CN101127208A - 异步伪双端口图像存储器的访问冲突处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异步伪双端口图像存储器的访问冲突处理方法，采用了一种基于任务调度的冲突处理方法，将行扫描操作时机进行合理分配调度，从根本上消除了冲突现象的出现，保证了两个端口发送操作请求时不冲突。在本发明中，将外部MPU的读/写操作周期分为三个操作区，在操作一区内完成MPU对GRAM的读/写操作。操作二区和操作三区都用来触发GRAM显示端口的行扫描请求，其中操作二区内由内部OSC时钟来触发行扫描请求，操作三区由外部读/写操作请求来触发行扫描请求。同时利用操作二区和操作三区的冗余性来消除亚稳态效应带来的灾害性影响，大大提高了冲突电路的可靠性。

Description

异步伪双端口图像存储器的访问冲突处理方法

技术领域

本发明涉及一种异步伪双端口图像存储器的访问冲突处理方法。

背景技术

为了减小液晶显示驱动控制芯片的面积和功耗，手机等移动通讯终端普遍采用高度集成的液晶显示驱动控制芯片方案。在单片集成的液晶显示驱动控制芯片中，为了减少与外部微处理器单元(MPU)的数据交换次数，从而达到减小MPU的负担和驱动芯片功耗的目的，通常需要内置静态图像存储器(GRAM)，以存储一帧画面的图像显示数据。对内置GRAM的访问和数据操作有两种情形，一种是MPU对GRAM的读/写操作以便更新图像显示数据(以下简称读/写操作)；另外一种是将存储在GRAM的图像显示数据逐行输出到输出锁存单元(LATCH)，并通过Source Driver驱动显示屏以显示彩色图像(以下简称行扫描操作)。

为了减小驱动芯片的面积和功耗，这种内置GRAM普遍采用单端口的6T-Bitcell存储单元，且共用一套地址译码和控制电路。由于对GRAM既要进行行扫描操作又要进行读/写操作，宏观上GRAM对外呈现出两个端口(简称伪双端口)，一个端口用于与MPU进行数据交换以实现读/写操作(简称A端口)，另一个端口用于向Source Driver逐行提供显示图像数据以实现行扫描(简称B端口)。另外，对于GRAM的访问操作，A端口由外部MPU提供的时钟信号触发，而B端口则由内部的OSC电路提供访问触发时钟信号，由于对这两个端口的访问触发在时间上完全是相互独立和异步的，从而可能导致MPU对GRAM的读/写操作与行扫描操作的时序冲突。这样就需要一套对GRAM访问时序冲突的避免机制，以防止两个端口被同时访问，导致内部操作混乱，造成数据的损坏或丢失。

内置异步伪双端口图像存储器的访问冲突解决电路是液晶显示驱动控制芯片中的关键技术之一，其性能好坏直接影响到液晶显示画面的质量。

参照图7～8，文献“Bo-Sung Kim，Young-Gi Kim，Soon-Yang Hong，“Low Power 260k ColorTFT LCD One-chip Driver IC”，COMPUTER SOCIETY，2004”中提出了一种内置异步伪双端口图像存储器的访问冲突解决方法。其访问冲突解决电路由两部分组成，一部分是冲突检测和决断电路，该电路用来检测访问冲突是否发生，且当检测到发生访问冲突时，决定让那个端口优先响应操作。另一部分是访问冲突的处理模块，该模块的作用是根据冲突检测电路的决断结果让优先处理的端口执行操作，非优先处理端口的操作被延时，直到优先端口操作结束后启动非优先端口的操作。

在图7所示的冲突检测和决断电路中，系统复位时，决断信号SEL_FST被置为低电平，此时执行行扫描操作。当WEN(写请求)或REN(读请求)的低电平脉冲信号到来时，D型触发器会在延迟特定时间后将该信号锁定，SEL_FST输出变为高电平，此时写或读操作优先执行。当SEN(行扫描请求)的低电平脉冲信号到来时，若WEN或REN不变化，此时SEL_FST输出变为低电平，执行行扫描操作。若两个操作请求同时到来，D型触发器会输出高电平，写或读操作被优先执行。在每完成一次完整的写/读操作或行扫描操作之后，READY_B_EG信号有效，D型触发器被复位，执行行扫描操作。

在图8所示的读/写操作优先冲突处理电路中，当系统复位时，CASE1_WEN和CASE2_WEN都为高电平，处于无效状态。当读/写操作优先信号PRE_WEN到来时，PRE_WEN变为高电平，第一个D型触发器输出高电平，CASE1_WEN变为低电平，开始执行读/写操作，此时由于CASE2_WEN维持高电平，行扫描操作被搁置。当读/写操作完成之后，READY_B_EG信号有效，第一个D型触发器被复位，第二个D型触发器锁定高电平，此时CASE1_WEN变为高电平，CASE2_WEN变为低电平，开始执行行扫描操作，当行扫描操作完成后，SREADY_B_EG有效，第二个D型触发器被复位，CASE2_WEN变为高电平，行扫描操作结束。

行扫描操作优先时的冲突处理电路与此类似，这里不再赘述。

对照图9可以看出，发生访问时序冲突可分为两种情形，第一种是读/写操作先于行扫描操作到来，它的处理过程如图中CASE1时序图描述。第二种是行扫描操作先于读/写操作到来，它的处理过程如图中CASE2时序图描述。当两个操作信号同时到来时，读/写操作有较高的优先级。

CASE1的处理过程：PRE_REN/PRE_WEN信号先于PRE_SEN信号到来，此时冲突检测和决断电路先检测到读/写请求信号的变化，调度读/写请求优先执行，此时生成WEN读/写使能信号，在WEN低电平范围内完成GRAM读/写操作。当WEN读/写使能信号变高时，读/写操作结束，此时会生成一个READY_B_EG的结束脉冲，该脉冲触发SEN行扫描信号的生成，在SEN的低电平范围内，完成行扫描操作。当SEN变高时，行扫描操作结束，生成行扫描操作结束标示脉冲SREADY_B_EG信号，标示行扫描操作结束。

CASE2的处理过程：PRE_SEN信号先于PRE_REN/PRE_WEN信号到来，此时冲突检测和决断电路先检测到行扫描请求信号的变化，调度行扫描请求优先执行，此时生成SEN行扫描使能信号，在SEN低电平范围内完成GRAM行扫描操作。当SEN行扫描使能信号变高时，行扫描操作结束，此时会生成一个SREADY_B_EG的结束脉冲，该脉冲触发WEN读/写使能信号的生成，在WEN的低电平范围内，完成读/写操作。当WEN变高时，GRAM读/写操作结束，生成读/写操作结束标示脉冲READY_B_EG信号，标示读/写操作结束。

即当冲突到来时，先检测冲突，再做出决断并处理冲突。但是，当两个操作请求同时(或以特定间隔)到来时，冲突检测电路在检测响应时会出现混乱。如在图1所示电路中，当SEN信号与WEN信号到来时间差接近DELAY单元的延迟时，D型触发器就会工作到亚稳定状态，输出信号不确定，可能会使MPU写入的数据丢失。因此，这种以检测的方式来发现两个无任何关联的信号之间的冲突可能会因为亚稳态效应而带来灾难性后果。

发明内容

为了克服现有技术在检测冲突时检测响应混乱以及D型触发器出现亚稳定工作状态的不足，本发明提供一种异步伪双端口图像存储器的访问冲突处理方法，不需要进行冲突检测，将行扫描操作时机进行合理分配调度，可保证两个端口发送操作请求时不冲突。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种异步伪双端口图像存储器的访问冲突处理方法，其点是包括以下步骤：

(a)将MPU的读/写操作请求信号RD/WR信号的一个完整操作周期分为三个操作区，操作一区从信号的上升沿开始，经过一个地址建立时间和一个读/写操作周期，完成一个存储器的读/写操作，将接口数据寄存器中的数据写入GRAM或将GRAM中的数据读出到数据寄存器中；操作二区位于操作一区的结束点和RD/WR信号的下降沿之间，当MPU的读/写操作长期不进行或者读写周期很长时，由内部OSC产生的显示时钟的上升沿触发行扫描操作请求，即GRAM向Source Driver逐行提供显示图像数据的请求信号，之后使操作三区的行扫描请求屏蔽信号有效，防止产生两次间隔太近的行扫描信号；操作三区为RD/WR信号低电平的区域，当操作三区的行扫描请求屏蔽信号无效时，在WR/RD信号的下降沿触发GRAM B端口的行扫描请求；

(b)当外部的读/写请求信号wr_en到来时，从wr_en的上升沿开始经过一个延时单元的时间内，操作一区标示信号op1_flag为高电平；当op1_flag变为低电平而wr_en仍为高电平时，操作二区标示信号op2_flag为高电平，此时允许内部OSC时钟触发行扫描操作；当接口不进行读/写操作时，wr_en变为高电平，op2_flag为高电平，行扫描操作由OSC时钟上升沿触发；当wr_en为低电平时，操作三区标示信号op3_flag为高电平，则冲突处理电路工作在操作三区；

(c)当系统复位时，操作二区行扫描请求信号op2_req为低电平，请求无效；当OSC时钟osc_clk的上升沿到来时，D型触发器锁存操作二区标示信号op2_flag，若op2_flag为高电平，代表冲突电路目前工作在操作二区，op2_req就生成一个高有效请求脉冲；若op2_flag为低电平，代表冲突电路目前不是工作在操作二区，op2_req请求就不发生；当osc_clk的上升沿与op2_flag同时变化时，即osc_clk的上升沿出现在op2_flag脉冲的边沿，当触发行扫描时，操作三区就被屏蔽，当不触发行扫描时，操作三区就可以触发行扫描；

(d)当系统复位时，操作三区屏蔽信号wr_shield为0，不屏蔽操作三区；当操作二区请求被触发后，操作二区扫描启动信号osc_scan会出现一个高有效脉冲，wr_shield为高电平，操作三区被屏蔽；当操作二区请求未被触发，wr_shield为低电平，操作三区开放；

(e)当操作三区标示信号op3_flag出现时，表示进入操作三区，此时会生成一个负向的行扫描请求脉冲，当操作三区不被屏蔽时，脉冲通过电路；当操作三区被屏蔽时，脉冲无法通过电路。

本发明的有益效果是：由于将行扫描操作时机进行合理分配调度，避开了冲突检测环节，保证了两个端口发送操作请求时不冲突；避免了由于亚稳态引起的灾难性后果，对于非灾难性的亚稳态效应采用冗余处理机制，提高了冲突处理电路的可靠性。

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

附图说明

图1是本发明异步伪双端口图像存储器的访问冲突处理方法中读/写波形分操作区示意图。

图2是本发明异步伪双端口图像存储器的访问冲突处理方法中操作区划分电路图。

图3是本发明异步伪双端口图像存储器的访问冲突处理方法中操作二区行扫描信号产生电路图。

图4是本发明异步伪双端口图像存储器的访问冲突处理方法中操作三区屏蔽电路图。

图5是本发明异步伪双端口图像存储器的访问冲突处理方法中操作三区请求生成电路图。

图6是本发明异步伪双端口图像存储器的访问冲突处理方法操作时序图。

图7是现有技术内置异步伪双端口图像存储器的访问冲突解决方法中冲突检测和决断电路。

图8是现有技术内置异步伪双端口图像存储器的访问冲突解决方法中读/写操作优先冲突处理电路。

图9是现有技术内置异步伪双端口图像存储器的访问冲突解决方法中冲突解决方法时序图。

具体实施方式

参照图1，将MPU的读/写操作请求信号RD/WR信号的一个完整操作周期分为三个操作区。操作一区从信号的上升沿开始，经过一个地址建立时间(Tas＝5ns)和一个读/写操作周期。在操作一区内主要完成一个存储器的读/写操作，将接口数据寄存器中的数据写入GRAM或将GRAM中的数据读出到数据寄存器中。操作二区是内部显示操作的触发区，当MPU的读/写操作长期不进行时，WR/RD信号始终处于高电平，此时就可以认为整个的操作都位于操作二区。当MPU持续的进行读/写操作时，操作二区就位于操作一区的结束点和信号的下降沿之间。在操作二区内，由内部OSC产生的显示时钟的上升沿触发GRAM的B端口行扫描操作请求。若在操作二区内生成了GRAM的B端口行扫描请求，就要产生操作三区的屏蔽信号，防止产生两次间隔太近的行扫描信号。操作三区包括整个WR/RD信号的低电平区域。该区域也是GRAM的B端口行扫描请求触发区。在操作三区，GRAM的B端口行扫描请求在屏蔽信号无效的情况下，在WR/RD信号的下降沿被触发。

参照图2，当外部的读/写请求信号wr_en到来时，从wr_en的上升沿开始经过一个延时单元的时间内，op1_flag为高电平，表示冲突处理电路目前工作在操作一区。当op1_flag变为低电平而wr_en仍为高电平时，op2_flag为高电平，表示冲突处理电路目前工作在操作二区，此时允许内部OSC时钟触发行扫描操作。当接口不进行读/写操作时，wr_en变为高电平，op2_flag为高电平，长期处于操作二区，行扫描操作由OSC时钟上升沿触发。当wr_en为低电平时，op3_flag为高电平，表示冲突处理电路目前工作在操作三区。

参照图3，系统复位时，操作二区行扫描请求信号op2_req为低电平，请求无效。当OSC时钟osc_clk的上升沿到来时，D型触发器锁存op2_flag，若op2_flag为高电平，代表冲突电路目前工作在操作二区，op2_req就生成一个高有效请求脉冲。若op2_flag为低电平，代表冲突电路目前不是工作在操作二区，op2_req请求就不发生。这里可能出现的一个情况是osc_clk的上升沿与op2_flag同时变化时，可能会使D型触发器出现亚稳态，对于这种情况，可以通过屏蔽电路设计消除亚稳态。这里需要说明的设计思想是：当出现亚稳态时，一定是osc_clk的上升沿出现在op2_flag脉冲的边沿，可以认为这个区域是刚进入操作二区或即将离开操作二区的情况，属边沿情况。在边沿情况下，可以触发行扫描，也可以不触发。当触发时，操作三区就被屏蔽，当不触发时，操作三区就可以触发行扫描。由此可以看出，当电路出现亚稳态时，由于屏蔽电路作用，亚稳态现象就可以被消除。

参照图4，当系统复位时，wr_shield为0，不屏蔽操作三区。当操作二区请求被触发后，osc_scan会出现一个高有效脉冲，wr_shield为高电平，操作三区被屏蔽。当操作二区请求未被触发，wr_shield为低电平，操作三区开放。若图3电路的亚稳态出现时，osc_scan处于低电平或高电平的不确定状态，也会对应产生屏蔽或不屏蔽信号，亚稳态现象会被消除掉，不会在电路中产生任何有害的影响。

参照图5，当op3_flag出现时，表示进入操作三区，此时会生成一个负向脉冲，当操作三区不被屏蔽时，脉冲通过电路。当操作三区被屏蔽时，脉冲无法通过电路。

图6(a)图中描述的是由OSC时钟在操作二区触发行扫描的时序。可以看出，一个wr_en周期被op1_flag，op2_flag，op3_flag三个信号所分割。在操作二区，osc_clk上升沿到来，产生op2req请求脉冲。同时，wr_shield屏蔽有效，操作三区不触发。图6(b)图中，OSC时钟上升沿没有在操作二区出现，操作二区不发出请求，wr_shield屏蔽无效，操作三区开放，生成op3_req请求脉冲。

Claims (1)

1.一种异步伪双端口图像存储器的访问冲突处理方法，其特征是包括以下步骤：

(a)将MPU的读/写操作请求信号RD/WR信号的一个完整操作周期分为三个操作区，操作一区从信号的上升沿开始，经过一个地址建立时间和一个读/写操作周期，完成一个存储器的读/写操作，将接口数据寄存器中的数据写入GRAM或将GRAM中的数据读出到数据寄存器中；操作二区位于操作一区的结束点和RD/WR信号的下降沿之间，当MPU的读/写操作长期不进行或者读写周期很长时，由内部OSC产生的显示时钟的上升沿触发行扫描操作请求，即GRAM向Source Driver逐行提供显示图像数据的请求信号，之后使操作三区的行扫描请求屏蔽信号有效，防止产生两次间隔太近的行扫描信号；操作三区为RD/WR信号低电平的区域，当操作三区的行扫描请求屏蔽信号无效时，在WR/RD信号的下降沿触发GRAM向Source Driver逐行提供显示图像数据端口的行扫描请求；

(b)当外部的读/写请求信号wr_en到来时，从wr_en的上升沿开始经过一个延时单元的时间内，操作一区标示信号opl_flag为高电平；当op1_flag变为低电平而wr_en仍为高电平时，操作二区标示信号op2_flag为高电平，此时允许内部OSC时钟触发行扫描操作；当接口不进行读/写操作时，wr_en变为高电平，op2_flag为高电平，行扫描操作由OSC时钟上升沿触发；当wr_en为低电平时，操作三区标示信号op3_flag为高电平，则冲突处理电路工作在操作三区；

(c)当系统复位时，操作二区行扫描请求信号op2_req为低电平，请求无效；当OSC时钟osc_clk的上升沿到来时，D型触发器锁存操作二区标示信号op2_flag，若op2_flag为高电平，代表冲突电路目前工作在操作二区，op2_req就生成一个高有效请求脉冲；若op2_flag为低电平，代表冲突电路目前不是工作在操作二区，op2_req请求就不发生；当osc_clk的上升沿与op2_flag同时变化时，即osc_clk的上升沿出现在op2_flag脉冲的边沿，当触发行扫描时，操作三区就被屏蔽，当不触发行扫描时，操作三区就可以触发行扫描；

(d)当系统复位时，操作三区屏蔽信号wr_shield为0，不屏蔽操作三区；当操作二区请求被触发后，操作二区扫描启动信号osc_scan会出现一个高有效脉冲，wr_shield为高电平，操作三区被屏蔽；当操作二区请求未被触发，wr_shield为低电平，操作三区开放；

(e)当操作三区标示信号op3_flag出现时，表示进入操作三区，此时会生成一个负向的行扫描请求脉冲，当操作三区不被屏蔽时，脉冲通过电路；当操作三区被屏蔽时，脉冲无法通过电路。

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