高級圖像控制器加強(qiáng)便攜式系統(tǒng)性能(05-100)

　　近年來低功耗的芯片和系統(tǒng)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的目標(biāo)，特別在便攜式設(shè)備中 on。晶門科技的圖象控制器(GC) 芯片 SSD1918 專為高效節(jié)能便攜式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使芯片自身和系統(tǒng)功耗降低 also。片上完全嵌入式低功率SDRAM能支持便攜系統(tǒng)中的雙屏顯示。SSD1918在移動(dòng)電話中的應(yīng)用示于圖1。

 

　　圖1 移動(dòng)電話應(yīng)用中的典型結(jié)構(gòu)

　　SSD1918的特性:

　　• 優(yōu)化片上174,240字節(jié)低功率z顯示內(nèi)存

　　• 支持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的主屏和副屏雙屏顯示

　　• 主屏

　　– 支持 18-位 262K 真彩顯示

　　– 數(shù)據(jù) RGB接口帶可選的串行，驅(qū)動(dòng)器(不帶RAM)接口

　　– 支持 240x320屏幕 ( 單幀緩沖)TFT 驅(qū)動(dòng)器.

　　– 支持 176x220 屏幕(雙幀 緩沖避免圖象撕裂), 例如 SSD1278 TFT 驅(qū)動(dòng)器.

　　• 副屏

　　– 支持 6800/8080 8/9 位并行接口或 3/4 線串行接口，加上內(nèi)嵌幀緩沖，能夠支持幾乎所有類型的驅(qū)動(dòng)控制器

　　• 主控接口

　　– 超高速6800/8080 8/9/16/18- 位 并口或3/4 線串行接口3/4

　　– 外加 WAIT/IRQ 信號能加強(qiáng)系統(tǒng)性能

　　– WSYNC 握手信號支持更好的同步幀緩沖，盡量減少對顯示質(zhì)量的影響

　　• 超 低功率 1.8伏內(nèi)核電壓在MCU GC 中極有競爭力

　　• 獨(dú)立的信號電壓支持不同的接口和顯示屏

　　• 金球裸片和LGA 封裝節(jié)省印制電路板面積

　　較內(nèi)嵌圖象控制器加強(qiáng)MCU的性能

　　某些MCU可以利用其內(nèi)嵌的圖象控制器直接驅(qū)動(dòng)LCD面板would 。這確實(shí)節(jié)省了印制電路板的空間It ，但卻損耗了整個(gè)系統(tǒng)的效能。在所有內(nèi)嵌圖象控制器的MCU應(yīng)用上，一個(gè)顯示內(nèi)存是必須的for display 。一般的RAM MCU中極少帶這樣的緩沖，或者即使帶了這樣的緩沖，其容量通常也無法達(dá)到支持分辨率為,QVGA (320x240)的全彩顯示。這是因?yàn)橐粋€(gè)片上內(nèi)存縮減了MCU的產(chǎn)量因而提高了MCU芯片的成本It 。因此，通常很多情況下，一個(gè)共享程序存儲(chǔ)器的外置內(nèi)存被用于顯示幀緩沖，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

 

　　圖2 GC 內(nèi)嵌于MCU.

　　如果使用外置GC – SSD1918，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

 

　　圖3 獨(dú)立GC SSD1918使用

　　例1中MCU 內(nèi)嵌GC的結(jié)構(gòu)劣于使用SSD1918作為外置GC。以下討論一下細(xì)節(jié)：

　　1.等待功率高

　　GC的顯示輸出通過內(nèi)存內(nèi)容自身持續(xù)刷新，例如，如果應(yīng)用上要求顯示屏幕，外置內(nèi)存和MCU 的GC無法進(jìn)入等待模式。這樣增加了整個(gè)系統(tǒng)的功耗:。

　　然而，例2中，只需要SSD1918推動(dòng)主屏幕顯示，而其余系統(tǒng)配件例如內(nèi)存和MCU就可以進(jìn)入暫停模式。在等待用戶輸入的正常操作中，系統(tǒng)可以經(jīng)常性地被設(shè)定為暫停模式。以上一個(gè)60Hz幀頻率、QVGA分辨率18bpp的平板顯示例中，SSD1918損耗低于2毫安。In 一些典型的特性表1所示。

 

　　1.表1 SSD1918電性特性

　　** 這些是功率定義為等待模式的系統(tǒng)典型情況。假定顯示不帶背光 。

　　2.2.較低的MCU 功效:

　　在正常顯示模式下顯示屏不能被關(guān)閉。假設(shè)主屏是一個(gè)16bpp ，分辨率為QVGA (320x240) 顯示屏，內(nèi)存的數(shù)據(jù)總線寬度為,16位，TFT 屏幕刷新率為60Hz。內(nèi)存使用 Then t 320x240x(16bpp)/(16bit)x60Hz = 4,608,000 位每秒的讀周期單獨(dú)刷新顯示。這占用了大約一半的微處理器時(shí)間損耗account for (依據(jù)It SDRAM的速度 和存取周率) ，當(dāng)總線正在刷新顯示屏的時(shí)候，微處理器在進(jìn)行無用的計(jì)算，這損耗了大量的微處理器周期。

　　如果使用SSD1918這樣一個(gè)獨(dú)立的MCU外置GC，這些MCU周期可以被利用起來。例如，當(dāng)系統(tǒng)在操作中，MCU正在利用SDRAM作為其操作的緩沖進(jìn)行視頻解壓，較低性能的MCU都可完成視頻解壓的精確計(jì)算。換句話說，使用同一個(gè)MCU而外置GC，可以提高顯示的幀頻率，例如，一部影片以. E.g.30 幀每秒的幀頻(fps)解碼,圖象控制器必須每秒被寫30個(gè)完整的幀。SSD1918主控總線的訪問速率高，可以和一些高速的閃存匹配 。 這使得主控MCU有更多的周期去完成耗時(shí)的計(jì)算或是視頻錄象的解碼。

　　3.不可靈活微調(diào)TFT的時(shí)序:

　　以晶門科技長期從事顯示驅(qū)動(dòng)芯片類型產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)，TFT顯示面板需要相當(dāng)恰當(dāng)?shù)哪K操作幀頻，水平和垂直的同步時(shí)序規(guī)格根據(jù)不同的出產(chǎn)商而有所變化。這些微小的時(shí)序變化都會(huì)負(fù)面地影響顯示質(zhì)量From 。對于一些MCU內(nèi)嵌的GC來說，幀頻上的變化是艱巨的任務(wù)，由于它們與系統(tǒng)的其他資源使用同樣的時(shí)鐘，所以不能隨意改變。更糟的是，一個(gè)TFT面板其幀頻的要求越高，主控MCU的表現(xiàn)性能越低。這意味著如以上論點(diǎn)#2所計(jì)算，每秒更多的顯示數(shù)據(jù)從SDRAM緩沖傳遞到顯示屏。對于獨(dú)立的GC，如例2所示，SSD1918所帶的一個(gè)高端用戶可編譯PLL，可以被調(diào)節(jié)成合適的頻率適用于不同的TFT顯示屏。最重要的是GC能作為配件，對TFT顯示屏所要求幀頻的改變并不減低影響MCU的性能。

　　4.顯示面板連通性上的局限

　　不同的LCD模塊信號電平會(huì)有所不同，而MCU內(nèi)嵌的GC無法調(diào)節(jié)。當(dāng)電壓的差異不大時(shí)，數(shù)據(jù)的傳送有時(shí)會(huì)出錯(cuò)。然而另外一種情況下，MCU的內(nèi)嵌GC和顯示面板的電壓差比較大時(shí)，就必須使用外加的電壓轉(zhuǎn)換器。這也是主屏和副屏同時(shí)存在的問題。

　　在例2 SSD1918的系統(tǒng)中，每個(gè)接口都有獨(dú)立的信號供電電壓，范圍從1.6V到3.6V。這寬幅的電壓變化范圍使得與主屏和副屏的連接更加容易。此外，MCU與SSD1918的接口電壓范圍從1.6V到2.5V，適應(yīng)不同電壓的MCU接口。

　　5.除了信號電平，LCD驅(qū)動(dòng)信號響應(yīng)速率控制也是SSD1918的特性之一，其他內(nèi)嵌MCU式LCD控制器少有這樣的特性。這種特性使SSD1918可以調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)信號到LCD面板的響應(yīng)速率而不需要采用競爭對手添加外置電阻和電容的方案。

　　5.顯示方案的日新月異:

　　另外一種考慮是顯示技術(shù)和算法的變化迅速，例如抖動(dòng)和幀頻控制等許多提高顯示質(zhì)量技術(shù)的出現(xiàn)。MCU的設(shè)計(jì)周期通常比單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)GC的周期長，這使得內(nèi)嵌式GC設(shè)計(jì)過時(shí)而不適應(yīng)不同的顯示方案。一個(gè)獨(dú)立的GC設(shè)計(jì)周期比一個(gè)MCU片上系統(tǒng)的設(shè)計(jì)快的多，因此由于產(chǎn)品的市場周期標(biāo)準(zhǔn)高而提高了靈活性。

　　簡易的主控連接，18位顯示色彩深度

　　新的TFT技術(shù)持續(xù)以加速的步伐前進(jìn)。隨著面板制造商投資的增加，及生產(chǎn)大尺寸和小面積TFT面板，TFT技術(shù)進(jìn)入成熟的階段，這使價(jià)格降低及提高了顯示色彩的深度。On the other hand, n而且我們可以看見18bpp的面板較16bpp的面板有更充足的對比度。普通內(nèi)嵌MCU的GC帶16或32位總線結(jié)構(gòu)只能支持16bpp的面板，這不再能滿足市場的需求。只有一些新高性能的MCU可以支持比較高的色彩深度，但是必須考慮到成本和以上所訴的不利因素。

　　在現(xiàn)今顯示色彩繽紛、對比度豐富的顯示世界里，甚至對于小的便攜式屏幕，一個(gè)支持18bpp顯示的高端GC無疑比一個(gè)16bpp的顯示系統(tǒng)更具有競爭力。主控MCU的并行接口外帶18位的色彩數(shù)據(jù)接口簡化了MCU的數(shù)據(jù)傳送。SSD1918與MCU連接的高速接口，使得MCU的數(shù)據(jù)總線可以把SSD1918看作一個(gè)MCU外置的SDRAM。還可外加一個(gè) DMA in that case。只需在硬件和軟件上作出少許改動(dòng)，SSD1918就能支持將現(xiàn)有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)由16bpp的TFT或是CSTN面板簡便地移植到色彩豐富、對比度高的18bppTFT面板。

　　視頻功能增強(qiáng)

　　屏幕顯示的翻轉(zhuǎn)通過SSD1918處理變得更加簡易，通過設(shè)置SSD1918的寄存器可以實(shí)現(xiàn)顯示翻轉(zhuǎn)。當(dāng)主屏幕通過一些創(chuàng)新的設(shè)計(jì)而翻轉(zhuǎn)時(shí)，視頻或是圖片的內(nèi)容可以根據(jù)不同的角度翻轉(zhuǎn)。

　　SSD1918內(nèi)嵌足夠的SRAM (176x220x18) x 2 位。它可以支持兩個(gè)顏色數(shù)為262K，分辨率為QCIF+ (176x220)的幀緩沖。雙緩沖是眾所周知消除顯示撕裂現(xiàn)象(顯示屏一半顯示新圖片，另一半顯示前一副圖片)的典型途徑。在顯示一頁的同時(shí)刷新另一頁是解決這個(gè)問題的捷徑。

　　當(dāng)然，In other mode w SSD1918也支持 (240x320x18) x 1 位,. O 對于QVGA (240x320)的分辨率只能支持一幀。在這種情況下不可能實(shí)現(xiàn)雙緩沖。然而，SSD1918有一個(gè)外加的硬件信號引腳可以幫助解決這個(gè)問題。每顯示一幀，這個(gè)信號都被傳送到主控MCU中。TFT的顯示刷新可以被想象成一個(gè)CRT似的掃描，從頂行開始掃描，由左到右，從上到下。如果編譯好主控MCU，當(dāng)?shù)谝恍酗@示數(shù)據(jù)被傳送到顯示屏?xí)r，便可以開始刷新該行的內(nèi)容。因此，在下一個(gè)掃描中，新的圖象可以被顯示出來。雖然需要一些軟件上的幫助，但這可以解決“撕裂”現(xiàn)象。

　　其他GCF產(chǎn)品

　　晶門科技的液晶圖象控制器(GC)系列包括SSD1905，SSD1906 和SSD1908，支持灰階STN，彩色STN，數(shù)字或模擬TFT面板。它們提供可選幀緩沖存儲(chǔ)大小的特性，以滿足不同的應(yīng)用需要。晶門科技的GC芯片提供無鉛封裝，符合被提倡的RoHS環(huán)保 標(biāo)準(zhǔn)。