像，动态图像可以平滑地显示，而且成本只有40元人民币，大大提高了产品的性价比。

　　结语

　　本文提出了一种基于DSP的彩色TFT-LCD数字图像显示解决方案，采用高性能DSP和基于DRAM的新型大容量FIFO存储器，用CPLD实现了驱动TFT-LCD以及与DSP数据接口的所有时序。与市场上同类产品相比，本系统大大提高了图像显示品质和显示速度，降低了系统的功耗和成本，在嵌入式图像系统中有广泛的应用前景。