摘 要：针对现有LCD显示控制器处理多路图像数据合成的性能局限，提出了一种用于嵌入式系统的多路图像数据合成LCD显示控制器的设计方案。该方案以FPGA为显示控制器的核心处理器件，经视频接口和8080接口输入数据，由SDRAM协调控制器完成数据存取，最终通过合成叠加送入LCD完成显示。通过实际电路验证表明，该LCD显示控制器可以实现多路图像数据的输入、合成、显示，且性能良好、运行稳定，并具有一定的移植性和可扩展性，可应用于有特殊图像处理要求的嵌入式系统中。

　　0 引言

　　随着嵌入式技术的发展，LCD在嵌入式系统中的广泛应用推动了LCD显示控制器的发展和完善。随着所需显示的图像信息增加、功能要求增多对LCD显示控制器的功能提出了更高的要求[1]。

　　当前，嵌入式领域使用的LCD显示控制器主要有微处理集成型和专用型两种类型，如LPC1788自带的LCD显示控制器和ILI9320专用LCD显示控制器，由于使用便捷、性能稳定，在一般嵌入式系统的显示领域应用广泛。但随着嵌入式系统定制化需求提高、显示要求增多，如需视频和操作界面等多路图像混合输出显示的场合，上述的LCD显示控制器由于接口单一、功能固定，很难满足实际需求。如依旧使用这类显示控制器，则往往需嵌入式处理器完成显示前的合成处理，极大地增加了嵌入式处理器的处理压力，不但需要额外选择性能高端的处理器，更是加大了编程开发难度[2]。

　　针对以上情况，结合实际工程需求，本文提出了一种基于FPGA的专用LCD显示控制器，具有多路图像协调存取、画中画显示、OSD字符叠加等功能，可用于视频信息和显示数据混合输入领域。

　　1 LCD显示控制器总体构架

　　1.1 具有多路图像数据合成的改进型嵌入式系统

　　典型的具有视频显示功能的嵌入式系统如图1(a)所示，主要由ARM最小系统、摄像头、集成或专用LCD显示控制器、显存模块、LCD组成。其中LCD显示控制器由ARM处理器自带或外接专用芯片，在需要多路图像处理时需调用自身ARM处理器，极大增加了ARM处理器的负担，不得不选用高端处理器来达到所需处理性能要求。

　　针对典型电路的不足，本设计将实时视频直接接入LCD显示控制器处理，而不经过ARM处理器，系统结构如图1(b)所示。由LCD显示控制器直接完成视频数据与操作显示数据的存取、合成、叠加等处理操作，降低了ARM处理器处理图像数据的压力，从而保证系统高效稳定工作。

　　1.2 LCD显示控制器的工作原理及构架

　　LCD显示控制器由视频接口电路完成视频数据的转换、输入，由8080、6800等协议接口电路完成ARM最小系统显示数据的解析、输入，再由主控器与存储控制器把两路数据分别存入片外存储器中，再由后级合成显示电路从显存中读取所需要的图像数据，合成处理后配合LCD显示所需要时序一同送入LCD中，完成最终的显示。

　　根据上述原理提出了如图2所示的LCD显示控制器构架，主要由图像接口、图像缓存、协调存取、显示合成等模块组成，完成从图像接入、处理、存取、输出显示等一系列工作[3]。