專利名稱：基于spi串行或并行接口的彩色液晶屏顯示控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種液晶屏顯示控制裝置，尤其涉及一種利用SPI串行接口或并 行接口控制彩色液晶屏顯示的控制裝置。
背景技術(shù)：
數(shù)字TFT液晶屏的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，價格也不斷降低，在MCU接口的應(yīng)用中也越 來越青睞于TFT液晶屏的使用。由于在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，對顯示圖像的色彩要求越來越高，一 般256色顯示已經(jīng)不能滿足使用要求，而且基于并行接口的顯示控制裝置雖然傳輸速度很 快，但是在復雜的工業(yè)環(huán)境中，很容易受到電磁干擾的影響，導致數(shù)據(jù)傳輸錯誤，從而影響 顯示效果，因此，在工業(yè)領(lǐng)域中以串行接口控制和數(shù)據(jù)傳輸?shù)玫搅嗽絹碓綇V泛的應(yīng)用。串行接口中以RS232和SPI接口應(yīng)用最為廣泛。RS232連接簡單，但傳輸速度較 慢，最高只能達到115200bps，對于需要大量刷新圖像的應(yīng)用場合就顯得力不從心，況且，由 于RS232連接沒有同步時鐘，還很容易發(fā)生傳輸錯誤，其可靠性也越來越受到質(zhì)疑。SPI接 口需要4根線連接，即M0SI、MIS0、SCK和SS，傳輸速度最高能達到10Mbps，由于有SCK同步 時鐘，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性，使用效果和使用質(zhì)量明顯改觀。結(jié)合MCU接口在應(yīng)用中還 希望最大限度的節(jié)省資源、降低成本，因此，設(shè)計一種彩色液晶屏顯示控制裝置，以滿足實 際使用需要，就成為本實用新型所要解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實用新型旨在提供一種以SPI串行或并行接口控 制彩色液晶屏顯示的控制裝置，實現(xiàn)文字、圖形的65536色顯示，同時，最大限度的節(jié)省資 源、降低成本。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的基于SPI串行或并行接口的彩色液晶屏顯示控制裝置，包括顯示存儲單元、時序 產(chǎn)生單元和液晶屏接口，顯示存儲單元用于存儲顯示數(shù)據(jù)信息，還包括SPI串行接口、并行 接口和顯示控制單元，顯示控制單元在時序的控制下通過SPI串行接口或并行接口接收數(shù) 據(jù)或指令，完成對應(yīng)時序控制下的驅(qū)動外接數(shù)字TFT液晶屏的顯示控制。所述顯示控制單元包括SPI串行接口控制單元、并行接口控制單元、指令數(shù)據(jù)處 理單元、寫數(shù)據(jù)FIFO、存儲單元控制器、讀數(shù)據(jù)FIFO和顯示驅(qū)動單元，顯示驅(qū)動單元連接在 外接數(shù)字TFT液晶屏上；SPI串行接口控制單元暫存SPI串行接口發(fā)送以及接受的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生各種狀態(tài)信 息并存儲SPI通信協(xié)議的各種狀態(tài)。并行接口控制單元暫存并行接口的讀寫數(shù)據(jù)以及相應(yīng)寄存器地址，產(chǎn)生相應(yīng)控制信號。指令數(shù)據(jù)處理單元處理SPI串行接口控制單元或并行接口控制單元傳輸?shù)臄?shù)據(jù)， 根據(jù)接口指令或協(xié)議產(chǎn)生相應(yīng)的讀寫地址發(fā)送到存儲單元控制器，并將接口發(fā)送過來的顯示數(shù)據(jù)寫入到寫數(shù)據(jù)FIFO中。存儲單元控制器產(chǎn)生顯示存儲單元所需的各種時序信號，并根據(jù)寫數(shù)據(jù)FIFO或 讀數(shù)據(jù)FIFO的狀態(tài)，將寫數(shù)據(jù)FIFO中的數(shù)據(jù)寫入到顯示存儲單元或者從顯示存儲單元讀 出數(shù)據(jù)到讀數(shù)據(jù)FIFO。寫數(shù)據(jù)FIFO用于緩存寫顯示數(shù)據(jù)，產(chǎn)生接近滿狀態(tài)控制信號。讀數(shù)據(jù)FIFO用于緩存讀顯示數(shù)據(jù)，產(chǎn)生接近空狀態(tài)控制信號。顯示驅(qū)動單元從讀數(shù)據(jù)FIFO中讀取顯示數(shù)據(jù)，將顯示數(shù)據(jù)按比例進行紅、綠、藍 色階分配，作為顯示數(shù)據(jù)輸出，同時產(chǎn)生時序，驅(qū)動液晶屏顯示。述顯示控制單元為可編程邏輯器件。所述顯示存儲單元為同步動態(tài)隨機存儲器。所述時序產(chǎn)生單元包括晶體振蕩器和可編程邏輯器件內(nèi)部的鎖相環(huán)時序產(chǎn)生單兀。本實用新型所述的基于SPI串行或并行接口的彩色液晶屏顯示控制裝置，采用簡 單的指令方式，在指令數(shù)據(jù)處理單元和存儲單元控制器的協(xié)調(diào)工作下，通過SPI串行接口 或并行接口向顯示存儲單元寫入讀寫數(shù)據(jù)存儲頁地址、顯示數(shù)據(jù)存儲頁地址，并針對顯示 存儲單元依據(jù)讀寫數(shù)據(jù)存儲頁地址寫入顯示數(shù)據(jù)或讀出顯示數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)存儲頁的數(shù)據(jù) 用來驅(qū)動液晶屏顯示，通過將顯示數(shù)據(jù)存儲頁的16位數(shù)據(jù)合理分配給液晶屏的3X6位或 3 X 8位數(shù)據(jù)，在可顯示沈2144種顏色或16777216種顏色的液晶屏上顯示65536色，既可滿 足色彩較豐富的顯示需求，又可節(jié)省MCU的資源開銷。同時，由于顯示存儲單元采用同步動 態(tài)隨機存儲器，大大增加了顯示存儲的容量，同時降低了成本。該控制裝置整體結(jié)構(gòu)簡單、 成本低廉，數(shù)據(jù)處理過程合理、快捷，顯示效果穩(wěn)定、可靠，能完全滿足SPI串行接口或并行 接口控制彩色液晶屏的顯示需要。

圖1為本實用新型的整體方案圖。
具體實施方式
本實用新型適用于波特率最大為10Mbps，符合標準SPI通信協(xié)議的SPI串行接口， 或者INTEL8080時序MCU的并行接口，最大可以控制800 X RGBX 600分辨率的彩色液晶屏。
以下結(jié)合附圖1對本實用新型做進一步的描述本實用新型所述的基于SPI串行或并行接口的彩色液晶屏顯示控制裝置，包括 SPI串行接口 12、并行接口 13、顯示控制單元11、顯示存儲單元6、時序產(chǎn)生單元9和液晶屏 接口 10。SPI串行接口 12和并行接口 13同一時刻只能保持一個接口選通，以保證信號正 常傳輸。SPI串行接口 12為標準的SPI通信協(xié)議接口，采用4線制，即主出從入線M0SI、主 入從出線MIS0、時鐘信號線SCK、片選信號線SS，通過SS選通本裝置，進行SPI串行接口 12 的控制傳輸，上位機作為主設(shè)備，本裝置作為從設(shè)備，按照SPI標準通信協(xié)議進行指令和數(shù) 據(jù)傳輸。并行接口 13以INTEL8080時序為主，即數(shù)據(jù)總線、讀寫信號線(/WR，/RD)、片選信號線(/CS)，寄存器選擇信號(RS)，通過/CS選通本裝置，RS選通指令或數(shù)據(jù)寄存器，/WR上 升沿寫入指令或數(shù)據(jù)，/RD低電平時讀出顯示數(shù)據(jù)。顯示存儲單元6接受顯示控制單元11的控制，存儲顯示數(shù)據(jù)信息。顯示存儲單元 6為同步動態(tài)隨機存儲器。液晶屏接口 10包括顯示數(shù)據(jù)信號RO R5、GO G5、BO B5，垂直同步信號 Vsync，水平同步信號Hsync，數(shù)據(jù)時鐘信號CK和數(shù)據(jù)使能信號Enable。時序產(chǎn)生單元9為包括晶體振蕩器和顯示控制單元11內(nèi)的鎖相環(huán)時序產(chǎn)生單 元，用于產(chǎn)生顯示控制單元11的工作基準時序和包括垂直同步信號Vsync、水平同步信號 Hsync、數(shù)據(jù)時鐘信號CK、數(shù)據(jù)使能信號Enable的基準控制時序。顯示控制單元11為可編程邏輯器件，包括SPI串行接口控制單元1、并行接口控制 單元2、指令數(shù)據(jù)處理單元3、寫數(shù)據(jù)FIFO、存儲單元控制器5、讀數(shù)據(jù)FIFO和顯示驅(qū)動單元 8。SPI串行接口控制單元1用于暫存SPI串行接口 12發(fā)送以及接受的數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生 有無數(shù)據(jù)、準備發(fā)送接收等各種狀態(tài)，用于通知指令數(shù)據(jù)處理單元3進行相應(yīng)處理，同時， 存儲SPI通信協(xié)議的各種狀態(tài)。并行接口控制單元2用于暫存并行接口 13的讀寫數(shù)據(jù)以及相應(yīng)寄存器地址，同 時，產(chǎn)生相應(yīng)控制信號通知指令數(shù)據(jù)處理單元3進行相應(yīng)處理。指令數(shù)據(jù)處理單元3用于處理SPI串行接口控制單元1或并行接口控制單元2 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，根據(jù)接口的指令或協(xié)議，產(chǎn)生相應(yīng)的讀寫地址發(fā)送到存儲單元控制器5中，同 時，將接口發(fā)送過來的顯示數(shù)據(jù)寫入到寫數(shù)據(jù)FIFO，以備后續(xù)進一步地對顯示存儲單元6 進行寫操作。存儲單元控制器5用于對顯示存儲單元6進行讀、寫操作控制。存儲單元控制器5 產(chǎn)生顯示存儲單元6所需的讀寫操作時序、初始化操作時序、刷新操作時序等，根據(jù)寫數(shù)據(jù) FIFO或讀數(shù)據(jù)FIFO的狀態(tài)，將寫數(shù)據(jù)FIFO中的數(shù)據(jù)寫入到顯示存儲單元6，或者從顯示存 儲單元6讀出數(shù)據(jù)到讀數(shù)據(jù)FIFO。寫數(shù)據(jù)FIFO用于緩存寫顯示數(shù)據(jù)。其由指令數(shù)據(jù)處理單元3控制寫操作在寫數(shù) 據(jù)FIFO中寫入顯示數(shù)據(jù)，存儲單元控制器5控制讀操作從寫數(shù)據(jù)FIFO中讀出顯示數(shù)據(jù)，同 時，產(chǎn)生接近滿狀態(tài)用于通知指令數(shù)據(jù)處理單元3和存儲單元控制器5進行相應(yīng)的讀寫操 作。讀數(shù)據(jù)FIFO用于緩存讀顯示數(shù)據(jù)。由存儲單元控制器5控制寫操作在顯示存儲 單元6中寫入顯示數(shù)據(jù)，顯示驅(qū)動單元8控制讀操作從顯示存儲單元6中讀出顯示數(shù)據(jù)，同 時產(chǎn)生接近空狀態(tài)用于通知顯示驅(qū)動單元8和存儲單元控制器5進行相應(yīng)的讀寫操作。顯示驅(qū)動單元8通過液晶屏接口 10直接與TFT液晶屏連接，用于驅(qū)動TFT液晶屏 顯示。顯示驅(qū)動單元8以時鐘信號CK和顯示使能ENABLE控制從讀數(shù)據(jù)FIFO中讀取數(shù)據(jù)， 對數(shù)據(jù)進行紅、綠、藍色階分配，作為顯示數(shù)據(jù)RGB信號輸出，同時，根據(jù)顯示驅(qū)動單元8的 控制時鐘，產(chǎn)生驅(qū)動液晶屏的時序信號行同步HSYNC信號、場同步VSYNC信號、時鐘信號CK、 顯示使能信號ENABLE，完成液晶屏顯示。其中，紅、綠、藍色階分配的方式為在顯示驅(qū)動單 元8內(nèi)將讀取的16位數(shù)據(jù)按照5 6 5比例進行紅、綠、藍色階分配，并將分配后的數(shù)據(jù) 按照5 6 5比例分配給液晶屏的3X6位或3X8位數(shù)據(jù)。[0036]具體工作流程如下步驟一上電后，時序產(chǎn)生單元9產(chǎn)生顯示控制單元11的工作基準時序，和包括垂 直同步信號Vsync、水平同步信號Hsync、數(shù)據(jù)時鐘信號CK和數(shù)據(jù)使能信號Enable的基準 控制時序；存儲單元控制器5向顯示存儲單元6產(chǎn)生初始化操作時序，用于初始化配置顯 示存儲單元6 ；指令數(shù)據(jù)處理單元3向SPI串行接口控制單元1發(fā)出初始化指令，用于配置 SPI通信協(xié)議的各種狀態(tài)。步驟二讀數(shù)據(jù)FIFO向存儲單元控制器5發(fā)出接近空信號，存儲單元控制器5按照 初始地址從顯示存儲單元6中讀取16位顯示數(shù)據(jù)并存入讀數(shù)據(jù)FIFO中。步驟三顯示驅(qū)動單元8在數(shù)據(jù)時鐘信號CK和數(shù)據(jù)使能信號Enable的控制下，從 讀數(shù)據(jù)FIFO中讀出顯示數(shù)據(jù)并按照5 6 5比例進行紅、綠、藍色階分配，并將分配后的 數(shù)據(jù)按照5 6 5比例分配給液晶屏的3X6位或3X8位數(shù)據(jù)。具體為將16位數(shù)據(jù)流 中的D15 D12分配給R5 R2，Dll分配給Rl和R0，DlO D5分配給G5 GO，D4 Dl 分配給B5 B2，DO分配給Bl和BO。其中，由于顯示驅(qū)動單元8數(shù)據(jù)時鐘信號CK，即讀數(shù)據(jù)FIFO的讀數(shù)據(jù)速率最高為 40MHz，顯示控制單元11的工作基準時序，即存儲單元控制器5從顯示存儲單元6向讀數(shù)據(jù) FIFO傳輸數(shù)據(jù)的速率為100MHz，就是說讀數(shù)據(jù)FIFO的寫數(shù)據(jù)過程要比讀數(shù)據(jù)的速度快，所 以不會發(fā)生讀數(shù)據(jù)FIFO空時來不及從顯示存儲單元6讀數(shù)據(jù)的情況；步驟四上位機通過SPI串行接口 12或者并行接口 13發(fā)送寫入頁和顯示頁地址， 同一時刻只能通過一個接口進行控制，根據(jù)選通信號SS或者/CS進行選擇。指令數(shù)據(jù)處理 單元3發(fā)送指令，存儲單元控制器5會根據(jù)寫入頁和顯示頁地址進行顯示存儲單元6地址 設(shè)置，顯示屏會立即切換到設(shè)置后顯示頁地址的內(nèi)容。步驟五上位機通過SPI串行接口 12或者并行接口 13發(fā)送顯示數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)需 要連續(xù)發(fā)送整整一個顯示頁，從顯示畫面的左上角到顯示畫面的右下角，發(fā)送完成后指令 數(shù)據(jù)處理單元3停止接收數(shù)據(jù)。步驟六指令數(shù)據(jù)處理單元3將接收的顯示數(shù)據(jù)發(fā)送到寫數(shù)據(jù)FIFO中，寫數(shù)據(jù)FIFO 數(shù)據(jù)接近存滿之后，向存儲單元控制器5發(fā)出接近滿狀態(tài)信號。存儲單元控制器5接收到 接近滿狀態(tài)信號后，按照之前設(shè)定的寫入頁地址將寫數(shù)據(jù)FIFO的顯示數(shù)據(jù)寫入到顯示存 儲單元6中。由于SPI串行接口 12或者并行接口 13傳輸數(shù)據(jù)的速率最高為5MHz，MCU并行接 口為8MHz，顯示控制單元11的工作基準時序，即存儲單元控制器5從寫數(shù)據(jù)FIFO向顯示存 儲單元6傳輸數(shù)據(jù)的速率為100MHz，就是說寫數(shù)據(jù)FIFO的讀數(shù)據(jù)要比寫數(shù)據(jù)速度快，所以 不會發(fā)生寫數(shù)據(jù)FIFO滿時來不及向顯示存儲單元6寫數(shù)據(jù)的情況；其中，存儲單元控制器5上電初始化之后會具體按照如下流程循環(huán)操作檢查讀 數(shù)據(jù)FIFO空狀態(tài)- >檢查寫數(shù)據(jù)FIFO滿狀態(tài)- >對顯示存儲單元6刷新，完成顯示存儲 單元6寫數(shù)據(jù)過程；如果檢查讀數(shù)據(jù)FIFO或?qū)憯?shù)據(jù)FIFO中任一為某個狀態(tài)有效時，那么就 按有效狀態(tài)的上述對應(yīng)步驟進行相應(yīng)讀寫操作，保證顯示過程的連續(xù)、有序進行。
權(quán)利要求1.基于SPI串行或并行接口的彩色液晶屏顯示控制裝置，包括顯示存儲單元、時序產(chǎn) 生單元和液晶屏接口，所述顯示存儲單元用于存儲顯示數(shù)據(jù)信息，其特征在于，還包括SPI 串行接口、并行接口和顯示控制單元，所述顯示控制單元在時序的控制下通過SPI串行接 口或并行接口接收數(shù)據(jù)或指令，完成對應(yīng)時序控制下的驅(qū)動外接數(shù)字TFT液晶屏的顯示控 制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SPI串行或并行接口的彩色液晶屏顯示控制裝置，其特 征在于，所述顯示控制單元包括SPI串行接口控制單元、并行接口控制單元、指令數(shù)據(jù)處理 單元、寫數(shù)據(jù)FIFO、存儲單元控制器、讀數(shù)據(jù)FIFO和顯示驅(qū)動單元，顯示驅(qū)動單元連接在外 接數(shù)字TFT液晶屏上；SPI串行接口控制單元暫存SPI串行接口發(fā)送以及接受的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生各種狀態(tài)信息并 存儲SPI通信協(xié)議的各種狀態(tài)；并行接口控制單元暫存并行接口的讀寫數(shù)據(jù)以及相應(yīng)寄存器地址，產(chǎn)生相應(yīng)控制信號；指令數(shù)據(jù)處理單元處理SPI串行接口控制單元或并行接口控制單元傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，根據(jù) 接口指令或協(xié)議產(chǎn)生相應(yīng)的讀寫地址發(fā)送到存儲單元控制器，并將接口發(fā)送過來的顯示數(shù) 據(jù)寫入到寫數(shù)據(jù)FIFO中；存儲單元控制器產(chǎn)生顯示存儲單元所需的各種時序信號，并根據(jù)寫數(shù)據(jù)FIFO或讀數(shù) 據(jù)FIFO的狀態(tài)，將寫數(shù)據(jù)FIFO中的數(shù)據(jù)寫入到顯示存儲單元或者從顯示存儲單元讀出數(shù) 據(jù)到讀數(shù)據(jù)FIFO ；寫數(shù)據(jù)FIFO用于緩存寫顯示數(shù)據(jù)，產(chǎn)生接近滿狀態(tài)控制信號； 讀數(shù)據(jù)FIFO用于緩存讀顯示數(shù)據(jù)，產(chǎn)生接近空狀態(tài)控制信號； 顯示驅(qū)動單元從讀數(shù)據(jù)FIFO中讀取顯示數(shù)據(jù)，將顯示數(shù)據(jù)按比例進行紅、綠、藍色階 分配，作為顯示數(shù)據(jù)輸出，同時產(chǎn)生時序，驅(qū)動液晶屏顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SPI串行或并行接口的彩色液晶屏顯示控制裝置，其特 征在于，所述顯示控制單元為可編程邏輯器件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SPI串行或并行接口的彩色液晶屏顯示控制裝置，其特 征于，所述顯示存儲單元為同步動態(tài)隨機存儲器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SPI串行或并行接口的彩色液晶屏顯示控制裝置，其 特征在于，所述時序產(chǎn)生單元包括晶體振蕩器和可編程邏輯器件內(nèi)部的鎖相環(huán)時序產(chǎn)生單兀。
專利摘要本實用新型公開了一種基于SPI串行或并行接口的彩色液晶屏顯示控制裝置，包括SPI串行接口、并行接口、顯示控制單元、顯示存儲單元、時序產(chǎn)生單元和液晶屏接口，顯示存儲單元用于存儲顯示數(shù)據(jù)信息，顯示控制單元在時序的控制下通過SPI串行接口或并行接口接收數(shù)據(jù)或指令，完成對應(yīng)時序控制下的驅(qū)動外接數(shù)字TFT液晶屏的顯示控制。其采用簡單指令方式完成顯示數(shù)據(jù)的讀、寫，通過將16位數(shù)據(jù)配給液晶屏的3×6位或3×8位數(shù)據(jù)，完成液晶屏65536色的顯示，滿足了色彩較豐富的顯示需求，節(jié)省了MCU的資源開銷。整體結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，數(shù)據(jù)處理過程合理、快捷，顯示效果穩(wěn)定、可靠。
文檔編號G09G3/36GK201927324SQ20102069955
公開日2011年8月10日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者楊德文, 黃際雷 申請人:北京德彼克創(chuàng)新科技有限公司