摘 要：針對(duì)現(xiàn)有LCD顯示控制器處理多路圖像數(shù)據(jù)合成的性能局限，提出了一種用于嵌入式系統(tǒng)的多路圖像數(shù)據(jù)合成LCD顯示控制器的設(shè)計(jì)方案。該方案以FPGA為顯示控制器的核心處理器件，經(jīng)視頻接口和8080接口輸入數(shù)據(jù)，由SDRAM協(xié)調(diào)控制器完成數(shù)據(jù)存取，最終通過合成疊加送入LCD完成顯示。通過實(shí)際電路驗(yàn)證表明，該LCD顯示控制器可以實(shí)現(xiàn)多路圖像數(shù)據(jù)的輸入、合成、顯示，且性能良好、運(yùn)行穩(wěn)定，并具有一定的移植性和可擴(kuò)展性，可應(yīng)用于有特殊圖像處理要求的嵌入式系統(tǒng)中。

　　0 引言

　　隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，LCD在嵌入式系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用推動(dòng)了LCD顯示控制器的發(fā)展和完善。隨著所需顯示的圖像信息增加、功能要求增多對(duì)LCD顯示控制器的功能提出了更高的要求[1]。

　　當(dāng)前，嵌入式領(lǐng)域使用的LCD顯示控制器主要有微處理集成型和專用型兩種類型，如LPC1788自帶的LCD顯示控制器和ILI9320專用LCD顯示控制器，由于使用便捷、性能穩(wěn)定，在一般嵌入式系統(tǒng)的顯示領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。但隨著嵌入式系統(tǒng)定制化需求提高、顯示要求增多，如需視頻和操作界面等多路圖像混合輸出顯示的場(chǎng)合，上述的LCD顯示控制器由于接口單一、功能固定，很難滿足實(shí)際需求。如依舊使用這類顯示控制器，則往往需嵌入式處理器完成顯示前的合成處理，極大地增加了嵌入式處理器的處理壓力，不但需要額外選擇性能高端的處理器，更是加大了編程開發(fā)難度[2]。

　　針對(duì)以上情況，結(jié)合實(shí)際工程需求，本文提出了一種基于FPGA的專用LCD顯示控制器，具有多路圖像協(xié)調(diào)存取、畫中畫顯示、OSD字符疊加等功能，可用于視頻信息和顯示數(shù)據(jù)混合輸入領(lǐng)域。

　　1 LCD顯示控制器總體構(gòu)架

　　1.1 具有多路圖像數(shù)據(jù)合成的改進(jìn)型嵌入式系統(tǒng)

　　典型的具有視頻顯示功能的嵌入式系統(tǒng)如圖1(a)所示，主要由ARM最小系統(tǒng)、攝像頭、集成或?qū)Ｓ肔CD顯示控制器、顯存模塊、LCD組成。其中LCD顯示控制器由ARM處理器自帶或外接專用芯片，在需要多路圖像處理時(shí)需調(diào)用自身ARM處理器，極大增加了ARM處理器的負(fù)擔(dān)，不得不選用高端處理器來達(dá)到所需處理性能要求。

　　針對(duì)典型電路的不足，本設(shè)計(jì)將實(shí)時(shí)視頻直接接入LCD顯示控制器處理，而不經(jīng)過ARM處理器，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1(b)所示。由LCD顯示控制器直接完成視頻數(shù)據(jù)與操作顯示數(shù)據(jù)的存取、合成、疊加等處理操作，降低了ARM處理器處理圖像數(shù)據(jù)的壓力，從而保證系統(tǒng)高效穩(wěn)定工作。

　　1.2 LCD顯示控制器的工作原理及構(gòu)架

　　LCD顯示控制器由視頻接口電路完成視頻數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、輸入，由8080、6800等協(xié)議接口電路完成ARM最小系統(tǒng)顯示數(shù)據(jù)的解析、輸入，再由主控器與存儲(chǔ)控制器把兩路數(shù)據(jù)分別存入片外存儲(chǔ)器中，再由后級(jí)合成顯示電路從顯存中讀取所需要的圖像數(shù)據(jù)，合成處理后配合LCD顯示所需要時(shí)序一同送入LCD中，完成最終的顯示。

　　根據(jù)上述原理提出了如圖2所示的LCD顯示控制器構(gòu)架，主要由圖像接口、圖像緩存、協(xié)調(diào)存取、顯示合成等模塊組成，完成從圖像接入、處理、存取、輸出顯示等一系列工作[3]。