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在1970年。Fergason制造了第一台具有实用性的LCD，从此之后，用户产品的界面发生了巨大改变，变得更加的美观、实用，在一定场合下逐渐取代传统的数码管、LED的显示。薄膜电晶体液晶显示器(Thin-Film-Transistor LCD，TFT-LCD)属于LCD的一种，诞生于80年代末，在1995年之后被广泛的应用，现在TFT的价格更是日趋下降，应用范围出现了前所未有的变化，可以适用于医疗、电梯、数控机床、汽车电子、消费类电子等行业。
TFT显示效果极佳，具有16位、24位等，但是控制时序相对复杂，因此应运而生了TFT的控制器，而带有控制器的TFT显示屏价格昂贵，大多数用户选择自己制作TFT控制器的方案。上一期我们介绍了液晶的相关知识以及基于A3P030+SRAM的TFT控制器方案。主要应用在一些低成本、小分辨率的TFT显示中。本文主要介绍基于A3P060+SDRAM的TFT控制器方案，主要应用在高分辨率的TFT显示应用中，同样具有高性能、低成本的特点，适用于众多需要TFT显示的场合。
1 A3P030与A3P060对比
A3P030与A3P060同属于Actel中ProASIC3系列中的成员，都具有高安全性、高可靠性、低功耗、低成本等优势。但是他们内部也有微小的差别，正是这些微小差别使得在不同的方案中选择不同的芯片。
A3P030类似于CPLD的容量大小，具有3万门，768个Tile，但性能高于CPLD，最高可达350MHz的性能，内部具有1Kbitfl3JFlashROM，具有FlashLock的加密技术，而且价格非常低廉，成为替代CPLD的最佳方案。在TFT控制器的方案中，由于A3P030相对来说容量较小，无法实现对SDRAM的控制，故使用A3P030来实现对SRAM的控制以及产生TFT的控制时序。
A3P060无论在资源上还是功能上都会比A3P030强，它具有1536+Tile，足以实现对SDRAM的控制(使用sDRAM是因为它的价格远远低于SRAM的价格)；内部具有PLL，可以将时钟进行倍频和分频；内部具有18Kbit的SRAM，可用于数据的缓冲；同样具有FlashLock的加密，并还增加了128位的AES加密技术，强有力的保证了设计的安全性；价格低廉，但是稍高于A3P030。所以当使用A3P060实现TFT控制器时，显存使用SDRAM可以大大降低整体的成本。而且可以实现高分辨的显示，特别是在大于1024×768的分辨率显示上，该方案将极具优势，目前周立功公司已经通过该方案成功实现了1440×900、1280×1024的分辨率的LCD显示。
2 基于A3P060+SDRAM的液晶控制器方案
TFT的液晶按照接口划分，一般分为TTL接口和LVDS接口。TTL接口的液晶屏可以直接与FPGA的I／O口相连，通过FpGA的时序控制来实现液晶的显示，简单方便，一般在800×600以及以下分辨率的液晶屏采用TTL接口。
LVDS接口的液晶屏的接口是采样LVDS的电平标准来传输时钟和数据，串行传输，具有接口少、速度高等特点，在使用FPGA控制时可以采用专用的LDVS转换芯片或使用FPGA的LVDS的I／o来驱动。一般在1024×768以及以上的分辨率的液晶采用LVDS接口。
对于带有VGA接口或DVI接口的液晶屏。同样可以通过该方案来实现控制显示。
(1)TTL接口的液晶控制器
在低分辨率的液晶屏中都采用TTL接口。它具有操作方便、成本低的特点，无需增加特定的器件即可实现控制，可以采用A3P030+SRAM的方式，也可以采用A3P060+SDRAM的方式，对于超过480×320的液晶。建议采用A3P060+SDRAM，这样能够达到更低的成本。其框图如图2所示，其中sDRAM采用ISSI公司的64Mbit的Is42S16400F，成本低、速度高；电源芯片选择安森美的CAT6217和CAT6219；MCU可选择TIl~33CortexM3内核的LM3S2016，同样可以实现低成本的特点。
对于该方案具有如下特点：
·采用Actel中A3P060成员，具有低成本、高可靠性、高安全性、高性能等特点；
·支持480×320以上分辨率的TFT液晶显示；
·支持不同尺寸的TFT的液晶屏(5″、7″、8″、10.2″、15″”等)；
·支持画点、画圆的操作，支持整屏DM棚局部DMA刷新操作；
·MCU接口速度最高可达40M左右，根据不同的情况有所不同；
·A3P060+SDRAM方式在高分辨的显示中能够达到最低的成本优势；
·灵活性极大，根据用户的需求我们还提供定制服务，满足不同用户的需求。
(2)LVDS接口的液晶控制器
LVDS即低压差分信号传输，它具有高速、抗干扰能力强、低噪声等特点，对于高分辨率(800×600以上)的液晶中，其显示扫描速度较高，故采用LVDS接口来提高传输的速率和可靠性，并能够进行较长距离的传输，图3即为FPGA中的LVDS接口模型。
一般的LVDS液晶屏具有5路LVDs接口，其中4路为数据通道，1路为时钟，为了能够将FPGA的TTL电平转换为LVDS电平，一般需要增加一个LVDs转换芯片，例如：TI的SN75LVDS84A，该器件一端可接FPGA的I／O，另一端接液晶的LVDS接口，所以一般情况下可以采用LVDS的转换芯片来实现FPGA与LVDS液晶的桥梁，如图4所示，但是如果PPGA的I／O支持LVDS，则可以直接用FPGA的I／O来驱动。例如：Actel的A3P250，最多具有38对LVDS接口。
(3)VGA或DVI接口的液矗控制器
VGA或DVI接口的液晶控制器类似于LVDS的接口的控制器，唯一不同的是将图4中的LVDS转换芯片更换成DA芯片和DvI编码芯片。
DA芯片用于实现VGA接口，VGA(Video Graphics Array)接口是一种常用的视频显示接口，由行场同步信号和三路的R、G、B模拟信号组成，所以需要将FPGA输出的数字信号转换成模拟信号，需要三路的DA，一股可以使用ADV7123来实现。
DVI(Digital Visual Interface)接口是一种数字视频接口，基于TMDS(Transition Minimized Differential Signaling，最小化传输差分信号)电子协议作为基本电气连接，同样采用差分传输技术，也是在液晶显示器中常用的接口之一，FPGAS出的数字信号经过DVI编码芯片即可实现TTL电平信号转换为DVI的电平信号，一般可以使用TI公司的TFP410器件。
3 典型应用
TFT的应用日趋广泛，各行各业中都可见到其身影，以电梯行业为例。从传统的数码管、单色液晶的显示逐渐被现代美观的TFT显示屏所替代，是未来的一个发展趋势。广州周立功公司也针对该行业设计了一整套解决方案，从上位机软件、MCU程序、TFT显示以及CAN通讯等都提供了完美的解决方案，为电梯用户快速的实现平台的转换提供了保证。
4 小结
本文主要介绍了基于Actel FPGA的JTFT控制器的方案，本期主要介绍基于A3P060+SDRAN的TFT控制器方案。我们并能提供完整的解决方案，帮助客户进行快速的开发。我们有着一个接近30人的FPGA团队提供强有力的售后服务，解决用户在产品使用和研发过程中遇到的困难。并提供FPGA的相关定制服务，若有更多的需求可以与我们联系，我们将会竭诚为您服务，并能关注下期的FPGA专题技术讲座。
TFT显示效果极佳，具有16位、24位等，但是控制时序相对复杂，因此应运而生了TFT的控制器，而带有控制器的TFT显示屏价格昂贵，大多数用户选择自己制作TFT控制器的方案。上一期我们介绍了液晶的相关知识以及基于A3P030+SRAM的TFT控制器方案。主要应用在一些低成本、小分辨率的TFT显示中。本文主要介绍基于A3P060+SDRAM的TFT控制器方案，主要应用在高分辨率的TFT显示应用中，同样具有高性能、低成本的特点，适用于众多需要TFT显示的场合。
1 A3P030与A3P060对比
A3P030与A3P060同属于Actel中ProASIC3系列中的成员，都具有高安全性、高可靠性、低功耗、低成本等优势。但是他们内部也有微小的差别，正是这些微小差别使得在不同的方案中选择不同的芯片。
A3P030类似于CPLD的容量大小，具有3万门，768个Tile，但性能高于CPLD，最高可达350MHz的性能，内部具有1Kbitfl3JFlashROM，具有FlashLock的加密技术，而且价格非常低廉，成为替代CPLD的最佳方案。在TFT控制器的方案中，由于A3P030相对来说容量较小，无法实现对SDRAM的控制，故使用A3P030来实现对SRAM的控制以及产生TFT的控制时序。
A3P060无论在资源上还是功能上都会比A3P030强，它具有1536+Tile，足以实现对SDRAM的控制(使用sDRAM是因为它的价格远远低于SRAM的价格)；内部具有PLL，可以将时钟进行倍频和分频；内部具有18Kbit的SRAM，可用于数据的缓冲；同样具有FlashLock的加密，并还增加了128位的AES加密技术，强有力的保证了设计的安全性；价格低廉，但是稍高于A3P030。所以当使用A3P060实现TFT控制器时，显存使用SDRAM可以大大降低整体的成本。而且可以实现高分辨的显示，特别是在大于1024×768的分辨率显示上，该方案将极具优势，目前周立功公司已经通过该方案成功实现了1440×900、1280×1024的分辨率的LCD显示。
2 基于A3P060+SDRAM的液晶控制器方案
TFT的液晶按照接口划分，一般分为TTL接口和LVDS接口。TTL接口的液晶屏可以直接与FPGA的I／O口相连，通过FpGA的时序控制来实现液晶的显示，简单方便，一般在800×600以及以下分辨率的液晶屏采用TTL接口。
LVDS接口的液晶屏的接口是采样LVDS的电平标准来传输时钟和数据，串行传输，具有接口少、速度高等特点，在使用FPGA控制时可以采用专用的LDVS转换芯片或使用FPGA的LVDS的I／o来驱动。一般在1024×768以及以上的分辨率的液晶采用LVDS接口。
对于带有VGA接口或DVI接口的液晶屏。同样可以通过该方案来实现控制显示。
(1)TTL接口的液晶控制器
在低分辨率的液晶屏中都采用TTL接口。它具有操作方便、成本低的特点，无需增加特定的器件即可实现控制，可以采用A3P030+SRAM的方式，也可以采用A3P060+SDRAM的方式，对于超过480×320的液晶。建议采用A3P060+SDRAM，这样能够达到更低的成本。其框图如图2所示，其中sDRAM采用ISSI公司的64Mbit的Is42S16400F，成本低、速度高；电源芯片选择安森美的CAT6217和CAT6219；MCU可选择TIl~33CortexM3内核的LM3S2016，同样可以实现低成本的特点。
对于该方案具有如下特点：
·采用Actel中A3P060成员，具有低成本、高可靠性、高安全性、高性能等特点；
·支持480×320以上分辨率的TFT液晶显示；
·支持不同尺寸的TFT的液晶屏(5″、7″、8″、10.2″、15″”等)；
·支持画点、画圆的操作，支持整屏DM棚局部DMA刷新操作；
·MCU接口速度最高可达40M左右，根据不同的情况有所不同；
·A3P060+SDRAM方式在高分辨的显示中能够达到最低的成本优势；
·灵活性极大，根据用户的需求我们还提供定制服务，满足不同用户的需求。
(2)LVDS接口的液晶控制器
LVDS即低压差分信号传输，它具有高速、抗干扰能力强、低噪声等特点，对于高分辨率(800×600以上)的液晶中，其显示扫描速度较高，故采用LVDS接口来提高传输的速率和可靠性，并能够进行较长距离的传输，图3即为FPGA中的LVDS接口模型。
一般的LVDS液晶屏具有5路LVDs接口，其中4路为数据通道，1路为时钟，为了能够将FPGA的TTL电平转换为LVDS电平，一般需要增加一个LVDs转换芯片，例如：TI的SN75LVDS84A，该器件一端可接FPGA的I／O，另一端接液晶的LVDS接口，所以一般情况下可以采用LVDS的转换芯片来实现FPGA与LVDS液晶的桥梁，如图4所示，但是如果PPGA的I／O支持LVDS，则可以直接用FPGA的I／O来驱动。例如：Actel的A3P250，最多具有38对LVDS接口。
(3)VGA或DVI接口的液矗控制器
VGA或DVI接口的液晶控制器类似于LVDS的接口的控制器，唯一不同的是将图4中的LVDS转换芯片更换成DA芯片和DvI编码芯片。
DA芯片用于实现VGA接口，VGA(Video Graphics Array)接口是一种常用的视频显示接口，由行场同步信号和三路的R、G、B模拟信号组成，所以需要将FPGA输出的数字信号转换成模拟信号，需要三路的DA，一股可以使用ADV7123来实现。
DVI(Digital Visual Interface)接口是一种数字视频接口，基于TMDS(Transition Minimized Differential Signaling，最小化传输差分信号)电子协议作为基本电气连接，同样采用差分传输技术，也是在液晶显示器中常用的接口之一，FPGAS出的数字信号经过DVI编码芯片即可实现TTL电平信号转换为DVI的电平信号，一般可以使用TI公司的TFP410器件。
3 典型应用
TFT的应用日趋广泛，各行各业中都可见到其身影，以电梯行业为例。从传统的数码管、单色液晶的显示逐渐被现代美观的TFT显示屏所替代，是未来的一个发展趋势。广州周立功公司也针对该行业设计了一整套解决方案，从上位机软件、MCU程序、TFT显示以及CAN通讯等都提供了完美的解决方案，为电梯用户快速的实现平台的转换提供了保证。
4 小结
本文主要介绍了基于Actel FPGA的JTFT控制器的方案，本期主要介绍基于A3P060+SDRAN的TFT控制器方案。我们并能提供完整的解决方案，帮助客户进行快速的开发。我们有着一个接近30人的FPGA团队提供强有力的售后服务，解决用户在产品使用和研发过程中遇到的困难。并提供FPGA的相关定制服务，若有更多的需求可以与我们联系，我们将会竭诚为您服务，并能关注下期的FPGA专题技术讲座。