当今的智能显示设计非常复杂,常常需要使用32位高端处理器(带大量的i/o接口和外部存储器)、较高的成本和电路板空间、图形库(有时还要嵌入式操作系统)、昂贵的帧缓存芯片(作为显示内存),以及触控和音频来实现(图1)。
为满足更先进的人机交互需要,应对成本、功耗以及设计难度的问题,ftdi公司推出了嵌入式视频引擎(eve)系列的首款芯片ft800(图2、图3)。该图形显示控制器芯片采用面向对象(线缓存)的方法,取代了传统的帧缓存。同时,ft800将显示、触摸和音频控制集成起来,使人机界面的设计更加简单。
图1:目前的智能显示结构。
图2:eve的面向对象的智能显示结构。
图3:ft800框架图。
ftdi公司亚太技术营销经理黄钰龙介绍,传统的屏幕设计较为困难,系统和资源耗费都比较大。ftdi创新的eve技术解决了电子工程师的设计难题。该创新产品和市面上所有的屏幕控制器都不一样,在成本、功能和品质上都更胜一筹。
采用ft800,系统可以使用低成本的mcu(atmega328、pic或8051等)进行设计(图4)。48引脚的qfn封装可缩小pcb尺寸。spi/i2c可选接口与mcu通信可以减少引脚数目,简化界面。采用18个数据位,便可以实现262k色(rgb–6,6,6)的wqvga图形。另外,该芯片还提供触摸控制器和音频输出。
图4:采用ft800的系统结构图。
通常,显示屏上每个像素需要3个字节(红、绿、蓝各一个字节)控制显示。传统的帧缓存方式需要760kb的ram进行支持。同时,为了减小时间差和干扰的影响,需要采用高档的mcu快速刷屏,才能获得高质量的显示效果。为减少引脚数,ft800采用i2c/spi接口进行通信。面向对象的方法,通过将高达2000个对象(声音、照片等)预先存放到8kb的显示列表中,解决了i2c/spi接口速率慢带来的刷屏问题。同时,该方法还省去了对图形库和嵌入式操作系统(例如android)的需要。
此外,eve的面向对象的方法使图像在逐行处理的基础上,以1/16像素的精度呈现。这样在计算动态显示时,可以做到更加平滑。ft800内置防锯齿功能可以解决电阻屏画线和显示存在干扰的问题。该芯片采用18位接口(rgb各6位)实现了24位全彩色支持。ft800利用彩色抖动技术,改变每个点的刷新速率,可以弥补2位色差,达到调色的效果。alpha混合修饰算法可以创建阴影、3d和淡入淡出效果。
ft800支持wqvga(480x272)和qvga(320×240)图像显示,最大支持512像素×512像素(图5)。内置小工具可以方便地绘制时钟、按钮和旋钮等简单图形——通过几条简单指令就可以实现绘图,而无需进行手动绘制。64声声音合成器播放预存的声音,可以快速生成铃声、载波和喇叭声等各种声音。
图5:ft800演示。
在成本方面,采用该芯片设计系统,可以减少40%~60%的系统成本。设计一个完整的音响系统,全部的材料清单在20美元以下。黄钰龙强调,ft800的另一个优势是低功耗特性。该芯片的典型工作电流为35ma,休眠状态下电流消耗仅为25μa。功耗上的大幅下降,使得便携设备的设计可以采用更小的电池,从而使pcb板大小和模具做到更加精简。
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