Blackfin处理器如何优化多媒体的LCD连接.doc
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1、Blackfin处理器如何优化多媒体的LCD连接随着ADI Blackfin系列等低功耗定点处理器的性能和普及程度的提高,它们可以为越来越多的多媒体应用提供服务。这些应用中的许多应用需要小型低功率液晶显示器(LCD)面板,其通常具有比用于广播电视的完整NTSC / PAL视频更低的视频分辨率。这些面板通常由微控制器或专用LCD控制器芯片控制。但是今天,Blackfin处理器具有足够的性能来处理信号处理和控制功能,并且还可以直接连接到LCD显示器 - 大大降低了系统成本和复杂性。本文将讨论ADSP-BF561 Blackfin处理器的并行外设接口(PPI)如何将LCD显示功能集成到高性能介质处理
2、领域,允许单个处理器用于系统处理和显示驱动。被动与主动LCD阵列技术有两大类 - 被动 - 矩阵和活动 - 矩阵。在前者中,印有行的玻璃基板形成液晶夹层,其中基板印有柱。像素在行 - 列交叉点处定义。为了激活给定像素,定时电路激励像素列,同时使其行接地。由此产生的电压差使液晶在该像素位置附近不透明,阻挡光线通过。虽然很简单,但无源矩阵技术确实存在一些缺点。例如,屏幕刷新时间相对较慢(对于快速移动的图像,可能会导致重影)。此外,存在行 - 列交叉处的电压场渗透到相邻像素中的趋势,部分地解开液晶并阻挡一些光穿过周围的像素区域。其效果是模糊图像中的边缘并降低对比度。使用类似IC的制造工艺的有源矩阵L
3、CD技术是一项重大改进。每个像素都有一个电容,用于在刷新周期之间保持电荷,以及一个晶体管开关(引起流行的术语,薄膜晶体管 -TFT-显示器)。为了寻址特定像素,其行被启用,并且电压被施加到其列。这具有仅隔离感兴趣的像素的效果,因此附近的其他像素不受影响。控制给定像素的电流减小,因此像素可以更快的速率切换,导致TFT与无源显示器相比更快的刷新率。更重要的是,调制施加到像素的电压电平允许许多不连续的亮度级别。今天,通常有256级,相当于8位强度。对于彩色显示器,每个像素实际上有三个子像素 - 红色,绿色和蓝色(RGB)滤镜 - 人眼看作是一个单色斑点。例如,320240像素显示器实际上具有9602
4、40个子像素,占R,G和B分量。每个子像素具有8位强度,因此形成了普通24位彩色LCD显示器的基础。由于LCD技术依赖于调节像素级的光通过,人们可能会想知道光会在哪里产生。许多小型,低成本的单色LCD是反射,这意味着外部光线从基板反射,但在液晶段充电的区域被阻挡。自TFT彩色显示器有数百万个晶体管可以过滤入射光,反射式显示器在有源矩阵技术中不会有效。相反,显示器是背光(或透射);典型地,集成在显示器中的荧光灯或白色发光二极管(LED)阵列产生的光在通过LCD“三明治”的各个层传输时被调制。不幸的是,晶体管消耗的大表面积需要来自背光的更大的光输出。此外,TFT显示器的每个晶体管都会消耗功率,因此
5、有源矩阵显示器与其被动同类产品相比有点耗电。TFT-LCD系统的组件连接考虑到所涉及的所有不同组件,TFT-LCD面板看起来很复杂。首先,有一个面板本身,它包含一排像素,用于按行和列高速选通,参考像素时钟频率。背光通常是冷阴极荧光灯(CCFL)。在CCFL中,激发的气体分子发出强光,同时产生非常少的热量。这种低功耗,耐用性,长寿命和简单的驱动要求使其成为LCD面板应用的理想选择。如上所述,LED也是一种流行的背光方法,主要用于中小尺寸的面板。它们具有成本低,工作电压低,寿命长,强度控制好的优点。然而,在较大的面板中,与CCFL解决方案相比,LED背光可以消耗大量功率。LCD 控制器包含将输入视
6、频信号转换为输入视频信号所需的大部分电路。适当的格式在LCD面板上显示。它通常包括一个定时发生器,它控制面板上各个像素的同步和像素时钟定时。此外,它还可以提供各种额外功能,例如屏幕显示,图形叠加混合,颜色查找表,抖动和图像旋转。更复杂的芯片可能非常昂贵,通常超过它们所连接的处理器的成本。一些媒体处理器,如ADI的Blackfin系列,具有电气作为LCD接口的端口,无需外部芯片。LCD驱动芯片是产生适当电压所必需的LCD面板的电平。它用作LCD控制器输出和LCD面板之间的转换器。行和列通常是分开驱动的,时序由定时发生器控制。由于直流电流会对晶体结构产生应力并最终导致劣化,因此必须以周期性极性反转
7、驱动液晶。因此,根据实现,施加到每个像素的电压极性在每帧,每行或每像素的基础上变化。连接到TFT-LCD模块随着趋向于更小,更便宜的多媒体设备,推动将驱动器,控制器和LCD面板结合起来。如今,集成的TFT-LCD模块包括定时发生和驱动电路 - 因此只需要数据总线连接,时钟/同步线和电源。然而,为了满足较小PDA型LCD面板中的面板厚度和成本要求,定时发生器通常不能集成到LCD模块中。在这种情况下,需要一个单独的外部时序ASIC来产生定时信号,以驱动LCD面板的各个行和列。然而,ADSP-BF561 Blackfin处理器可以直接通过并行外设接口(PPI)连接到许多TFT-LCD模块。 PPI是
8、一个多功能并行接口,可配置宽度为8到16位。它支持双向数据流,包括三条同步线和一个时钟引脚,用于连接外部提供的时钟。除连接LCD面板外,PPI还可以无缝解码ITU-R BT.656数据,也可以与ITU-R BT.601视频流接口。因为ADSP-BF561提供了许多通用功能 - 具有脉冲宽度调制(PWM)功能的目标定时器,可配置为模块提供适当的LCD时序,从而无需外部时序ASIC。图1显示了Blackfin处理器和TFT-LCD模块之间基本连接的框图。还显示了ADSP-BF561 EZ-KIT Lite评估板;它的许多便利提供了一种简单的方法来开始使用各种Blackfin应用程序,包括这里讨论的
9、应用程序。电源要求TFT-LCD面板通常需要两个独立的电源。首先,面板本身具有电源线。虽然LCD面板的电压供应要求不同,但通常的值为3.3 V或5 V.其次,CCFL背光需要高压电源才能将气体分子激发为荧光。该电压通常在TFT-LCD模块内的单独电路板上用dc-ac逆变器产生。另一方面,不需要高压交流电源的LED背光灯通常可以直接从5V或12V直流电源供电。时钟和同步像素时钟周期定义像素采样率,因此速度取决于面板分辨率和刷新间隔。例如,具有60Hz刷新率的VGA面板(640480有源像素)需要250MHz时钟,而QVGA面板(320240有源像素)可以以5MHz运行。同步线控制扫描每条线和视频
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