基于Xilinx FPGA SOPC的TFT-LCD 控制器设计与实现

　　根据TFT-LCD的工作原理，采用Xilinx公司的Microblaze微处理器软核，提出了一种基于嵌入式FPGA SOPC平台的TFT-LCD控制器方案．并验证了该方案的可行性。该控制器为进一步在嵌入式FPGA 片上系统进行图像和多媒体开发提供了一个稳固的平台。

　　0 引言

　　目前TFT （Thin Film Transistor，薄膜场效应晶体管）液晶已经广泛应用于信息显示系统，但是这些系统运算能力和工作效率较低，难以适应图像高速处理和数据传输的需求。

　　基于最新FPGA嵌入式设计方法，作者提出了一种TFT—LCD显示控制器的设计方案，采用Xilinx公司的MicroBlaze 32位微处理器软核，充分利用FPGA 的高速处理和片内大容量逻辑资源，设计了一个基于FPGA可编程片上系统（SOPC，System On Programmable Chip）的TFT彩屏液晶显示控制器。

　　1 系统主要硬件结构介绍

　　系统硬件主要部分如图1所示．在该系统中．Xilinx公司的Spartan-3E XC3SS00E FPGA作为主控芯片，外部存储器分别采用Micron公司的32Mxl6 DDR SDRAM 芯片MT46V32M16和Intel公司的JS28F128J3D75 Strata Flash芯片。

　　系统采用一片基于Himax HX8347D驱动芯片的2．4 TFT液晶显示模块，支持QVGA（320×240像素）显示分辨率，该芯片内置1 382 400 bits显示数据GRAM，支持最高262 144色的显示。

　　

　　2 SOPC系统及TFT-LCD控制器的设计

　　SOPC系统“嵌入式硬件平台”设计在Xilinx嵌入式开发套件EDK （Embedded Development Kit）软件内完成．利用EDK的集成开发环境XPS（Xilinx Platform Studio），生成Microblaze一 基本系统构架。Microblaze处理器采用IBM Core Connect总线架构的OPB总线（On—Chip Peripheral Bus，片上外围总线） ：与外设相连，由于TFT—LCD控制器不是系统的标准预置可定制外围设备，因此需设计一个TFT-LCD控制器IP核与OPB总线接口连接．并导入系统。

　　TFT-LCD显示系统的硬件模块如图2所示，Microblaze微处理器软核作为核心处理器，通过OPB总线与片内外的终端相连，TFT-LCD控制器通过OPB总线IP接口与OPB总线相连，所有的这些模块均在FPGA 内实现，另外TFT-LCD控制器通过输出使能信号开启／关闭显示模块的背光。

　　

　　TFT—LCD控制器IP核内同时集成了LCD初始化模块，这样整个SOPC系统上电初始化的同时也初始化了显示模块，有利于快速显示．模块的初始化过程如图3所示。

　　以上设计完成后，经过综合、布局布线无误后生成bit文件，下载到开发板上，作为进一步开发调试的硬件平台使用。