薄膜晶體(tǐ)管液晶顯(xiǎn)示器（TFT-LCD）具有重量輕、平闆化
、低功耗、無輻射、顯示品質優良等特點，其應用領域正在逐步擴大，已經從(cóng)音像制品、筆(bǐ)記本電腦等顯示器發展到台式計算機、工程工作站（EWS）用監視器。對液晶顯示器要求也正在向高分辨率、高彩色化發展。

　　由於(yú)CRT顯示器和液晶屏具有不同顯示特性，兩者顯示信号參(cān)數也不同，因此在計算機（或MCU）和液晶屏之間設計液晶顯示器驅動電路是必需
，其主要功能是通過調制輸出到LCD電極上電位信号、峰值、頻率等參(cān)數來建立交流驅動電場。

　　本文實現瞭(le)将VGA接口信号轉換到模拟液晶屏上顯示驅動電路，採(cǎi)用ADI公司高性能DSP芯片ADSP-21160來實現驅動電路主要功能。

　　硬件電路設計

　　AD9883A是高性能三通道視頻ADC可以同時實現對RGB三色信号實時採樣。系統採用32位浮點芯片ADSP-21160來處理數據，能實時完成伽瑪校正、時基校正、圖像優化等處理，且滿足瞭(le)系統各項性能需求。ADSP-21160有6個獨立高速8位並(bìng)行鏈路口，分别連接ADSP-21160前端模數轉換芯片AD9883A和後端數模轉換芯片ADV7125。ADSP-21160具有超級哈佛結構，支持單指令多操作數（SIMD）模式，採用高效彙編語言編程能實現對視頻信号實時處理，不會因爲處理數據時間長而出現延遲。

　　系統硬件原理框圖如圖1所示。系統採用不同鏈路口完成輸入和輸出，可以避免採用總線可能産生通道沖突。模拟視頻信号由AD9883A完成模數轉換。AD9883A是個三通道ADC，因此系統可以完成單色視頻信号處理
，也可以完成彩色視頻信号處理。採樣所得視頻數字信号經鏈路口輸入到ADSP-21160，完成處理後由不同鏈路口輸出到ADV7125，完成數模轉換。ADV7125是三通道DAC，同樣也可以用於(yú)處理彩色信号。輸出視頻信号到灰度電壓産生電路，得到驅動液晶屏所需要驅動電壓。ADSP-21160還有通用可編程I/O标志腳
，可用於(yú)接受外部控制信号，給系統及其模塊發送控制信息，以使整個系統穩定有序地工作。例如，ADSP-21160爲灰度電壓産生電路和液晶屏提供必要控制信号。另外，系統還設置瞭(le)一些LED燈
，用於(yú)直觀指示系統硬件及DSP内部程序各模塊工作狀态。

　　圖(tú)1 系統(tǒng)硬件原理框圖(tú)

　　本設計採(cǎi)用從閃存引導方式加載DSP程序文件，閃存具有很高性價比，體積小，功耗低。由於(yú)本系統中閃存既要存儲DSP程序
，又要保存對應於(yú)不同伽瑪值查找表數據以及部分預設顯示數據，故選擇ST公司容量較大M29W641DL，既能保存程序代碼，又能保存必要數據信息。

　　圖2爲DSP與閃存接口電路。因爲採(cǎi)用8位閃存引導(dǎo)方式，所以ADSP-21160地址線應使用A20～A0，數據線爲D39～32，讀、寫和片選信号分别接到閃存相應引腳上。

　　圖(tú)2 DSP和Flash接口電(diàn)路

　　系統功能及實現

　　本設計採(cǎi)用ADSP-21160完成伽瑪校正、時基校正、時鍾發生器、圖像優化和控制信号産(chǎn)生等功能。

　　伽瑪校正原理

　　在LCD中，驅動IC/LSIDAC圖像數據信号線性變(biàn)化，而液晶電光特性是非線性，所以要調節對液晶所加外加電壓，使其滿足液晶顯示亮度線性，即伽瑪（γ）校正
。γ校正是一個實現圖像能夠盡可能真實地反映原物體或原圖像視覺信息重要過程。利用查找表來補(bǔ)償液晶電光特性γ校正方法能使液晶顯示系統具有理想傳輸函數。未校正時液晶顯示系統輸入輸出曲線呈S形。伽瑪表作用就是通過對ADC進來信号進行反S形非線性變(biàn)換，最終使液晶顯示系統輸入輸出曲線滿足實際要求。

　　LCDγ校正圖(tú)形如圖(tú)3所示，左圖(tú)是LCD電(diàn)光特性曲線圖(tú)，右圖(tú)是LCD亮度特性曲線和電(diàn)壓模數轉換(huàn)圖。

　　圖(tú)3 LCDγ校正示意圖(tú)

　　伽瑪校正實現

　　本文採(cǎi)用較科學γ校正處理技術，對數字三基色視頻信号分别進行數字γ校正（也可以對模拟三基色視頻信号分别進行γ校正）。在完成γ校正同時，並(bìng)不損失灰度層次，使全彩色顯示屏圖像更鮮豔，更逼真，更清晰。

　　某單(dān)色光γ調(diào)整過程如圖4所示，其他二色與此相同。以單(dān)色光γ調(diào)整爲例：ADSP-21160 首先根據外部提供一組控制信号，進行第一次查表，得到γ調(diào)整系數（γ值）。然後根據該γ值和輸入顯示數據進行第二次查表，得到經校正後顯示數據。第一次查表γ值是通過外部控制信号輸入到控制模塊進行第一次查表得到。8位顯示數據信号可查表數字0～255種灰度級顯示數據（γ校正後）。

　　圖4 單(dān)色光γ調(diào)整過程

　　圖像優化

　　爲瞭(le)提高圖像質量，ADSP-21160内部還設計瞭(le)圖像效果優化及特技模塊
，許多在模拟處理中無法進行工作可以在數字處理中進行，例如，二維數字濾波、輪廓校正、細節補償頻率微調、準確(què)彩色矩陣（線性矩陣電路）、黑斑校正
、g校正、孔闌校正、增益調整、黑電平控制及雜散光補償、對比度調節等，這些處理都提高瞭(le)圖像質量。

　　數字特技是對視頻信号本身進行尺寸、位置變(biàn)化和亮、色信号變(biàn)化數字化處理，它能使圖像變(biàn)成各種形狀，在屏幕上任意放縮、旋轉等，這些是模拟特技無法實現。還可以設計濾波器來濾除一些幹擾信号和噪聲信号等，使圖像清晰度更高，更好地再現原始圖像。所有信号和數據都是存儲在DSP内部，由它内部産(chǎn)生時鍾模塊和控制模塊實現。

　　時基校正及系統控制

　　由於ADSP-21160内部各個模塊功能和處理時間不同，各模塊之間存在一定延時，故需要進行數字時基校正，使存儲器最終輸出數據能嚴格對齊，而不會出現信息重疊或不連續
。數字時基校正主要用於校正視頻信号中行、場同步信号時基誤差。首先，将被校正信号以它時基信号爲基準寫入存儲器，然後，以TFT-LCD時基信号爲基準讀出，即可得到時基誤差較小視頻信号。同時它還附加瞭(le)其他功能，可以對視頻信号色度、亮度、飽和度進行調節，同時對行、場相位、負載波相位進行調節，並(bìng)具有時鍾台标功能。

　　控制模塊主要負責控制時序驅動邏輯電路以管理和操作各功能模塊
，如顯示數據存儲器管理和操作，負責将顯示數據和指令參(cān)數傳輸到位，負責将參(cān)數寄存器内容轉換成相應顯示功能邏輯
。内部信号發生器産(chǎn)生控制信号及地址，根據水平和垂直顯示及消隐計數器值産(chǎn)生控制信号。此外，它還可以接收外部控制信号，以實現人機交互，從而使該電路功能更加強大，更加靈活。

　　此外，ADSP21160内部還(hái)設計瞭(le)I2C總線控制模塊，模拟I2C總線工作，爲外部具有I2C接口器件提供SCLK（串行時鍾信号）和SDA（雙向串行數據信号）。模拟I2C工作狀态如圖5和圖6所示。

　　圖5 串行端口讀(dú)/寫時(shí)序

　　圖6串行接口-典型字節(jié)傳(chuán)送

　　系統軟件實現

　　在軟件設計如圖7所示，採用Matlab軟件計算出校正值，並(bìng)以查找表文件形式存儲，供時序調用。系統上電開始，首先要完成ADSP-21160一系列寄存器設置，以使DSP能正確有效地工作。當ADSP-21160接收到有效視頻信号以後，根據外部控制信息確定γ值。爲适應不同TFT-LCD屏對視頻信号顯示，系統可以通過調整γ值，以調節顯示效果到最佳。再如圖4所示，對先前預存文件進行查表，得到所需矯正後值，然後暫存等待下一步處理。系統還可以根據視頻信号特點和用戶需要完成一些圖像優化和特技，如二維數字濾波、輪廓校正、增益調整、對比度調節等。這些操作可由用戶需求選擇性使用。利用ADSP-21160還可以實現圖像翻轉、停滞等特技。最後進行數字時基校正，主要用於校正視頻信号中行、場同步信号時基誤差，使存儲器最終輸出數據能嚴格對齊，而不會出現信息重疊或不連續。除瞭(le)以上所述主要功能以外，ADSP-21160還根據時序控制信号，爲灰度電壓産生電路和TFT-LCD屏提供必要控制信号。另外，ADSP-21160還能設置驅動(dòng)通用I/O腳配置LED燈(dēng)，顯示系統工作狀态。

　　圖(tú)7 軟(ruǎn)件流程圖(tú)

　　結束語

　　本文介紹瞭(le)基於ADSP-21160液晶驅動電路設計。該驅動電路能完成伽馬校正、圖像優化及時基校正等功能，並(bìng)能提供具有足夠驅動能力時序和邏輯控制信号，能驅動大部分TFT-LCD。用ADSP-21160設計驅動電路實時性好、通用性強、速度快且高效；而且還能在ADSP-21160中嵌入其他功能模塊控制，增強系統功能。這樣不僅充分利用瞭(le)ADSP-21160資源，又節省瞭(le)外部資源，簡化瞭(le)硬件電路設計。作者将SONYLCX029CPT顯示屏應用在本文所設計驅動電路上，顯示出質量很高圖像，因此該設計滿足驅動液晶顯示器要求。