一種車載lcd控制裝置及方法
2023-09-23 20:42:40
一種車載lcd控制裝置及方法
【專利摘要】一種車載液晶顯示器LCD控制裝置，用場可編程門陣列FPGA實現，包括：LCD時序發生模塊，用於產生時鐘同步信號，向LCD輸出；Avalon總線寄存器從機接口，用於由狀態寄存器組提供控制信號，以確定整個車載LCD控制裝置的工作狀態；Avalon總線直接內存存取DMA主機接口，用於根據所述控制信號讀取圖像數據，發送到圖層混合模塊；所讀取的圖像數據中，DMA訪問幀緩存的起始地址和讀取長度由所述Avalon總線寄存器從機接口的狀態寄存器組給定；圖層混合模塊，用於使用阿爾法混合(Alpha?Blending)方法進行多圖層的混合，將混合結果輸出到LCD。
【專利說明】—種車載LCD控制裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD)控制【技術領域】,尤其涉及一種車載IXD控制裝置及方法。
【背景技術】
[0002]液晶顯示器件的應用是無孔不入，車用顯示器即是如此。雖然它的發展歷史並不久遠，但其成長勢頭不容忽視。
[0003]典型的圖形顯示系統一般都是利用標準的特殊應用標準處理器(ASSP)或者定製的特殊應用集成電路(ASIC)作為控制器來構建的。但汽車圖形設計師在利用這些器件構建系統時遭遇到了不小的麻煩，其中包括:較短的產品生命周期，基於PC的系統總線接口無法適應新標準和新顯示器類型等。上述問題限制了所設計的系統在其他應用中的重用可能性。
【發明內容】
[0004]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種車載LCD控制裝置及方法，採用FPGA集成設計，總線接口新穎，能夠適應多種標準及顯示器類型。
[0005]一種車載液晶顯示器IXD控制裝置，用FPGA實現，包括:
[0006]IXD時序發生模塊,用於產生時鐘同步信號，向IXD輸出；
[0007]Avalon總線寄存器從機接口，用於由狀態寄存器組提供控制信號，以確定整個車載IXD控制裝置的工作狀態；
[0008]Avalon總線直接內存存取DMA主機接口，用於根據所述控制信號讀取圖像數據，發送到圖層混合模塊；所讀取的圖像數據中，DMA訪問幀緩存的起始地址和讀取長度由所述Avalon總線寄存器從機接口的狀態寄存器組給定；
[0009]圖層混合模塊，用於使用阿爾法混合(Alpha Blending)方法進行多圖層的混合，將混合結果輸出到IXD。
[0010]優選地，所述Avalon總線寄存器從機接口的從埠的讀傳輸採用具有外設控制等待周期的從埠讀傳輸，所述從埠的寫傳輸採用具有外設控制等待周期的從埠寫傳輸。
[0011]優選地，所述Avalon總線DMA主機接口的個數與所要處理的圖像的圖層數目對應；
[0012]所述Avalon總線DMA主機接口是從系統內存的幀緩存中讀取數據的只讀主埠。
[0013]優選地，所述圖層混合模塊包括調色板和像素引擎，
[0014]調色板，用於對Avalon總線DMA主機接口發送的圖像數據進行處理，全部或部分圖層對應設置有調色板；
[0015]像素引擎，用於對Avalon總線DMA主機接口發送的圖像數據和/或調色板處理後的圖像進行疊加，將疊加後的圖像數據向LCD輸出。
[0016]優選地，所述IXD時序發生模塊，還用於設置畫中畫圖像顯示的起始位置和終止位置，實現圖像的畫中畫控制。
[0017]優選地，所述裝置還包括MediaLB協議接口。
[0018]優選地，所述像素引擎對多層圖像進行疊加時，每一層圖像的優先級別不同。
[0019]一種車載液晶顯示器IXD控制方法，該方法包括:
[0020]產生時鐘同步信號，向IXD輸出；
[0021]根據控制信號讀取圖像數據；
[0022]使用阿爾法混合(Alpha Blending)方法對所述圖像數據混合,將混合結果輸出到LCD。
[0023]優選地，還包括:
[0024]設置畫中畫顯示的起始位置和終止位置，實現圖像的畫中畫控制。
[0025]優選地，所述對所述圖像數據混合包括:
[0026]全部或部分圖層進行調色板處理；
[0027]對讀取的圖像數據和/或調色板處理後的圖像進行疊加，將疊加後的圖像數據向LCD輸出。
[0028]本發明以多用途為特質的現場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array,FPGA)器件加上商用化智慧財產權(IP)能夠實現幾乎所有的圖形系統功能，包括視頻控制器、RISC處理器、顯示器接口、總線標準和不同的視頻輸入標準等，而且這些功能全都可以集成在一個器件上:利用FPGA實現的高集成度實例。該設計無需使用外部MediaLB器件，而是在內部FPGA邏輯中處理MediaLB協議；採用FPGA器件設計的車載圖形顯示方案減輕了 ASSP和ASIC方案所面臨的問題；用於FPGA的標準視頻和圖形IP提供了經測試和經驗證的設計，能夠方便地集成進圖形解決方案。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0030]圖1為IXD車載圖形控制裝置的結構圖；
[0031]圖2為具有主埠和從埠的DMA外設；
[0032]圖3是本發明的車載IXD控制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0033]本實施例提出了一種用FPGA實現的基於多層Alpha Blending(阿爾法混合)的車載IXD控制裝置及方法。本實施例採用Alpha Blending的方法進行多圖層處理,配合IXD時序發生模塊、Avalon總線寄存器從機接口、Avalon總線DMA主機接口以及圖層混合模塊，從而達到對LCD顯示的有效控制，實現圖中圖的呈現和多圖層混合。本實施例克服了傳統的車載LCD較短的產品生命周期，基於PC的系統總線接口無法適應新標準和新顯示器類型等缺點。
[0034]本實施例使用Avalon交換式片上總線(簡稱Avalon總線)，Avalon總線是由Altera開發的一種專門的用以連接SOPC系統組件的連線技術，主要用於片內處理器與外設以及外設與外設之間的互連。Avalon交換式總線由可編程片上系統(System on aProgrammable Chip, SOPC)生成器(Builder)自動生成,每當一個新的組件被添加到系統中或是某個外設的優先級被改變，SOPC Builder就會自動生成一個新的、最佳的Avalon交換式總線。SOPCBuilder為Avalon內部自動生成總線的一種技術，該Avalon交換式總線有基於嚮導的配置方式；可以並發操作的多主設備；內建地址解碼；原始的或動態的位寬可變的外設接口 ；支持各種模式的Avalon傳輸；支持具有等待時間的讀寫傳輸:跨時鐘域電路等特點。
[0035]下面將結合附圖對本實施例做進一步地詳細描述。
[0036]本實施例提供的一種車載IXD控制裝置，是用FPGA實現的，且基於多層AlphaBlending (阿爾法混合)的,系統組成如圖1所示，包括:IXD時序發生模塊；Avalon總線寄存器從機接口 ；Avalon總線DMA主機接口 ；圖層混合模塊。其中:
[0037]IXD時序發生模塊:產生時鐘同步信號，向IXD輸出；IXD按照時鐘同步信號，採取逐個掃描的方式點亮每一個像素點。
[0038]Avalon總線寄存器從機接口:由一系列的狀態寄存器組成的狀態寄存器組提供控制信號，以確定整個車載LCD控制裝置的工作狀態；其中，從埠的讀傳輸採用具有外設控制等待周期的從埠讀傳輸，從埠的寫傳輸採用具有外設控制等待周期的從埠寫傳輸;
[0039]Avalon總線DMA主機接口:在本IXD控制裝置中有多個(以5個為例)對SDRAM幀緩存的Avalon總線DMA主機接口，對應5個圖層；這5個Avalon總線DMA主機接口都是從系統內存的幀緩存中讀取數據的只讀主埠。所讀取的圖像數據中，DMA訪問幀緩存的起始地址和讀取長度由Avalon總線寄存器從機接口的狀態寄存器組給定。各Avalon總線DMA主機接口根據Avalon總線寄存器從機接口的指令，讀取相應的圖層數據，發送到圖層混合模塊；
[0040]圖層混合模塊:使用Alpha Blending方法進行多圖層的混合，將混合結果輸出到LCD;在多層圖像疊加中，每一層圖像的優先級別不同，屏幕上顯示的最外一層的優先級別最高，越往裡優先級別越低。當外層為不透明時，對應相同象素點的裡面各層圖像均不可見；當外層為部分透明時，裡面各層依稀可見。
[0041]圖層混合模塊包括調色板和像素引擎，
[0042]調色板，用於對Avalon總線DMA主機接口發送的各層的圖像數據進行處理，每個圖層可以設置一個調色板，在本實施例中，對於最內側兩層沒有設置調色板，而是設計為最內側兩層，即層I和層2的圖像直接疊加，然後再與其他圖層的圖像疊加，即層3-5層每層對應一個調色板；
[0043]像素引擎，用於對Avalon總線DMA主機接口發送的圖像數據和/或調色板處理後的圖像進行疊加，本實施例中，首先對層1、層2的圖像進行疊加，然後對層1、層2疊加得結果與層3的圖像疊加，依此類推，對全部5層疊加後向LCD輸出。
[0044]本實施例採用的是直接內存存取(Direct Memory Access,DMA)控制原理,所運用到的DMA控制器如圖2所示，是基於N1s II系統實現的，N1s II中的DMA控制器包含2個Avalon-MM類型的主控制器埠(讀埠和寫埠)，一個用於DMA控制Avalon-ΜΜ類型的從埠以及內部的一些寄存器構成。圖1中的Avalon總線寄存器從機接口即是圖2中的DMA控制器的Avalon從控制器埠及寄存器組，而DMA控制器可以有多個主控制器讀寫埠，在圖1中的每個Avalon總線DMA主機接口都是一個獨立的Avalon主控制器埠。
[0045]優選地，Avalon總線寄存器從機接口還為N1s II處理器提供控制通路，以變更狀態寄存器組的控制命令。
[0046]優選地，IXD時序發生模塊，負責產生IXD的顯示時序，包括VSYNC，HSYNC等；還能夠通過設置適當的起始位置和終止位置，實現層I到層4的圖像的畫中畫控制。IXD時序發生模塊產生正確的時鐘同步信號，分為場同步信號和行同步信號；對應LCD顯示的像素時鐘的計數器和行計數器。
[0047]畫中畫的實現核心是像素時鐘的計數器和行計數器，像素時鐘的計數器和行計數器可以映射為平面坐標，然後使用層數據有效信號(Act)來判斷相應的圖層信號是否有效，則可以判定每個坐標點處的層數據是否有效，實現畫中畫功能。
[0048]本實施例的上述裝置整體由FPGA實現。
[0049]優選地，該裝置還提供了 MediaLB協議接口，能夠進行MediaLB協議通信。
[0050]本實施例使用FPGA後，就只需要在FPGA邏輯中處理MediaLB協議，不需要使用專門的MediaLB器件。
[0051 ] 本實施例的車載IXD控制方法的流程，如圖3所示，包括:
[0052]步驟301:產生時鐘同步信號，向IXD輸出；
[0053]IXD時序發生模塊產生的時鐘同步信號向IXD輸出；
[0054]步驟302:根據控制信號讀取圖像數據；
[0055]各Avalon總線DMA主機接口根據Avalon總線寄存器從機接口的指令，讀取相應的圖層數據，發送到圖層混合模塊；
[0056]步驟303:使用Alpha Blending方法對所述圖像數據混合,將混合結果輸出到LCD。
[0057]圖層混合模塊對相應的圖層進行混合疊加，其中，設置有調色板的圖層首先進行調色板的相應處理，在輸出到像素引擎，由像素引擎將各圖層疊加結果輸出到LCD顯示。
[0058]優選地，設置畫中畫顯示的起始位置和終止位置，實現圖像的畫中畫控制。
[0059]優選地，對所述圖像數據混合包括:
[0060]全部或部分圖層進行調色板處理；
[0061]對讀取的圖像數據和/或調色板處理後的圖像進行疊加，將疊加後的圖像數據向LCD輸出。
[0062]以5個圖層要進行阿爾法混合為例，圖像信號由6Bits的紅、綠、藍信號構成，這三個顏色分量的阿爾法混合要分開來進行處理。
[0063]先把圖層I和圖層2的數據輸入到圖層混合模塊，圖層混合模塊對分別其進行紅、綠、藍三種顏色的疊加；再將圖層3的數據由調色板進行處理後輸入到圖層混合模塊，由圖層混合模塊對圖層I和圖層2混合後的數據、圖層3的處理後的數據進行紅、綠、藍三種顏色的疊加；依此類推，最終得到5個圖層的阿爾法混合的結果，輸出到LCD顯示。
[0064]本領域普通技術人員可以理解上述方法中的全部或部分步驟可通過程序來指令相關硬體完成，所述程序可以存儲於計算機可讀存儲介質中，如只讀存儲器、磁碟或光碟等。可選地，上述實施例的全部或部分步驟也可以使用一個或多個集成電路來實現。相應地，上述實施例中的各模塊/單元可以採用硬體的形式實現，也可以採用軟體功能模塊的形式實現。本申請不限制於任何特定形式的硬體和軟體的結合。
[0065]以上所述，僅為本發明的較佳實例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種車載液晶顯示器IXD控制裝置，其特徵在於，用現場可編程門陣列FPGA實現，包括: IXD時序發生模塊，用於產生時鐘同步信號，向IXD輸出； Avalon總線寄存器從機接口，用於由狀態寄存器組提供控制信號，以確定整個車載IXD控制裝置的工作狀態； Avalon總線直接內存存取DMA主機接口，用於根據所述控制信號讀取圖像數據，發送到圖層混合模塊；所讀取的圖像數據中，DMA訪問幀緩存的起始地址和讀取長度由所述Avalon總線寄存器從機接口的狀態寄存器組給定； 圖層混合模塊，用於使用阿爾法混合(Alpha Blending)方法進行多圖層的混合，將混合結果輸出到LCD。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於: 所述Avalon總線寄存器從機接口的從埠的讀傳輸採用具有外設控制等待周期的從埠讀傳輸，所述從埠的寫傳輸採用具有外設控制等待周期的從埠寫傳輸。
3.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於: 所述Avalon總線DMA主機接口的個數與所要處理的圖像的圖層數目對應； 所述Avalon總線DMA主機接口是從系統內存的幀緩存中讀取數據的只讀主埠。
4.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於: 所述圖層混合模塊包括調色板和像素引擎， 調色板，用於對Avalon總線DMA主機接口發送的圖像數據進行處理，全部或部分圖層對應設置有調色板； 像素引擎，用於對Avalon總線DMA主機接口發送的圖像數據和/或調色板處理後的圖像進行疊加，將疊加後的圖像數據向LCD輸出。
5.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於: 所述IXD時序發生模塊，還用於設置畫中畫圖像顯示的起始位置和終止位置，實現圖像的畫中畫控制。
6.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於: 所述裝置還包括MediaLB協議接口。
7.如權利要求4所述的裝置，其特徵在於: 所述像素引擎對多層圖像進行疊加時，每一層圖像的優先級別不同。
8.一種車載液晶顯示器IXD控制方法，其特徵在於，該方法包括: 產生時鐘同步信號，向LCD輸出； 根據控制信號讀取圖像數據； 使用阿爾法混合(Alpha Blending)方法對所述圖像數據混合，將混合結果輸出到LCD。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，還包括: 設置畫中畫顯示的起始位置和終止位置，實現圖像的畫中畫控制。
10.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述對所述圖像數據混合包括: 全部或部分圖層進行調色板處理； 對讀取的圖像數據和/或調色板處理後的圖像進行疊加，將疊加後的圖像數據向LCD 輸出。
【文檔編號】G09G3/36GK104134432SQ201410380025
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月4日 優先權日:2014年8月4日
【發明者】屈斌, 楊宗 申請人:浪潮(北京)電子信息產業有限公司