介绍一种由1.3微米工艺制作的大规模集成电路芯片HD66840F,它是专用LCD视频驱动芯片,能把用于CRT显示的三色R.G.B.标准信号转换成LCD显示的数据信号。它能使LCD直接替代CRT显示而不需作任何变动,本电路不仅能控制TN型LCD,而且还可以控制TFT型LCD,同时兼容单色或彩色显示屏,最大显示分辨率可达到720×512点。
1 芯片结构及主要性能
图1为芯片内部的逻辑框图。
芯片的主要功能包括：
(1)把标准视频信号转换成LCD驱动数据信号,以适应单色显示、8级灰度显示和8色彩显。
(2)可选择控制器的不同控制方式,即引脚编程方式和内部寄存器编存方式(通过MCU或ROM)。
(3)可通过编程控制不同点阵的显示屏,其范围为：
行：4～1024点 列：32～4048点(4～506字符)
(4)能够由标准视频信号的行同步信号HSYNC和场同步信号VSYNC产生LCD显示所需的显示时钟信号。
(5)内部锁相环路能产生驱动液晶屏所需的点时钟信号(需要外接电荷泵电路、低通滤波器及压控振荡器)。
2 应用系统框图
图2是一个计算机通过LVIC驱动LCD的原理框图,整个系统都在微机外面。
LVIC把来自计算机的驱动CRT的R.G.B.串行信号转变成并行信号写入缓冲寄存器中,然后再依次读出并输出到LCD驱动器中。这里串行信号的闩锁信号即点时钟信号(DOTCLK)是由锁相环路(PLL)以行同步为基准时钟产生的,其频率由PLL电路的分频比寄存器(R10、R11)决定。
3 各种显示功能的控制
3.1 编程方式
有两种方法可以用来控制LVIC的显示功能,即引脚接线编程和内部寄存器编程。
引脚接线编程把相关引脚接不同的电位以控制系统的显示功能。这样设计虽简单,但使用中无法改变和调整。
内部寄存器编程通过MPU或ROM把数据写入显示芯片的内部寄存器,可以灵活、方便地通过程序来设定和改变系统的显示功能。图3是使用4bit微处理芯片和ROM编程的连接图。由于LVIC的MPU总线与z80系列的控制总线兼容,它也能直接与其它MPU的总线相连。
3.2 屏幕尺寸
屏幕显示线点数可以通过引脚或内部寄存器编程来选定。
在引脚接收编程方式下,用户可通过XDOT脚在水方方向选用640点或720点(80或90字符),而通过YL2～YL0引脚选择垂直行数为200、350、400、480、512或540。
当通过内部寄存器编程法选择屏幕象素时,通过寄存器R6、R7在水平方向可从32～4048点间任选一偶数(4～506个字符),垂直方向可通过垂直行显寄存器R2、R3及R4的高两位数来选择扫描行数,范围为4～1028行中的任一偶数。
3.3 存储器选择
用户可以采用8KB、32KB或64KB的SRAM作为LVIC的缓冲存储器。因为LVIC有一片选信号,因此不需外接任何译码电路。
存储器的大小由屏幕尺寸而定。存储容量(bytes)=Nhd×Nvd。
Nhd：水平方向显示的字符数;Nvd：垂直方向显示的行数
例如：640×200点屏显时,需16KB存储器,因为显示80个字符、200行(8个点组成一个字符)。因此每一显示平面就需2片HM6264(8KB存储器)。若单色8灰度显示,则只需把MCS0及MCS1分别与二片存贮器连接。彩显时,则需三套显示页面的存储器。如图4所示。
3.4 主要显示模式
LVIC支持16种显示模式,由引脚DM0～DM3的状态而定。显示模式的内容包括：把适用于CRT显示的R.G.B.信号转变成单色显示、8级灰度显示或8色彩色显示;显示彩色时LCD输出数据的类型,如何设定LCD驱动器,如何安排彩色信号(彩条的形式)及输出交变信号的类型等。
(1)单色显示
在这种显示模式中,显示色只有黑、白两种,是由CRT显示中的R.G.B.信号相“或”后决定显示的黑、白。其显示关系见表1。
表1 单色显示
CRC显示 LCD显示
R G B CRT显示颜色 ON/OF F 颜色
1 1 1 白 ON 黑
1 1 0 黄 ON 黑
0 1 1 青 ON 黑
0 1 0 绿 ON 黑
1 0 1 品红 ON 黑
1 0 0 红 ON 黑
0 0 1 蓝 ON 黑
0 0 0 黑 OFF 白
(2)8级灰度显示
在这一显示模式中,LVIC根据原CRT显示信号的色彩(亮度)把输出信号劈分成8级灰度。其显示关系如表2。
(3)8色彩显
在彩显模式中LVIC可通过LCD屏上的每个R.G.B.象素显示8色信号,其8色与CRT显示的完全一样。在彩显时,有两种彩条排列形式,即水平彩条排列和垂条彩色排列。不同的LCD屏LVIC将采用不同的R.G.B.信号输送方式,以便与LCD象点的排列相吻合。
3.5 使用注意事项
(1)LVIC的复位端RES用于开机的复位,其复位信号至少应保持1微秒。复位端并不影响寄存器的内容,因此即使在复位期间MPU也可对寄存器进行读写。
(2)当采用内部寄存器编程控制方式时,在复位后只有当寄存器写入数据后才能正常运行,否则会出现显示不规则现象。
(3)由于LVIC时大规模CMOS电路各输入引脚不能悬空,都须按要求连接。
应用本电路可以直接将LCD显示器同计算机主板或工控机相连,以便用LCD显示器直接替代CRT电脑显示屏。在工业控制和嵌入式控制系统的应用中,给电路设计提供了很大的便利。