Advanced Graphic Control Technology For High Resolution Bar Type Display Applications

图 1：分辨率为 1440 x 540 像素的汽车仪表盘显示屏

让我们以典型的现代汽车仪表盘为例。图 1 所示的示例采用了分辨率为 1440 x 540 像素的 12.3 英寸拉伸 LCD 显示屏。由于驾驶员需要随时了解与车辆运行有关的所有不同参数（如车速、转速、胎压、油量、油压、导航数据），因此显示屏需要实时响应和卓越的图像质量。 

目前可用的图形控制器设备很难提供某些标准或非标准液晶面板格式所需的像素时钟。在我们的例子中，1440 x 540 分辨率的面板需要将像素时钟设置在 50MHz 左右，才能达到所需的 60Hz 显示刷新率。快速响应不仅在汽车领域至关重要，在医疗设备或工业硬件领域也同样重要。

显示系统启动缓慢也会带来不便，因此需要加以考虑。操作系统在图形芯片上启动，然后将整个第一帧逐像素显示在显示屏上，这都需要时间，因为所有必要的数据都需要从闪存中读取并通过帧缓冲区。这可能需要几秒钟才能完成，从用户体验的角度来看并不是特别好。

还应该提到的是，有些条形显示面板的像素尺寸不是正方形，这可能会造成问题。例如，1024 x 600 LCD 的像素长宽比可能是 1.05（而不是 1.00）。在许多应用中，这并不构成问题，但某些应用（如渲染圆形的应用）可能需要对宽高比进行一些调整。

如果使用普通的图形控制器集成电路，要对条形显示屏进行分区，以便显示多个不同的子显示屏，可能会带来很大的麻烦。这需要大量的软件开发工作，因为此类图形控制器依赖于基于框架的方法。不过，现在有了图形控制器设备，可以提供另一种选择。

碧洁特开发的图形控制器技术可解决上述像素时钟、像素尺寸和启动时间问题，并可加速人机界面软件开发。新的 ExtSync 块已集成到公司最新的 BT817/BT818 系列嵌入式视频引擎（EVE）集成电路中，与图形处理元件的时钟域分开。因此，这些 EVE 器件的扫描输出单元可以输出所需的像素时钟，以优化 LCD 面板的运行。这意味着可以支持高达 96MHz 的像素时钟。这意味着最多可在 60Hz 下刷新 128 万像素（假设消隐时间为 20%）。

EVE 行缓冲架构针对拉伸或条形 LCD 显示屏进行了高度优化，每行最大像素可达 2046 像素。由于不需要帧缓冲器和大容量闪存资源，总体材料成本可以保持在相对较低的水平，因此仍符合设计预算限制。由于 EVE 方法是基于对象而不是基于框架的，因此人机界面的构建要快得多，也容易得多。启动时间也同样更快（不到 1 秒）。此外，BT817/BT818 EVE 设备利用其水平扫描滤波器功能支持非方形像素校正。

BT817/BT818 可支持的条形 LCD 分辨率包括 1920 x 540/480/360、1440 x 540 和 1280 x 480/400/320。如果略微降低刷新率（降至约 50/55Hz）或缩短消隐时间（约 13%），也可支持 1920 x 720 分辨率。根据应用要求，显示方向可以是横向或纵向。

图 2：分辨率为 1200 x 280 像素的 AV 控制面板

虽然这些 EVE 设备可以大大简化人机界面设计，但可能需要些许工程设计工作。在高分辨率显示屏上设计相对复杂的图形结构时，建议对设计进行优化，以避免出现潜在的管线不足。以下是一些有助于微调的提示：

• 将 PCLK 设置为显示面板允许的最低值，这样 GPU 每行就有更多的处理时间。
• 尽可能延长水平消隐时间，并将垂直消隐时间保持在显示面板允许的最短时间内
• 使用自适应同步功能将大有裨益。通过该功能，可以在显示器规格规定的最大 PCLK 周期内为自适应同步定义最大水平消隐。
• 一定要直观检查图形是否失真，或使用中断标志检查图形是否不足。如果出现不足，则转储行时间以检查哪一行/区域出现了不足，然后相应地优化显示列表--例如，用实线代替虚线，或用图像代替在同一区域重叠的多个部件。
• 在 RAM_G 中使用字体缓存来处理 Unicode 字体。
• 将 ASTC 图像加载到 RAM_G，并从 RAM_G 播放动画

BT817 支持电容式触摸操作，许多供应商的触摸控制器都能与之直接配合使用（BT818 适用于电阻式触摸人机界面）。对于使用其他触摸控制器 IC 的 CTP，工程师可以使用碧洁特的 EVE Asset Builder 软件包提供的类 C 编译器，构建定制的触摸固件，在运行时加载到 BT817。此外，还可以使用触摸主机模式，即微控制器单元 (MCU) 从 CTP 读取触摸数据，然后写回 BT817 以进行 TAG 操作。

需要进行触摸校准时，通常会在预定义的屏幕位置执行 3 点触摸校准程序。有些条形液晶屏是从标准液晶玻璃上切割下来的。例如，1200 x 280 LCD 就是从 1280 x 800 LCD 玻璃上切割出来的。默认校准程序无法在拉伸的 LCD 上工作。BT817 可以利用校准功能，让工程师定义 3 个校准点的位置。这就实现了基于窗口的校准，非常适合条形 LCD 实施。

总之，拥有一个针对条形显示屏进行了优化的图形控制器解决方案显然非常有利。碧洁特的 EVE 设备提供了这一功能，因此在此类显示器上实施的人机界面启动更快、反应更灵敏，而且图形性能更好。 只要有 SPI 接口，BT817/8 就能与各种 MCU 配合使用。 碧洁特提供辅助工具链，以及应用示例和详细的工程说明该系统可帮助设计人员快速启动和运行应用程序，并在设计应用程序的整个过程中为他们提供支持。