关于一种STN LCD驱动芯片的设计研究

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1、一种STNLCD驱动芯片的设计研究2003-5-1414:11:17   介绍了一种超扭曲向列(STN)LCD驱动芯片的总体设计方案，重点讨论分析了其关键模块——接口电路、控制电路和驱动电路以及电源电路的设计，并用Verilog硬件描述语言对所设计的驱动芯片的功能进行了仿真验证。引言液晶显示器由于具有体积小、重量轻、低电压、低功耗等特点，因而具有十分广阔的市场前景，其中STNLCD在中小尺寸LCD领域占有很大的市场，有其独特的优势。大屏幕STNLCD可用于笔记本电脑、彩色文字处理机等，大小屏幕STNLCD常用

2、于便携电话、PHS(个人手持系统)、寻呼机等。STN与TFT一样，要求提高显示质量和响应速度，减少阴影产生，改善性能价格比，同时，也要求低功耗、高密度安装、彩色显示等，并要求降低基材成本和提高灵活性。因此，STNLCD的专用驱动控制芯片要求较多的控制性能，如液晶显示器件的正常显示、正反显、上下扫描、正反方向控制、闪烁以及滚屏等功能。根据所驱动的LCD的大小及所需功能的多少，其驱动控制芯片的复杂程度不同，主要体现在其内部RAM的大小、译码电路的复杂程度、内部的时序及电源电路等，对外可体现在驱动行和列端口的多少，与MPU

3、的接口功能等。本文讨论了一种功能较完备较复杂的点阵STNLCD驱动芯片的设计，根据“自顶向下”的设计思想，将芯片进行层次化功能划分，同时，参考已有的同类驱动芯片的设计经验，结合“自底向上”的原理图输入设计方法对部分模块进行设计，最后根据系统设计的框架对各模块进行协调设计，并进行芯片的整体功能验证，从而达到设计的目的。在芯片的功能验证中，我们采用了Verilog硬件描述语言，对电路的逻辑功能和时序关系进行了仿真验证。本文研究的重点主要在于点阵LCD控制芯片的总体设计，并就点阵LCD专用控制芯片的关键模块电路：MP

4、U接口电路、命令译码电路、RAM电路、时序控制电路、驱动电路、电源电路的设计作详细的描述，从而完成芯片的前端设计，在确定生产的工艺后可以完成芯片版图、后仿真，进而完成芯片的全部设计，最后进行试流片。设计要求液晶显示控制驱动模块是在液晶像素的两电极(行电极和列电极)之间建立交变电场。在点阵式液晶显示器中，像素的两电极是以矩阵方式排列的，由驱动电路循环地给每行电极施加选择脉冲电压，同时，通过列电极给该行像素施加选择或非选择脉冲电压，以实现对像素的驱动。这种行扫描是逐行顺序进行的，循环一周期为一帧。因此，点阵L

5、CD专用控制芯片的主要作用是为液晶显示系统之间的接口。控制芯片既可以接受MPU的直接操作，又可以脱机独立控制并驱动液晶显示。以上为液晶控制的基本要求，鉴于当今LCD显示技术的实际需要，我们所设计的LCD专用控制芯片应具有以下主要功能：　①以总线形式提供MPU接口；②以完整的逻辑控制电路和时序发生器控制各种显示功能；③管理和控制RAM，便于MPU访问；④为液晶显示屏提供扫描时序信号和传输显示数据；⑤提供功能齐全的控制指令集，便于MPU编程；⑥提供可选择的不同偏压比的驱动电压。该驱动芯片有133个COM和SEG输出

6、，有高速的8比特并行8080/6800MPU接口及串行接口，芯片内含65×132的RAM，可以在主从方式下工作。芯片采用CMOS工艺设计，内置电源产生电路，具有较低的功耗。点阵LCD驱动控制芯片的设计分析基于以上要求，我们的设计流程为：从整个芯片的功能要求出发，对芯片功能进行层次化功能模块划分，直至较为简单的底层模块；然后完成各模块的功能描述、设计要求；最后从最底层模块开始，采用原理图输入或Verilog的功能描述等方法对各模块进行具体的电路设计或描述，并进一步由底层次模块构成上一层次模块，直至构成最高层，即

7、实现整个芯片的功能。对于每一层次的模块，应采用Verilog语言或基于所设计的电路原理图，并根据该模块的具体要求进行测试文件描述，从而对该模块进行功能仿真，直至完成整个芯片的功能仿真测试。我们设计的LCD驱动控制芯片主要由六个模块组成：接口模块(MPUInterface)、译码电路模块(CommandDecoder)、RAM模块、时序控制模块(TimingControlCircuit)、驱动模块(Drivers)、电源电路模块(PowerSupplyCircuit),各模块根据需要和具体的电路设计要求又分为若干底

8、层模块。MPU接口模块　该模块共包括6个子模块：读写识别功能块、操作识别功能块、命令/数据识别功能块、控制功能块、串/并转换功能块、BUSHOLD功能块。接口模块是专用芯片控制芯片与MPU通信的接口，数据交换的通道。MPU通过它对芯片进行控制，向芯片中写入命令和显示数据，或从芯片中读出状态和显示数据。由于不同MPU控制信号的定义不同，读/