AL300B在平板显示FED控制系统中的应用

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文章编号：1006-6268（2008）09-0040-05

摘要：场致发射显示器（FED）是新一代自主发光型真空平板显示器件，因其兼有平板显示器件和阴极射线管的优点而赢得了普遍关注，具有巨大的应用前景。FED显示器由显示屏和驱动系统组成，控制系统是驱动系统中的重要组成部分。平板显示专用控制芯片al300b，作为数据格式转换芯片，支持的最高分辨率是1,280×1,024，实现解隔行和多种视频格式转换的功能，满足了FED显示屏对VGA分辨率的要求。文章对AL300B芯片的结构和性能特点作了较详细的介绍，并重点给出了它在FED控制系统中应用的工作原理。整个系统实际测试的结果与仿真的波形是相当吻合的，并且显示效果令人满意。

关键词：场致发射显示器；解隔行；控制系统；屏上显示

中图分类号：TN141文献标识码：B

The Application of AL300B in FED Control System

XUE Hong1，LI Yu-zhou2

(1.Electrical Engineering department，Southeast University ChengXian College,

Nanjing 210088，China；2.Force department，Headquarters,

Nanjing military area , Nanjing，210016，China)

Abstract: Field emission display (FED) is a novel self-luminous vacuum flat panel display. It is concerned for its advantages of FPD and CRT, thus is of great application foreground. FED is consist of panel and driving system which control system means a lot. It firstly used special central chip AL300B, compatible with resolution 1，280×1，024, achieved functions such as multi-video signal conversion andinterleaving , met VGA's resolution of FED. This paper describes the structure and performance of this chip specially used in FED, and emphasizes the principle of its application. In fact, the test results match wave forms by systems simulation, Using it, we can get good image.

Keywords:field emission display（FED); AL de-interlacing B; control system; on screen display (OSD)

概述

场致发射显示器(field emission display，FED)是新一代真空平板显示,它主要由阴极、荧光屏和驱动电路等组成。当在阴极和荧光屏阳极之间加上驱动电压时产生强电场，此时阴极发射电子并轰击荧光屏而发光，由此显示出丰富多彩的图像。因其具有色彩自然逼真、响应速度快、高分辨率、平板型、低功耗、低电压、矩阵选址、不产生X射线等突出优点，这种显示器将成为家用电视机、电脑显示器、大屏幕终端显示器等应用的新热点。为了实现解隔行和多种视频格式转换的功能，满足fed显示屏对显示格式和分辨率的要求，同时也可以根据显示器对分辨率的需要而进行输入信号之间的自由切换。而AL300B[1]正好能满足这一要求。

为了降低存储控制电路和驱动电路的成本、缩小控制系统[2]的体积，我们采用Averlogic公司的AL300B，它是一种功能强大的新型平板显示控制芯片。主要作用是用来设计将不同格式和分辨率的视频/图形数字信号转换成平板显示器能显示的数据格式。实践证明，这种电路简单易调、响应速度快、显示效果好。

1主要性能特点

AL300B是Averlogic公司生产的一种功能强大的新型平板显示控制芯片。它具有多种控制功能，采用160管脚的PQFP的封装形式。AL300B的输入端接收两组信号，其中一组是经过视频信号转换单元处理后的16位YUV数字信号、行同步信号HS、场同步信号VS、行参考信号HREF、时钟信号LLC2，另外一组是经过VGA信号转换单元处理后的8位RGB信号、时钟信号CKBO、行同步信号GHSYNC、场同步信号GVSYNC，AL300B处理后输出的信号分别是8位RGB数字信号、时钟信号SCLK、行同步信号PHS、场同步信号PVS。其显著特点是：

（1）支持的分辨率最高达1,280×1,024，自动定位显示位置；

（2）支持对视频输入的解隔行（De-interlacing）；

（3）支持单像素时钟和双像素时钟输出；

（4）两个内固OSD(on screen display)实现控制菜单、文本的叠加显示，字库模板由用户自定义；

（5）I2C总线接口。

本设计中AL300B接收两种输入数据格式：24bitRGB和16bit CCIR601 422，各种输入数据格式AL300B的连接方法如图1所示。

图1 AL300B接收的输入数据格式

本设计中使用的主要接口管脚如表1所示。

表1 主要管脚说明

2FED控制系统工作原理

本系统采用的是模块化设计方法。模块化设计的优点是可以将复杂的系统分成若干个相对简单的子系统，从而简化系统的设计。模块化设计还增加了系统的灵活性、可扩展性，在需要时可以更换部分模块，构成新的产品系统，满足新的应用需求。

本控制系统主要由视频A/D转换电路、VGA接口电路、AL300B显示控制电路、FPGA控制电路、数据缓存电路、D/A监控电路以及电路组成。系统的总体原理框图如图2所示。

FED驱动控制电路的工作原理是：前端输入的模拟分离电视信号、复合电视信号和VGA信号分别经过视频A/D转换电路和VGA接口电路的解码，变换为24位彩色数字图像信号，输出到AL300B显示控制电路，AL300B显示控制电路根据FED显示器对分辨率的要求将输入的数字图像信号进行相应的处理，输出FED显示屏要求的数据格式。然后在数据缓存写地址产生器的控制下存入数据缓存单元。采用逐行扫描的方式分别将三基色缓存中的每个像素的8位图像数据送入集成灰度调制驱动单元，进行图像灰度的还原，其输出脉冲的宽度与图像数据数值的大小成正比，输出的图像脉冲直接用于驱动FED显示屏。FPGA控制电路是产生整个系统的驱动控制信号，它通过产生所需的控制信号，分别对其他的各个单元进行控制。另外，为了实时监控输出的数据图像信号，将其进行相应的D/A变换，产生的模拟信号输出到VGA接口，可以测试所需要的各种信号是否准确。系统还提供字库以实现控制菜单、文本在屏幕上叠加显示，字库模板由用户自己定义。

3AL300B在FED中的应用

本电路中主要用到的显示控制芯片是AL300B，在FED控制系统中是一个创新。它将前端经过视频A/D转换电路和VGA接口电路解码后得到的16位YUV数字信号和24位RGB数字信号进行数据格式的转换，使之适合FED对显示格式和分辨率的要求，同时也可以根据显示器对分辨率的需要而进行输入信号之间的自由切换。

图2 FED驱动控制电路总体原理框图

图3 实际制作的AL300B电路图

图3是实际制作的AL300B电路原理图，包括AL300B及其电路。如图所示，SAA7111WP作为TV解码器[3]，把CVBS或者S-video视频信号转变为数字信号YUV，再经过分时复用以后得到24位RGB数字信号，用一定阻值的匹配电阻进行匹配，然后输出到AL300B，低电平有效；AL875对VGA模拟RGB信号进行A/D转换，获得24位RGB信号，也用电阻匹配，输出数据到AL300B。SMJ27C512是64KROM，其地址线、数据线分别和AL300B的OSD ROM对应连接，作为字库。YUVIN可以由开关电路来实现，产生逻辑电平信号，接到AL875的/OE数据使能端，以及AL300B的YUVIN输入视频格式选择端，另外再通过反相器连接SAA7111WP的/OE，可以作为输入信号源的选择方式，使得AL300B的输入在电视信号与VGA信号之间进行切换，当YUVIN=0时，AL875的/OE低有效，数据可以输出到AL300B输入端，而SAA7111WP的输出被禁止，当YUVIN=1时，AL875的/OE被拉高，为高阻状态，数据输出被禁止，而此时SAA7111WP的数据输出到AL300B的数据输入端。AL300B的中断请求脚IREQ连接控制器的相应端口。在本系统中采用的是输出数据为单像素/时钟模式，因此AL300B提供时钟信号SCLK、行同步信号PHS、帧同步信号PVS。PSPDN是输出视频信号的有效像素指示，RA[7..0]、GA[7..0]、BA[7..0]是24位RGB数字信号。

图4 AL300B初始化流程图

图4是初始化流程图。AL300B总共设有124个内部控制寄存器，实现各种控制功能，包括配置寄存器、输出锁相环及增益寄存器、输入时钟寄存器、输出时钟寄存器、中断及内部时钟寄存器、输入时钟度量寄存器、OSD控制寄存器。

AL300B显示控制还包含在屏显示OSD。OSD指调节显示器的各种参数时把状态信息在屏幕上显示出来。在本设计中，AL300B提供两个独立的OSD窗口以实现叠加于输出显示上的控制菜单、文本、标题。本设计中我们选用型号为SMJ27C512的字库ROM来实现此功能，通过可编程控制其字型、尺寸、显示位置，使用AL300B的OSD ROM接口可以把用户自定义的字符存储在外部64K的字库ROM中，其内部的SRAM用来存储OSD信息，信息包括字符索引号、前景颜色、背景颜色、闪烁选择。通过I2C总线读写AL300B内部的SRAM[4]，编辑OSD菜单，每个用到的字符以两个字节的形式在SRAM中存储。两个OSD在SRAM中的开始位置由AL300B中的寄存器指明，在后端屏幕上的显示位置也是由AL300B中的寄存器来控制。对于其中的每个字符，有唯一的一个索引号与之对应，AL300B通过索引号找到在OSD中的存放地址，并且读出数据。Averlogic公司提供了强大的OSD开发工具，用于自动生成字库ROM编码以及每个字符对应的索引号。

在实际应用中，采用AL300B进行彩色FED控制系统的设计是对原有控制系统的全新改进，它具有数据格式转换技术，使得可以根据FED的显示要求，对输入的信号进行相应的格式转换，已经研制成了能显示视频图像的大屏幕FED显示器样机。尽管目前的这套系统还存在着诸多不足，但是随着整个系统驱动电路技术的全面进步，系统将会日趋成熟。

参考文献

[1] LCD Monitor Controller，AL300B DATA SHEET，2003.

[2] 林志贤，郭太良. 大屏幕FED视频显示系统[J].福州大学学报（自然科学版），2004, 32（5）：547-549.

[3] 黄慧娟，王瑞光，丁铁夫,等.SAA711A在平板显示视频接口中的应用[J].液晶与显示，2004, 19（4）：293-297.

[4] 杜礼霞，吴伟.软件模拟I2C总线的C51实现[J].仪表技术，2004，（5）：46-47..省略。