基于FPGA的电泳式电子纸驱动芯片设计

【摘要】随着电子纸显示技术的推广与应用,我们对电子纸已不再陌生,电子纸不仅是一种纸的替代品,而且是具有很大发展潜力的未来显示设备,电子纸显示技术分为很多类型,目前市面上最具代表性的电子纸显示技术当属电泳式显示技术(ElectrophoreticDisplay,EPD),市场占有率大于90%。电泳式电子纸具有省电节能、显示静态图像不耗电、不需要背光,光学及机械类纸性,宽视角、反射型显示的特点,现已大规模在电子书、电子货架标签系统等应用中使用,在不久的将来,随着柔性电子纸和彩色电子纸技术的成熟与应用,电子纸显示设备将出现在我们生活的方方面面。通过对当前市场相关应用及产品的考察,电泳式电子纸的驱动一般采用两种方式实现,一是使用芯片厂商的专用驱动芯片,MCU通过操作专用驱动芯片控制电子纸显示内容,二是利用软件编程的方式,MCU直接通过IO引脚模拟电子纸的驱动时序进行电子纸显示的实现。专用的芯片解决方案往往局限于特定厂家的产品,价格高,通用性较差,而利用软件编程方式实现驱动往往会占用MCU的大量资源,导致系统性能下降。为了克服专用驱动芯片成本居高不下及软件驱动方式又占用大量处理器资源的缺点,本文针对电泳式电子纸的显示特性及接口规范,提出了基于Flash结构FPGA的通用驱动解决方案。采用硬件描述语言,利用有限状态机设计整合经工业级应用验证的IP软核,使用模块化的设计方式,开发出可以适应各种主控接口及多种电泳式电子纸接口的驱动芯片,并以硬逻辑部署方式实现了波形表的设计。采用业界先进的EDA工具对设计进行仿真,获得了满意的结果,最后在自行研制的实验板上进行实验,测试结果验证了设计的正确性,驱动芯片性能优异,功耗低,上电即运行,无需额外布署,成本低,兼容性好,为下一步专用ASIC的设计及流片打下了良好基础,进一步地与人机交互设备如触摸屏等进行融合,会有广泛的市场应用前景。
【作者】郭伟；
【导师】丁磊；
【作者基本信息】广东工业大学，计算机科学与技术，2014，硕士
【关键词】电泳式电子纸；现场可编程门阵列；IP软核；波形表；

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