CN103065598B - 一种防止液晶显示器花屏的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防止液晶显示器花屏的控制方法，通过在液晶显示器控制器中增加一个乒乓先入先出队列来增大缓冲数据量，同时通过控制时钟分频计数来增大扫描周期，使得传输数据个数始终大于读取数据个数。本发明方法根据实际需求，以不会影响实际视觉效果为标准，通过降低一部分帧数或者增大部分扫描周期为代价，使实际画面流畅，不会使画面出现花屏失真或者有迟滞感，可以防止LCD在显示时出现数据下溢，即出现花屏失真。

Description

一种防止液晶显示器花屏的控制方法

技术领域

本发明属于数字集成电路领域，是一种液晶显示器控制器设计方法。

背景技术

LCD是液晶显示器的简称，随着技术的不断发展成熟，LCD早已取代了传统的CRT(阴极射线管)显示器，价格也下降了很多，已经成为显示器的主流，应用极为广泛。而LCDC是lcd control（液晶显示器控制器）的简称，其实现的主要功能包括接受从FIFO（先入先出队列）或数据通道传递过来的显示数据，通过一定的方式进行叠加和组合，再将最后的图像送出到外部LCD来显示，其接口包括每层FIFO的输入接口和LCD输出接口。LCD控制器在一个嵌入式系统中起到的作用相当于显卡在一个计算机系统中的作用，其产生对LCD的控制信号，完成对图像的叠加组合，再将其输出。而目前由于嵌入式系统对性能及功耗的要求较高，而且处理的任务及实时性要求越来越高，所以整个系统工作时，尤其是当CPU（中央处理器）忙于处理其他模块的任务或要显示的画面分辨率太高、数据量太大时，LCD控制器可能不能及时的收到要显示的数据，即DMA（直接内存存取）或数据通道不能及时将数据传递给LCD控制器，由于LCD控制器是将输入FIFO的数据扫描到显示器上的，此时FIFO中要被读取的数据尚未准备好，就可能导致此时的显示画面出现数据下溢，即出现花屏失真。

发明内容

技术问题：本发明针对现有技术的上述缺陷，提供一种结构简单、性能稳定和应用灵活的防止液晶显示器花屏的控制方法。

技术方案：本发明的防止液晶显示器花屏的控制方法，通过在液晶显示器控制器中增加一个乒乓先入先出队列来增大缓冲数据量，同时通过控制时钟分频计数来增大扫描周期，使得传输数据个数始终大于读取数据个数，具体包括：

分别设定刷新率高阈值N1、刷新率低阈值N2、周期延迟方案和先入先出队列数据量读取判断阈值，周期延迟方案为：当实际刷新率小于等于刷新率低阈值N2，则延迟T1个扫描周期，当大于等于刷新率高阈值N1，则延迟T2个扫描周期，如果处于N1和N2之间时，则延迟T3个扫描周期，其中T1>T3>T2；

在液晶显示器控制器接受从存储器传输过来的图像数据时，乒乓先入先出队列交替接收并存储图像数据，再将图像数据交替传输给液晶显示器接口，同时在液晶显示器控制器已读取完一个先入先出队列的图像数据，而另一个先入先出队列尚未接收完图像数据时，继续读取当前先入先出队列中的图像数据，直至另一个先入先出队列接收完图像数据或当前先入先出队列读取次数达到设定阈值后，再交换先入先出队列，使图像连续发送；

传输过程中，当直接内存存取模块传输个数减去液晶显示器控制器读取个数所得结果小于先入先出队列数据量读取判断阈值时，按照周期延迟方案来增大本时刻扫描周期。

优选地，本发明方法中，刷新率高阈值N1和刷新率低阈值N2按如下方法设定：根据实际应用情况设定刷新率高阈初值N1'和刷新率低阈初值N2'，从而将实际工作中可能出现的刷新率范围划分为3个区间，并且N1'与N2'之间的区间，大于另外两个区间的范围，然后在每个区间设置延迟扫描周期个数T1，T2，T3，最后，使液晶显示器控制器工作，根据实际效果不断微调N1'、N2'，直至视频播放效果流畅后，将此时的N1'、N2'作为最终的刷新率高阈值N1和刷新率低阈值N2。

优选地，在液晶显示器控制器中，延迟扫描周期个数T1、T2和T3按如下方法设定：当液晶显示器工作在实际情况中时，调整输出画面刷新率，使其大范围缓慢变化，根据实际效果，以不影响液晶显示器出现花屏为标准。若视频播放画面出现花屏现象，则增大T1、T2和T3，若视频播放画面出现卡顿现象，则减少T1、T2和T3。直至视频播放效果流畅后，将此时的T1、T2和T3作为最终的延迟扫描周期个数。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明方法具有硬件结构简单、配置灵活和性能稳定的优点，而且具有一定的自适应性和可调整性。

本发明方法可以防止LCD在显示时出现数据下溢，即出现花屏失真。

本发明方法根据实际需求，以不会影响实际视觉效果为标准，通过降低一部分帧数或者增大部分扫描周期为代价，使实际画面流畅，不会使画面出现花屏失真或者有迟滞感。由于人眼一般最多只能识别30帧每秒的刷新率，因此当刷新率为60帧左右时，降低少部分帧数，人眼是无法识别的，因此不会影响视觉效果，保证了该方案的可行性。另外，若实际画面刷新率为30帧每秒时，则可以增加特定时刻部分扫描时钟的延时周期，这样不会降低刷新率，同时画面的差别也极为微小，也不会影响实际效果。

本发明方法中涉及到的各种阈值参数可以根据实际情况进行调整，以达到最佳显示效果，具体如，判断刷新率高低的阈值参数，扫描信号保持不变的周期个数，读取和传输相差个数，根据实际应用情况在程序中调整这几个阈值参数可以使系统适应实际需求，因而具有了一定的自适应性和可调整性。

附图说明

图1为LCD控制器乒乓FIFO结构示意图；

图2为LCD控制器乒乓FIFO交替工作程序流程图；

图3为LCD控制器信号变化时序图；

图4为LCD控制器扫描信号延时控制时序图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读本发明之后，本领域的技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请的权利要求所限定的范围。

图1所示为LCD控制器的乒乓FIFO工作示意图，DDR（双倍速率同步动态随机存储器）中FIFO的数据经由DMA或者数据通道直接传输到LCD控制器的传输FIFO中，例如，如图1中实线所示，设当前数据传输给LFIFO（左队列）中，则此时LCD接口从RFIFO（右队列）中读取数据，传递给LCD显示，RFIFO中数据传输完成之后，LFIFO和RFIFO交换功能，即DMA将数据传递给RFIFO，LCD接口从LFIFO中读取数据并显示，这样的好处是：不仅增加了一个FIFO数据量的缓冲量，而且在切换帧的时候通过判断传输FIFO是否传输完成可以防止数据下溢，即出现花屏，若传输FIFO数据尚未传输完成，则可以继续显示当前读取FIFO中的数据，虽然降低了一部分帧数，但保证了实际视觉效果的稳定。其中具体信号及寄存器的行为及时序如下图所示。

图2所示为本发明的实际工作流程图，在每帧切换时，RFIFO_FINISH信号出现高电平脉冲，该信号的意义是表示LCD所显示当前帧扫描完成，要请求继续下一帧的扫描。在该信号的上升沿跳变时同步检测LFIFO_FULL信号，该信号表征了传输FIFO，即当前的LFIFO是否传输完成。此时分为两种情况，若该信号为高，即说明传输FIFO传输完成，可以继续下一帧的显示，此时将LFIFO_FULL和RFIFO_FINISH拉低，然后，在下一时钟周期配置DMA改变传输数据的目的地址，将目的地址改变为RFIFO，最后，配置LCD接口从LFIFO中读取数据，传输给LCD进行显示。若LFIFO_FULL信号为低，此时也需将RFIFO_FINISH拉低，同时配置LCD接口继续从当前FIFO，即RFIFO中读取数据并显示。也就是重复显示上一帧的内容。

图3所示为工作时信号变化的时序图，由时序图可见，每个FIFO_FINISH的高脉冲表征了一个画面帧的扫描完成，而此时传输FIFO的完成与否则不确定，一般情况下，DMA通过BURST传输是能够满足LCD控制器的需求的，但在特殊情况下，如画面为高分辨率或者CPU处理其他任务高速工作时，可能会出现传输FIFO传输数据速度落后于读取速度的情况，此种情况下即由上文所述处理方式继续显示当前帧的数据，当然重复的次数是有限制的，前提是不会影响实际的视觉效果，而且这一般只适用于画面刷新率较高的情况，略微降低每秒帧数完全不会影响实际效果。而当刷新率较低时，则需要适当增加特定时刻扫描信号延时周期数，具体如下：

当前画面刷新率较低时，实际可以设置两个阈值N1、N2，若当前刷新率较低，则适当增加个别扫描信号周期，具体信号时序图如图4所示，WRITE_FIFO和READ_FIFO分别代表了传输和读取的数据量的大小，一般情况下，传输速度远远大于读取速率，只有出现如上文所述的特殊情况时，READ_FIFO接近或等于WRITE_FIFO的数据，程序中也可以设置一个阈值，当传输和读取的数据之差低于此阈值时（时序图中设置为2），信号ALMOST_EMPTY拉高，硬件中通过一定逻辑控制COUNTER信号的变化，使其保持当前值几个周期，该COUNTER信号表示了由PLL时钟到扫描时钟的分频比例，如扫描时钟为二分频时，则当COUNTER变化到1时扫描时钟进行翻转，若扫描时钟为四分频时，则当COUNTER变化到3时再进行翻转，以此类推，而此时ALMOST_EMPTY信号拉高，COUNTER信号不再变化并保持几个周期，该保持周期数也是可以设置的，实际不宜设置过大以免影响显示效果。这样就延长了扫描信号的当前周期。这样就有效防止了读取速率高于传输速率出现的数据下溢，即花屏的现象。

实际工作中，是将乒乓FIFO和延时周期两种方法联合起来使用的，如前文所述，如画面刷新率较高，则将图4中COUNTER保持不变的周期数适当减少，而当画面刷新率较低，则将其周期数适当增加，因为若刷新率较低时，每秒帧数可能已经少于30帧，此时若再减小帧数就会使视频播放不流畅。此时就应该更多的依靠延时周期的方法，通过这两种的方法的配合和实际工作情况的考虑，再根据应用场合的需求调整各个阈值参数，就可保证LCD视频的播放清晰而流畅。

由于人眼一般最多只能识别30帧每秒的刷新率，因此当刷新率为60帧左右时，降低少部分帧数，人眼是无法识别的，因此不会影响视觉效果，保证了该方案的可行性。另外，若实际画面刷新率为30帧每秒时，则可以增加特定时刻部分扫描时钟的延时周期，这样不会降低刷新率，同时画面的差别也极为微小，也不会影响实际效果。

不同于其他技术思路的是，本方案的硬件需求十分简单，只需增加一个FIFO和若干个简单地寄存器即可，而且具有一定自适应性。而且，从描述中也可看出，本应用配置十分灵活，通过调整系统中几个阈值（如COUNTER保持周期数，传输与读取数据相差个数，判断刷新率高低阈值），可以使其工作在特定应用情况中，从而保证视频输出的稳定。

Claims (2)

1.一种防止液晶显示器花屏的控制方法，其特征在于，该方法通过在液晶显示器控制器中增加一个乒乓先入先出队列来增大缓冲数据量，同时通过控制时钟分频计数来增大扫描周期，使得传输数据个数始终大于读取数据个数，具体包括： 

分别设定刷新率高阈值N1、刷新率低阈值N2、周期延迟方案和先入先出队列数据量读取判断阈值，所述周期延迟方案为：当实际刷新率小于等于刷新率低阈值N2，则延迟T1个扫描周期，当大于等于刷新率高阈值N1，则延迟T2个扫描周期，如果处于N1和N2之间时，则延迟T3个扫描周期，其中T1>T3>T2； 

在液晶显示器控制器接受从存储器传输过来的图像数据时，所述乒乓先入先出队列交替接收并存储图像数据，再将图像数据交替传输给液晶显示器接口，同时在液晶显示器控制器已读取完一个先入先出队列的图像数据，而另一个先入先出队列尚未接收完图像数据时，继续读取当前先入先出队列中的图像数据，直至另一个先入先出队列接收完图像数据或当前先入先出队列读取次数达到设定阈值后，再交换先入先出队列，使图像连续发送； 

传输过程中，当直接内存存取模块传输个数减去液晶显示器控制器读取个数所得结果小于先入先出队列数据量读取判断阈值时，按照周期延迟方案来增大本时刻扫描周期；

所述刷新率高阈值N1和刷新率低阈值N2按如下方法设定：根据实际应用情况设定刷新率高阈初值N1'和刷新率低阈初值N2'，从而将实际工作中可能出现的刷新率范围划分为3个区间，并且N1'与N2'之间的区间，大于另外两个区间的范围，然后在每个区间设置延迟扫描周期个数T1，T2，T3，最后，使液晶显示器控制器工作，根据实际效果不断微调N1'、N2'，直至视频播放效果流畅后，将此时的N1'、N2'作为最终的刷新率高阈值N1和刷新率低阈值N2。 

2.根据权利要求1所述的防止液晶显示器花屏的控制方法，其特征在于，所述周期延迟方案中，延迟扫描周期个数T1、T2和T3按如下方法设定：当液晶显示器工作在实际情况中时，调整输出画面刷新率，使其大范围缓慢变化，根据实际效果，若视频播放画面出现花屏现象，则增大T1、T2和T3，若视频播放画面出现卡顿现象，则减少T1、T2和T3，直至视频播放效果流畅后，将此时的T1、T2和T3作为最终的延迟扫描周期个数。