液晶显示器由于具有低压、微功耗、显示信息量大、体积小等特点，在移动通信终端、便携计算机、GPS卫星定位系统等领域有广泛用途，成为使用量最大的显示 器件。液晶显示控制器作为液晶驱动电路的核心部件通常由集成电路组成，通过为液晶显示系统提供时序信号和显示数据来实现液晶显示。本设计是一种基于 FPGA(现场可编程门阵列)的液晶显示控制器。与集成电路控制器相比，FPGA更加灵活，可以针对小同的液晶显示模块更改时序信号和显示数据。FPGA 的集成度、复杂度和面积优势使得其日益成为一种颇具吸引力的高性价比ASIC替代方案。本文选用Xilinx公司的SpananIII系列XC3S200 器件，利用硬件描述语言Verilog设计了液晶显示拧制器，实现了替代专用集成电路驱动控制LCD的作用。
    
    　　1 功能分析与设计要求
    
    　　液晶显示模块(LCM)采用深圳拓扑微LM2028、STN图形点阵液晶显示模块，5.7in，320×240点阵，逻辑电压输入为3．0～5．0V，4位控制接口，具有行列驱动电路，白光LED背光源。表l为该液晶显示模块的引脚功能描述。
    
    

    　　液晶显示器的扫描方式是逐行扫描，当一行被选通以后，这一行中的各列信号同时加到列上，并维持一个扫描行的时间。这一行维持时间结束后，即选通下一行，同时各列电极也施加下一行的显示电压。
    
    　　列驱动器逻辑电路由移 位寄存器和锁存器构成，在一个显示数据位移脉冲信号CP作用下，将一组显示数据(4位)位移到寄存器中并保持。当下一个CP到来后。移位寄存器中第1位显 示数据被移至第2位，这样在80个CP脉冲作用下，一行显示数据被存入寄存器后，寄存器并口对接锁存器，在锁存脉冲LP的作用下，该行数据被锁存到锁存器 内输出给列电极。锁存脉冲LP的间隔为一个行周期，而行移位脉冲间隔也为一个行周期，因此二者是一致的。
    
    　　帧扫描信 号FLM即为行选通信号，脉宽为一行时间，在行移位脉冲LP作用下，存入移位寄存器后逐行位移，在一帧的最后一行输出高电平，代表下一帧的开始。M为液晶 显示交流驱动波形信号，即一帧改变一次波形的极性，防止液晶单方向扭曲变形。更为详细的时序关系如图1所示。
    
    

    　　2 设计与实现
    
    　　2.1 液晶控制器总体设计
    
    　　本设计的液晶显示器刷新频率为70 Hz，每一帧周期为14．28ms，每一行周期为60μs，时钟信号CP的频率为2 MHz，将一行数据输入列移位寄存器的时间为40μs，因此每一行设计了20μs的空白时间。

    
    　　液晶控制器系统原理如图2所示。时钟模块采用Xilinx公司的Coregen IP工具定制，数字时钟管理器DCM模块将FPGA 50 MHz时钟信号CLK_IN 25分频为2 MHz控制器时钟信号CLK。DCM采用了数字延迟锁相环技术来消除时钟相位的位移，提供比自行分频更稳定的时钟信号，以满足控制系统要求。 CONTROLLER模块为LCM提供满足图l所示时序要求的控制信号CP、LP、FLM、M、DISPOFF，并且同步产生SRAM的读地址 ADDRA[14：0]。
    
    

    　　SRAM为内存模块。为了提高输入LCD的数据流速度．设计了32K×4位的舣端口内存，可同时实现读/写，并实现数据格式的转化，由 上位机MCU输入的8位数据转为输入LCM列驱动器的4位数据；B端口由MCU_INTERFACE与上位机MCU连接，由MCU微控制器将显示数据写入 内存SRAM。其中，ADDRB[13：0]控制16K×8位的写地址，DINB[7：O]为写入数据，WEB为写有效控制，CLKB为写时钟；A端口由 CONTROLLER模块控制读地址ADDRA[14：0]，读时钟CLKA由系统时钟信号CLK控制，DOUTA[3：0]将数据写入LCM列驱动器。