陈文明　刘波　章小兵　崔杉　朱标　丁慧林

摘 要： 在此介绍一种高性能的LCD型头盔显示器的视频驱动电路设计。实现了高分辨率DVI视频信号的解码、视频图像处理、LCD驱动等功能。采用FPGA作为硬件平台，对视频信号进行处理、对比度/亮度调节、图像扫描方向控制、LCD驱动时序生成以及MINI?LVDS接口实现等。采用专用芯片产生LCD需要的gamma电压值，实现了0.96英寸的液晶屏的驱动。具有显示分辨率高（1 400×1 050）、参数可调节、接口简单、功耗低等特点。最后通过实物测试，验证了该电路功能。

关键字： LCD； 头盔显示器； MINI?LVDS接口； FPGA

中图分类号： TN964?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）10?0113?03

Abstract： The video driver circuit design of a high?performance LCD head mounted display （HMD） is introduced in this paper. The high?resolution DVI video signal decoding， video image processing and LCD drive functions were achieved by the circuit. FPGA is taken as the hardware platform for video image processing， contrast/brightness adjustment， image scanning direction control， LCD drive time?sequence generation and MINI?LVDS interface realization and so on. An ASIC is adopted to produce Gamma voltage LCD needs to drive 0.96?inch LCD screen. It has the characteristics of high?resolution display （1 400×1 050）， parameter adjustability， simple interface， low?power consumption， etc. The reliability of the circuit functions were verified by physical testing.

Keywords： LCD； head mounted display； MINI?LVDS interface； FPGA

0 引 言

头盔显示器（Helmet Mounted Display，HMD），是一种包含微型图像源（Image Source）及相应光学系统的头戴显示装置。HMD具有质量轻、体积小、功耗低等特点，在航空、医疗、娱乐等领域有着广泛的应用[1]。LCD型HMD集成了视频驱动系统、液晶显示屏、光学子系统等[2]。视频驱动系统包括视频转换、显示辅助控制与LCD驱动，完成的是一个电光转换的过程，它将外部输入的视频信号进行转换处理，显示在LCD上；同时对显示对比度、扫描方向等调整和控制。

1 电路总体设计

本文介绍的HMD采用DVI接口传输视频信号，视频分辨率为1 400×1 050。显示介质采用一款单色0.96英寸LCD显示屏，MINI?LVDS接口方式。 此HMD视频驱动电路功能框图如图1所示。

该电路主要包括电源模块、RS 422通信模块、DVI解码模块、主控制模块（FPGA）、帧存取模块（SRAM）、LCD灰度电压成模块、晶振等部分。

2 硬件电路设计

该电路中主要功能电路的设计如下：

（1） DVI解码电路

DVI解码部分主要完成将输入的分辨率为1 400×1 050的TDMS视频信号转换为数字RGB信号，同时产生相应的行、场同步信号和像素时钟频率信号。……