高级图像控制器加强便携式系统性能(05-100)

　　近年来低功耗的芯片和系统是产品设计的目标，特别在便携式设备中 on。晶门科技的图象控制器(GC) 芯片 SSD1918 专为高效节能便携式系统设计，使芯片自身和系统功耗降低 also。片上完全嵌入式低功率SDRAM能支持便携系统中的双屏显示。SSD1918在移动电话中的应用示于图1。

 

　　图1 移动电话应用中的典型结构

　　SSD1918的特性:

　　• 优化片上174,240字节低功率z显示内存

　　• 支持工业标准的主屏和副屏双屏显示

　　• 主屏

　　– 支持 18-位 262K 真彩显示

　　– 数据 RGB接口带可选的串行，驱动器(不带RAM)接口

　　– 支持 240x320屏幕 ( 单帧缓冲)TFT 驱动器.

　　– 支持 176x220 屏幕(双帧 缓冲避免图象撕裂), 例如 SSD1278 TFT 驱动器.

　　• 副屏

　　– 支持 6800/8080 8/9 位并行接口或 3/4 线串行接口，加上内嵌帧缓冲，能够支持几乎所有类型的驱动控制器

　　• 主控接口

　　– 超高速6800/8080 8/9/16/18- 位 并口或3/4 线串行接口3/4

　　– 外加 WAIT/IRQ 信号能加强系统性能

　　– WSYNC 握手信号支持更好的同步帧缓冲，尽量减少对显示质量的影响

　　• 超 低功率 1.8伏内核电压在MCU GC 中极有竞争力

　　• 独立的信号电压支持不同的接口和显示屏

　　• 金球裸片和LGA 封装节省印制电路板面积

　　较内嵌图象控制器加强MCU的性能

　　某些MCU可以利用其内嵌的图象控制器直接驱动LCD面板would 。这确实节省了印制电路板的空间It ，但却损耗了整个系统的效能。在所有内嵌图象控制器的MCU应用上，一个显示内存是必须的for display 。一般的RAM MCU中极少带这样的缓冲，或者即使带了这样的缓冲，其容量通常也无法达到支持分辨率为,QVGA (320x240)的全彩显示。这是因为一个片上内存缩减了MCU的产量因而提高了MCU芯片的成本It 。因此，通常很多情况下，一个共享程序存储器的外置内存被用于显示帧缓冲，其结构如图2所示。

 

　　图2 GC 内嵌于MCU.

　　如果使用外置GC – SSD1918，系统结构如图3所示。

 

　　图3 独立GC SSD1918使用

　　例1中MCU 内嵌GC的结构劣于使用SSD1918作为外置GC。以下讨论一下细节：

　　1.等待功率高

　　GC的显示输出通过内存内容自身持续刷新，例如，如果应用上要求显示屏幕，外置内存和MCU 的GC无法进入等待模式。这样增加了整个系统的功耗:。

　　然而，例2中，只需要SSD1918推动主屏幕显示，而其余系统配件例如内存和MCU就可以进入暂停模式。在等待用户输入的正常操作中，系统可以经常性地被设定为暂停模式。以上一个60Hz帧频率、QVGA分辨率18bpp的平板显示例中，SSD1918损耗低于2毫安。In 一些典型的特性表1所示。

 

　　1.表1 SSD1918电性特性

　　** 这些是功率定义为等待模式的系统典型情况。假定显示不带背光 。

　　2.2.较低的MCU 功效:

　　在正常显示模式下显示屏不能被关闭。假设主屏是一个16bpp ，分辨率为QVGA (320x240) 显示屏，内存的数据总线宽度为,16位，TFT 屏幕刷新率为60Hz。内存使用 Then t 320x240x(16bpp)/(16bit)x60Hz = 4,608,000 位每秒的读周期单独刷新显示。这占用了大约一半的微处理器时间损耗account for (依据It SDRAM的速度 和存取周率) ，当总线正在刷新显示屏的时候，微处理器在进行无用的计算，这损耗了大量的微处理器周期。

　　如果使用SSD1918这样一个独立的MCU外置GC，这些MCU周期可以被利用起来。例如，当系统在操作中，MCU正在利用SDRAM作为其操作的缓冲进行视频解压，较低性能的MCU都可完成视频解压的精确计算。换句话说，使用同一个MCU而外置GC，可以提高显示的帧频率，例如，一部影片以. E.g.30 帧每秒的帧频(fps)解码,图象控制器必须每秒被写30个完整的帧。SSD1918主控总线的访问速率高，可以和一些高速的闪存匹配 。 这使得主控MCU有更多的周期去完成耗时的计算或是视频录象的解码。

　　3.不可灵活微调TFT的时序:

　　以晶门科技长期从事显示驱动芯片类型产品的经验，TFT显示面板需要相当恰当的模块操作帧频，水平和垂直的同步时序规格根据不同的出产商而有所变化。这些微小的时序变化都会负面地影响显示质量From 。对于一些MCU内嵌的GC来说，帧频上的变化是艰巨的任务，由于它们与系统的其他资源使用同样的时钟，所以不能随意改变。更糟的是，一个TFT面板其帧频的要求越高，主控MCU的表现性能越低。这意味着如以上论点#2所计算，每秒更多的显示数据从SDRAM缓冲传递到显示屏。对于独立的GC，如例2所示，SSD1918所带的一个高端用户可编译PLL，可以被调节成合适的频率适用于不同的TFT显示屏。最重要的是GC能作为配件，对TFT显示屏所要求帧频的改变并不减低影响MCU的性能。

　　4.显示面板连通性上的局限

　　不同的LCD模块信号电平会有所不同，而MCU内嵌的GC无法调节。当电压的差异不大时，数据的传送有时会出错。然而另外一种情况下，MCU的内嵌GC和显示面板的电压差比较大时，就必须使用外加的电压转换器。这也是主屏和副屏同时存在的问题。

　　在例2 SSD1918的系统中，每个接口都有独立的信号供电电压，范围从1.6V到3.6V。这宽幅的电压变化范围使得与主屏和副屏的连接更加容易。此外，MCU与SSD1918的接口电压范围从1.6V到2.5V，适应不同电压的MCU接口。

　　5.除了信号电平，LCD驱动信号响应速率控制也是SSD1918的特性之一，其他内嵌MCU式LCD控制器少有这样的特性。这种特性使SSD1918可以调节驱动信号到LCD面板的响应速率而不需要采用竞争对手添加外置电阻和电容的方案。

　　5.显示方案的日新月异:

　　另外一种考虑是显示技术和算法的变化迅速，例如抖动和帧频控制等许多提高显示质量技术的出现。MCU的设计周期通常比单独设计一个GC的周期长，这使得内嵌式GC设计过时而不适应不同的显示方案。一个独立的GC设计周期比一个MCU片上系统的设计快的多，因此由于产品的市场周期标准高而提高了灵活性。

　　简易的主控连接，18位显示色彩深度

　　新的TFT技术持续以加速的步伐前进。随着面板制造商投资的增加，及生产大尺寸和小面积TFT面板，TFT技术进入成熟的阶段，这使价格降低及提高了显示色彩的深度。On the other hand, n而且我们可以看见18bpp的面板较16bpp的面板有更充足的对比度。普通内嵌MCU的GC带16或32位总线结构只能支持16bpp的面板，这不再能满足市场的需求。只有一些新高性能的MCU可以支持比较高的色彩深度，但是必须考虑到成本和以上所诉的不利因素。

　　在现今显示色彩缤纷、对比度丰富的显示世界里，甚至对于小的便携式屏幕，一个支持18bpp显示的高端GC无疑比一个16bpp的显示系统更具有竞争力。主控MCU的并行接口外带18位的色彩数据接口简化了MCU的数据传送。SSD1918与MCU连接的高速接口，使得MCU的数据总线可以把SSD1918看作一个MCU外置的SDRAM。还可外加一个 DMA in that case。只需在硬件和软件上作出少许改动，SSD1918就能支持将现有的产品设计由16bpp的TFT或是CSTN面板简便地移植到色彩丰富、对比度高的18bppTFT面板。

　　视频功能增强

　　屏幕显示的翻转通过SSD1918处理变得更加简易，通过设置SSD1918的寄存器可以实现显示翻转。当主屏幕通过一些创新的设计而翻转时，视频或是图片的内容可以根据不同的角度翻转。

　　SSD1918内嵌足够的SRAM (176x220x18) x 2 位。它可以支持两个颜色数为262K，分辨率为QCIF+ (176x220)的帧缓冲。双缓冲是众所周知消除显示撕裂现象(显示屏一半显示新图片，另一半显示前一副图片)的典型途径。在显示一页的同时刷新另一页是解决这个问题的捷径。

　　当然，In other mode w SSD1918也支持 (240x320x18) x 1 位,. O 对于QVGA (240x320)的分辨率只能支持一帧。在这种情况下不可能实现双缓冲。然而，SSD1918有一个外加的硬件信号引脚可以帮助解决这个问题。每显示一帧，这个信号都被传送到主控MCU中。TFT的显示刷新可以被想象成一个CRT似的扫描，从顶行开始扫描，由左到右，从上到下。如果编译好主控MCU，当第一行显示数据被传送到显示屏时，便可以开始刷新该行的内容。因此，在下一个扫描中，新的图象可以被显示出来。虽然需要一些软件上的帮助，但这可以解决“撕裂”现象。

　　其他GCF产品

　　晶门科技的液晶图象控制器(GC)系列包括SSD1905，SSD1906 和SSD1908，支持灰阶STN，彩色STN，数字或模拟TFT面板。它们提供可选帧缓冲存储大小的特性，以满足不同的应用需要。晶门科技的GC芯片提供无铅封装，符合被提倡的RoHS环保 标准。