基于fpga的lcd型頭盔顯示驅(qū)動電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于FPGA的LCD型頭盔顯示驅(qū)動電路，實現(xiàn)了視頻信號解碼，視頻信號處理，亮度調(diào)節(jié)，溫度控制等功能。包括FPGA控制模塊、視頻解碼模塊、通訊模塊、LED背光驅(qū)動模塊、加熱控制模塊、D/A轉(zhuǎn)化模塊、電源模塊、接口插件、LCD屏、LED背光板；所述FPGA控制模塊分別與視頻解碼模塊、通訊模塊、LED背光驅(qū)動模塊、加熱控制模塊、D/A轉(zhuǎn)化模塊和電源模塊相連。本發(fā)明解決了常規(guī)MCU+ASIC芯片系統(tǒng)方案造成的功耗過大和板子面積過大的問題；由于FPGA實現(xiàn)過程的并行性，大大提高了程序執(zhí)行過程的可靠性；簡化了設(shè)計的復(fù)雜型和芯片的采購難題；具有高分辨率，高亮度，功耗低，體積小，環(huán)境適應(yīng)型好等特點。
【專利說明】基于FPGA的LCD型頭盔顯示驅(qū)動電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種頭盔顯示驅(qū)動電路，尤其涉及的是一種基于FPGA的IXD型頭盔顯示驅(qū)動電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,頭藍(lán)顯示器(Head Mounted Display, HMD)的類型越來越多。早期的CRT頭盔顯示器存在重量和電源高壓等一系列問題，必將被其他類型的顯示器替代，其中IXD屏具有高對比度、低功耗、小體積和輕重量等特點，非常適合于頭盔顯示器的應(yīng)用。
[0003]由于IXD屏是非主動發(fā)光顯示器件，需要外加背光源發(fā)光，才能將IXD上顯示的信息呈現(xiàn)出來。另外，頭盔顯示器要求工作在很寬的溫度范圍(_45°C?-60°C)，但是液晶在低溫下容易凍結(jié)，造成顯示圖像遲緩等問題，所以，為了滿足頭盔顯示器的溫度適應(yīng)性就要對液晶屏溫度進(jìn)行控制，使其工作在適當(dāng)?shù)臏囟确秶?。因此，LCD屏的顯示驅(qū)動主要包括部分:IXD屏的驅(qū)動，LED背光的驅(qū)動以及溫度控制。
[0004]常規(guī)的IXD頭盔顯示器根據(jù)各部分功能不同分為兩個主要的控制部分，其中，LED背光的驅(qū)動、溫度控制部分涉及到狀態(tài)采集和控制，數(shù)據(jù)量小，計算量大，多采用MCU控制器實現(xiàn)；LCD屏的驅(qū)動部分，涉及到大量的視頻數(shù)據(jù)的采集、處理以及LCD的驅(qū)動信號的控制等，多采用特定原屏廠家的ASIC芯片實現(xiàn)。這種設(shè)計方案存在以下的問題:(I)整個系統(tǒng)存在兩個主控芯片，造成功耗和板子面積的增加；(2)控制器的實現(xiàn)方式為逐條語句的執(zhí)行，在惡劣的環(huán)境下，會出現(xiàn)程序跑飛的問題；(3)頭盔顯示器用的LCD多為進(jìn)口器件，國外對其相關(guān)的技術(shù)比較敏感，對技術(shù)進(jìn)行封鎖，很難找到完整的專用ASIC的資料，使得設(shè)計的難度增大和周期加長。(4)由于設(shè)計的改進(jìn)和國際形式的變化，專用ASIC芯片的購買存在問題。
[0005]近年來隨著微電子技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，使得FPGA的功能越來越強大，能夠滿足自定義電路功能的實現(xiàn)，在自動控制和視頻信號處理上都有廣泛的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于FPGA的IXD型頭盔顯示驅(qū)動電路，實現(xiàn)了視頻信號解碼，亮度調(diào)節(jié)，溫度控制等功能。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括FPGA控制模塊、視頻解碼模塊、通訊模塊、LED背光驅(qū)動模塊、加熱控制模塊、D/A轉(zhuǎn)化模塊、電源模塊、接口插件、IXD屏、LED背光板；
[0008]所述FPGA控制模塊分別與視頻解碼模塊、通訊模塊、LED背光驅(qū)動模塊、加熱控制模塊、D/A轉(zhuǎn)化模塊和電源模塊相連；所述視頻解碼模塊將接口插件輸入的視頻信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字RGB信號，然后輸入到FPGA控制模塊；
[0009]所述通訊模塊完成上位機和FPGA控制模塊之間的通訊，實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)化，將接口進(jìn)入的通訊信號轉(zhuǎn)化為LVTTL信號供FPGA控制模塊識別和處理；
[0010]所述LED背光驅(qū)動模塊根據(jù)通訊模塊接收到的調(diào)節(jié)亮度數(shù)據(jù)，調(diào)整調(diào)光PWM占空t匕，實現(xiàn)對背光亮度的調(diào)節(jié)；
[0011 ] 所述加熱控制模塊實現(xiàn)低溫加熱功能；
[0012]所述D/A轉(zhuǎn)化模塊實現(xiàn)數(shù)字視頻到模擬視頻的轉(zhuǎn)化，為LCD屏提供視頻信號；
[0013]所述LCD屏上設(shè)有溫度傳感器和加熱器，所述溫度傳感器和加熱器分別與加熱控制模塊相連；
[0014]所述電源模塊分別為FPGA控制模塊、視頻解碼模塊、通訊模塊、LED背光驅(qū)動模塊、加熱控制模塊、D/A轉(zhuǎn)化模塊、LCD屏、LED背光板、溫度傳感器和加熱器提供供電電源；
[0015]所述接口插件用于傳輸外界視頻、電源和通訊信號。
[0016]作為本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，所述視頻解碼模塊的輸入視頻分辨率為1400X1050。
[0017]作為本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，所述通訊模塊采用的是半雙工的RS422，波特率為9600bit/s。
[0018]作為本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，所述IXD屏的分辨率為1400X1050。
[0019]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點:本發(fā)明解決了常規(guī)MCU+ASIC芯片系統(tǒng)方案造成的功耗過大和板子面積過大的問題；由于FPGA實現(xiàn)過程的并行性，大大提高了程序執(zhí)行過程的可靠性；簡化了設(shè)計的復(fù)雜型和芯片的采購難題；具有高分辨率，高亮度，功耗低，體積小，環(huán)境適應(yīng)型好等特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ] 圖2是LED背光驅(qū)動模塊的驅(qū)動原理圖。
【具體實施方式】
[0022]下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。
[0023]如圖1所示，本實施例包括FPGA控制模塊1、視頻解碼模塊2、通訊模塊3、LED背光驅(qū)動模塊4、加熱控制模塊5、D/A轉(zhuǎn)化模塊6、電源模塊7、接口插件8、IXD屏9、LED背光板10 ;所述FPGA控制模塊I分別與視頻解碼模塊2、通訊模塊3、LED背光驅(qū)動模塊4、加熱控制模塊5、D/A轉(zhuǎn)化模塊6和電源模塊7相連；FPGA控制模塊I的供電電源為+3.3V、+2.5V或+1.2V, FPGA控制模塊I通過通訊模塊3，接收并執(zhí)行調(diào)光指令，控制LED背光驅(qū)動模塊4電路工作，進(jìn)行LED背光板10的PWM調(diào)光；FPGA控制模塊I還接受溫度傳感器的信號，控制加熱控制模塊5，在低溫情況下對LCD屏9進(jìn)行加熱，實現(xiàn)溫度控制；FPGA控制模塊I接收視頻解碼模塊2，輸出的數(shù)字RGB信號，對輸入信號進(jìn)行采樣，同步化處理，并根據(jù)通訊模塊3接收到指令，進(jìn)行對比度、伽馬校正處理；處理過的數(shù)據(jù)輸出到D/A轉(zhuǎn)化模塊6，完成數(shù)模轉(zhuǎn)化，使接收到的視頻在LCD屏9上正常顯示出來。
[0024]所述視頻解碼模塊2實現(xiàn)視頻解碼功能，將輸入的視頻信號轉(zhuǎn)化為FPGA能夠輸入的數(shù)字RGB信號和行、場同步，時鐘信號等，輸入視頻分辨率為1400X1050 ；[0025]所述通訊模塊3完成上位機和FPGA控制模塊I之間的通訊，實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)化，將接口進(jìn)入的通訊信號轉(zhuǎn)化為LVTTL信號供FPGA控制模塊I識別；通訊的采用的是半雙工的RS422，波特率為9600bit/s，主要接收調(diào)光命令和視頻處理命令，使得頭盔顯示器達(dá)到最佳的顯示效果。
[0026]所述LED背光驅(qū)動模塊4根據(jù)通訊模塊3接收到的調(diào)節(jié)亮度數(shù)據(jù)，調(diào)整調(diào)光PWM占空比，實現(xiàn)對背光亮度的調(diào)節(jié)；驅(qū)動原理如圖2所示；
[0027]所述加熱控制模塊5實現(xiàn)低溫加熱功能，確保IXD屏9在低溫下能正常工作，加熱控制模塊5采集環(huán)境溫度，當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度值，加熱硬件保護(hù)點電路打開，同時產(chǎn)生調(diào)溫PWM信號，實現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)；
[0028]所述的D/A轉(zhuǎn)化模塊6實現(xiàn)數(shù)字視頻到模擬視頻的轉(zhuǎn)化，為LCD提供視頻信號，像素數(shù)據(jù)在FPGA控制模塊I內(nèi)經(jīng)過處理后，輸出給D/A轉(zhuǎn)化模塊6，進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)化，根據(jù)LCD屏9的需要將像素數(shù)據(jù)分成12路，經(jīng)過12路D/A轉(zhuǎn)化模塊6，產(chǎn)生驅(qū)動屏所用的12路像素電壓信號；
[0029]所述IXD屏9為顯示介質(zhì)，分辨率為1400X1050，采用模擬視頻信號為信號接口，IXD屏9上設(shè)有溫度傳感器901和加熱器902，所述溫度傳感器901和加熱器902分別與加熱控制模塊5相連；由于溫度對液晶分子的顯示特性有影響，在低溫時需要對其加熱，加熱開關(guān)只有在一個指定的低溫以下才開啟，并設(shè)計了加熱硬件保護(hù)電路，以防常溫加熱；
[0030]所述LED背光板10為顯示介質(zhì)IXD屏9提供背光源；
[0031]所述電源模塊7分別為FPGA控制模塊1、視頻解碼模塊2、通訊模塊3、LED背光驅(qū)動模塊4、加熱控制模塊5、D/A轉(zhuǎn)化模塊6、IXD屏9、LED背光板10、溫度傳感器901和加熱器902提供供電電源；
[0032]所述接口插件8是電路系統(tǒng)和外界的信號的交聯(lián)器件，用于傳輸外界視頻、電源和通訊信號。
【權(quán)利要求】
1.一種基于FPGA的IXD型頭盔顯示驅(qū)動電路，其特征在于，包括FPGA控制模塊(I)、視頻解碼模塊(2 )、通訊模塊(3 )、LED背光驅(qū)動模塊、加熱控制模塊(5 )、D/A轉(zhuǎn)化模塊(6 )、電源模塊(7)、接口插件(8)、LCD屏(9)、LED背光板(10)； 所述FPGA控制模塊(I)分別與視頻解碼模塊(2 )、通訊模塊(3 )、LED背光驅(qū)動模塊、加熱控制模塊(5 )、D/A轉(zhuǎn)化模塊(6 )和電源模塊(7 )相連；所述視頻解碼模塊(2 )將接口插件(8)輸入的視頻信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字RGB信號，然后輸入到FPGA控制模塊(I)； 所述通訊模塊(3 )完成上位機和FPGA控制模塊(I)之間的通訊，實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)化，將接口進(jìn)入的通訊信號轉(zhuǎn)化為LVTTL信號供FPGA控制模塊(I)識別和處理； 所述LED背光驅(qū)動模塊根據(jù)通訊模塊(3)接收到的調(diào)節(jié)亮度數(shù)據(jù)，調(diào)整調(diào)光PWM占空t匕，實現(xiàn)對背光亮度的調(diào)節(jié)； 所述加熱控制模塊(5)實現(xiàn)低溫加熱功能； 所述D/A轉(zhuǎn)化模塊(6)實現(xiàn)數(shù)字視頻到模擬視頻的轉(zhuǎn)化，為LCD屏(9)提供視頻信號；所述IXD屏(9 )上設(shè)有溫度傳感器(901)和加熱器(902 )，所述溫度傳感器(901)和加熱器(902)分別與加熱控制模塊(5)相連； 所述電源模塊(7 )分別為FPGA控制模塊(I)、視頻解碼模塊(2 )、通訊模塊(3 )、LED背光驅(qū)動模塊、加熱控制模塊(5 )、D/A轉(zhuǎn)化模塊(6 )、IXD屏(9 )、LED背光板(10 )、溫度傳感器(901)和加熱器(902)提供供電電源； 所述接口插件(8 ) 用于傳輸外界視頻、電源和通訊信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的IXD型頭盔顯示驅(qū)動電路，其特征在于，所述視頻解碼模塊(2)的輸入視頻分辨率為1400X1050。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的LCD型頭盔顯示驅(qū)動電路，其特征在于，所述通訊模塊(3)采用的是半雙工的RS422，波特率為9600bit/s。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的IXD型頭盔顯示驅(qū)動電路，其特征在于，所述IXD屏(9)的分辨率為1400X1050。
【文檔編號】G09G3/34GK103606363SQ201310646854
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】陳文明, 丁慧林 申請人:中航華東光電有限公司