CN115240593B - 一种Micro-LED驱动IC的原型验证系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及IC仿真验证技术领域，具体而言，涉及一种Micro‑LED驱动IC的原型验证系统，一定程度上可以解决多次流片造成的高成本、高风险的问题。所述原型验证系统包括：FPGA芯片上烧录有待验证的驱动IC的数字逻辑模块和显示缓存模块；FPGA芯片上包含有HDMI显示驱动；MCU、数字逻辑模块、显示缓存模块、HDMI显示驱动、HDMI驱动芯片和HDMI显示器依次连接；MCU用于向FPGA芯片输入验证数据和验证指令，数字逻辑模块用于根据验证指令将验证数据显示在显示缓存模块，显示缓存模块用于根据验证指令对验证数据进行缓存；HDMI显示器用于对显示缓存模块的验证数据缓存情况进行显示。

Description

一种Micro-LED驱动IC的原型验证系统
技术领域
本申请涉及IC仿真验证技术领域，具体而言，涉及一种Micro-LED驱动IC的原型验证系统。
背景技术
Micro-LED即微型发光二极管，是在基板上高密度集成的LED阵列，像素间距已达到量级，具有更明亮、更高效、更宽的色域以及更耐久的特性。Micro-LED驱动IC用于驱动Micro-LED显示器。Micro-LED驱动IC主要是将传统LED驱动IC微型化，其典型特征尺寸在100微米以下，Micro-LED驱动IC具有高解析度、低功耗、高亮度、高对比度、反应速度快、寿命长等优点。
随着Micro-LED驱动IC性能的多元化，令芯片设计要求也变得越来越复杂，因此，为验证Micro-LED驱动IC设计是否符合需求，在对Micro-LED驱动IC进行流片前，需要通过原型验证系统对Micro-LED驱动IC功能和性能进行原型验证。通过对Micro-LED驱动IC进行原型验证，并根据验证结果反复修改Micro-LED驱动IC的逻辑设计，直至达到满意的结果，避免多次流片造成的高成本、高风险。
因此，亟需设计一种能够高效率和灵活地对Micro-LED驱动IC进行验证的原型验证系统。
发明内容
为了解决多次流片造成的高成本、高风险问题，本申请提供了一种Micro-LED驱动IC的原型验证系统。
本申请是这样实现的：
本申请提供一种Micro-LED驱动IC的原型验证系统，用于对Micro-LED驱动IC进行原型验证，包括：MCU、FPGA芯片、HDMI模块和HDMI显示器；所述HDMI模块包括HDMI显示驱动和HDMI驱动芯片；
所述FPGA芯片上烧录有待验证的Micro-LED驱动IC的数字逻辑模块和显示缓存模块；
所述数字逻辑模块和显示缓存模块是对所述待验证的Micro-LED驱动IC的设计代码按功能进行划分后再分别进行烧录而生成的硬件电路；
所述FPGA芯片包含有所述HDMI显示驱动；
所述MCU、所述数字逻辑模块、所述显示缓存模块、所述HDMI显示驱动、所述HDMI驱动芯片和所述HDMI显示器依次连接；
所述MCU用于向所述FPGA芯片输入验证数据和验证指令，所述数字逻辑模块用于根据验证指令将所述验证数据显示在所述显示缓存模块，所述显示缓存模块用于根据验证指令对所述验证数据进行缓存；所述HDMI显示器用于在所述HDMI模块的驱动下，对所述显示缓存模块的验证数据缓存情况进行显示。
在本申请中，所述数字逻辑模块设置有数据读写端口和验证指令读写端口；
所述数据读写端口通过QSPI总线与所述MCU连接，所述验证指令读写端口通过IIC总线与所述MCU连接；
所述MCU用于通过所述IIC总线将所述验证指令发送至数字逻辑模块、以及通过QSPI总线将所述验证数据发送至数字逻辑模块；
所述数字逻辑模块用于接收所述验证指令和所述验证数据，并将所述验证指令通过地址总线传输至显示缓存模块中，所述验证指令用于在所述显示缓存模块中确定与所述验证指令对应的一个或多个局部缓存单元，所述显示缓存模块中呈阵列排布有若干个所述局部缓存单元；
所述数字逻辑模块还用于将所述验证数据通过数据总线发送至与所述验证指令对应的一个或多个所述局部缓存单元；
所述显示缓存模块用于在与所述验证指令对应的一个或多个所述局部缓存单元中显示所述验证数据。
在本申请中，所述数字逻辑模块包括多个数字电路部分；
所述MCU用于根据所述验证指令对所述数字电路部分的寄存器参数进行配置，所述寄存器参数用于从显示缓存模块选取出一个或多个与所述验证指令对应的局部缓存单元，所述显示缓存模块还用于将选取出的一个或多个与所述验证指令对应的局部缓存单元中的缓存数据发送至所述HDMI模块以供所述HDMI显示器显示。
在本申请中，还包括上位机，所述MCU通过串行接口线与所述上位机通信连接；
所述上位机用于向所述MCU输入验证项目，所述验证项目包括图像翻转验证项目、图像镜像显示验证项目和图像局部显示验证项目，所述MCU用于通过根据所述验证项目生成对应的所述验证数据和所述验证指令。
在本申请中，所述验证数据包括图片、动图和视频。
在本申请中，所述HDMI显示器上设置有预设显示区域，所述预设显示区域用于对所述显示缓存模块进行显示；
所述预设显示区域中成阵列排布有若干个像素块，所述像素块与局部缓存单元的数量相同，且所述像素块在预设显示区域中的排布与局部缓存单元在显示缓存模块中的排布相同。
在本申请中，所述HDMI驱动芯片的分辨率为1920×1080，所述预设显示区域的尺寸为640×480像素。
在本申请中，所述HDMI驱动芯片与所述HDMI显示器之间通过HDMI线连接。
本申请的有益效果：本申请通过MCU向烧录有Micro-LED驱动IC的数字逻辑模块、显示缓存模块的FPGA芯片输入验证数据和验证指令，通过HDMI模块和HDMI显示器对经过数字逻辑模块和显示缓存模块处理过的数据进行直观显示，通过观察验证数据和验证指令的结合与显示数据是否一致，对Micro-LED驱动IC的数字逻辑模块、显示缓存模块的逻辑正确性进行验证；进一步由于MCU、数字逻辑模块、显示缓存模块都是通过端口依次连接的，因此还可以通过观察验证数据和验证指令的结合与显示数据是否一致，实现对端口的正确性进行验证；进一步本申请覆盖了数字逻辑模块、显示缓存模块的代码验证，可以提高逻辑功能验证的速率，缩短验证时间。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了Micro-LED驱动IC的原型验证系统的示意图；
图2示出了MCU与数字逻辑模块的连接示意图；
图3示出了HDMI显示器中的预设显示区域的示意图；
图4示出了预设显示区域中像素块的排布示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、实施方式和优点更加清楚，下面将结合本申请示例性实施例中的附图，对本申请示例性实施方式进行清楚、完整地描述，显然，所描述的示例性实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
需要说明的是，本申请中对于术语的简要说明，仅是为了方便理解接下来描述的实施方式，而不是意图限定本申请的实施方式。除非另有说明，这些术语应当按照其普通和通常的含义理解。
如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。还应当理解，在本申请以下各实施例中，“至少一个”、“一个或多个”是指一个、两个或两个以上。术语“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系；例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A、B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖但不排他的包含，例如，包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出的所有组件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它组件。
术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
现场可编程逻辑门阵列器件（Field Programmable Gate Array，FPGA）属于专用集成电路中的一种半定制电路，是可编程的逻辑列阵，能够有效的解决原有的器件门电路数较少的问题。FPGA的基本结构包括可编程输入输出单元，可配置逻辑块，数字时钟管理模块，嵌入式块RAM，布线资源，内嵌专用硬核，底层内嵌功能单元。由于FPGA具有布线资源丰富，可重复编程和集成度高，投资较低的特点，在数字电路设计领域得到了广泛的应用。
随着Micro-LED驱动IC性能的多元化，令芯片设计要求也变得越来越复杂，因此，为验证Micro-LED驱动IC设计是否符合需求，在对Micro-LED驱动IC进行流片前，需要通过原型验证系统对Micro-LED驱动IC功能和性能进行原型验证。本申请提出一种Micro-LED驱动IC的原型验证系统对Micro-LED驱动IC进行原型验证。
图1示出了Micro-LED驱动IC的原型验证系统的示意图。如图1所示，本申请的Micro-LED驱动IC的原型验证系统包括：MCU、FPGA芯片、HDMI模块和HDMI显示器。所述HDMI模块包括HDMI显示驱动和HDMI驱动芯片；
FPGA芯片上烧录有待验证的Micro-LED驱动IC的数字逻辑模块和显示缓存模块。
由于待验证的Micro-LED驱动IC按照功能进行划分可划分为多个模块，且本申请的原型验证系统能够对数字逻辑模块和显示缓存模块进行验证，因此将Micro-LED驱动IC中的数字逻辑模块和显示缓存模块分别编译并烧录成硬件电路整合在FPGA芯片上。
FPGA芯片包含有HDMI显示驱动。在本申请中，HDMI显示驱动、HDMI驱动芯片与HDMI显示器之间通过HDMI线连接。
MCU、数字逻辑模块、显示缓存模块、所述HDMI显示驱动、HDMI驱动芯片和HDMI显示器依次连接。
其中，微控制单元（Micro Controller Unit，MCU）是把中央处理器(CentralProcess Unit，CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。在本申请中MCU作为外部主控。
在本申请中，MCU用于向FPGA芯片输入验证数据和验证指令，数字逻辑模块用于根据验证指令将验证数据显示在显示缓存模块，显示缓存模块用于根据验证指令对验证数据进行缓存；HDMI显示器用于在HDMI模块的驱动下，对显示缓存模块的验证数据缓存情况进行显示。
本申请通过MCU向烧录有Micro-LED驱动IC的数字逻辑模块、显示缓存模块的FPGA芯片输入验证数据和验证指令，通过HDMI模块和HDMI显示器对经过数字逻辑模块和显示缓存模块处理过的数据进行直观显示，通过观察验证数据和验证指令的结合与显示数据是否一致，对Micro-LED驱动IC的数字逻辑模块、显示缓存模块的逻辑正确性进行验证；进一步由于MCU、数字逻辑模块、显示缓存模块都是通过端口依次连接的，因此还可以通过观察验证数据和验证指令的结合与显示数据是否一致，实现对端口的正确性进行验证；进一步本申请覆盖了数字逻辑模块、显示缓存模块的代码验证，可以提高逻辑功能验证的速率，缩短验证时间。
图2示出了MCU与数字逻辑模块的连接示意图。如图2所示，数字逻辑模块设置有数据读写端口和验证指令读写端口。
数据读写端口通过QSPI总线与MCU连接，验证指令读写端口通过IIC总线与MCU连接。
其中，将队列串行外围接口（ueued Serial Peripheral Interface，QSPI）作为数据读写端与MCU之间的接口。由于QSPI信号大多应用于板内通信的场景，传输距离近，传输速度快。QSPI主控和QSPI设备通常在同一块板卡上互联，其走线距离短，可以实现信号的高速传输。因此本实施例中采用QSPI总线从MCU传输数据至数字逻辑模块。
集成电路总线（Inter-Integrated Circuit，IIC），是由一种简单、双向、二线制、同步串行总线，主要用来连接整体电路。IIC是一种多向控制总线，即多个芯片可以连接到同一总线结构下，利用该总线可实现多主机系统所需的裁决、高低速设备同步等功能。IIC总线具有信号数量少、自动寻址、多主机时钟同步、仲裁等特点。因此本实施例中采用IIC总线从MCU传输验证指令至验证指令读写端口，IIC接口作为验证指令读写端口与MCU之间的接口。
在本申请中，MCU用于通过IIC总线将验证指令发送至数字逻辑模块、以及通过QSPI总线将验证数据发送至数字逻辑模块。
数字逻辑模块用于接收验证指令和验证数据，并将验证指令通过地址总线传输至显示缓存模块中，验证指令用于在显示缓存模块中确定与验证指令对应的一个或多个局部缓存单元，显示缓存模块中呈阵列排布有若干个局部缓存单元；如1图所示出的显示缓存模块中的若干个局部缓存单元排布成k行×n列的阵列。
通过验证指令从显示缓存模块选取出一个或多个局部缓存单元，继续将验证数据在选取出的这一个或多个局部缓存单元中进行缓存。也就是通过数字逻辑模块将验证数据通过数据总线发送至与验证指令对应的一个或多个局部缓存单元；
显示缓存模块用于在与验证指令对应的一个或多个局部缓存单元中缓存验证数据。
根据验证指令，显示缓存模块中的部分局部缓存单元被用于缓存验证数据，通过HDMI显示器对缓存有验证数据的局部缓存单元进行显示。
在本申请中，数字逻辑模块包括多个数字电路部分；
MCU用于根据验证指令对数字电路部分的寄存器参数进行配置，寄存器参数用于从显示缓存模块选取出一个或多个与验证指令对应的局部缓存单元，显示缓存模块还用于将选取出的一个或多个与验证指令对应的局部缓存单元中的缓存数据发送至HDMI模块以供HDMI显示器显示。
在本申请中，为了实现对自动化Micro-LED驱动IC进行各中验证项目，Micro-LED驱动IC的原型验证系统还包括上位机，MCU通过串行接口线与上位机通信连接；
通过上位机向MCU输入验证项目，验证项目包括图像翻转验证项目、图像镜像显示验证项目和图像局部显示验证项目，MCU用于通过根据验证项目生成对应的验证数据和验证指令。
图3示出了HDMI显示器中的预设显示区域的示意图。如图3所示，HDMI显示器上设置有预设显示区域，预设显示区域用于对显示缓存模块进行显示。其中HDMI驱动芯片的分辨率优选为1920×1080，预设显示区域的尺寸优选为640×480像素。
图4示出了预设显示区域中像素块的排布示意图，如图4所示预设显示区域中成阵列排布有若干个像素块，每个像素块由若干个像素点构成，像素块中的像素点与局部缓存单元中的LED一一对应。若干个每个像素点块与局部缓存单元的数量相同，且若干个像素块在预设显示区域中的排布与局部缓存单元在显示缓存模块中的排布相同，因此，通过HDMI显示器中的预设显示区域可以直观观察到显示缓存模块根据验证指令对验证数据进行缓存的情况。
当显示缓存模块中的局部缓存单元增多，则可以进一步增大HDMI显示器上的预设显示区域。
在申请中，当对Micro-LED驱动IC进行图像翻转验证项目（通过上位机控制验证项目）时，通过MCU生成图像数据（艺术画等）和翻转指令，并通过数据读写端口和指令读写端口将两者分别传输至数字逻辑模块，数字逻辑模块将翻转指令传输至显示缓存模块，从显示缓存模块中选取出图像翻转后需要覆盖的局部缓存单元，将图像传输至局部缓存单元进行缓存，显示器对缓存情况进行显示。通过观察如果显示器显示的结果是翻转后的图像，则Micro-LED驱动IC逻辑设计正确且端口正确，如果不是，则说明逻辑设计不正确或端口不正确，则需要根据显示结果更改逻辑设计或者端口，直至验证数据和验证指令的结合与显示数据。
本申请通过MCU向烧录有Micro-LED驱动IC的数字逻辑模块、显示缓存模块的FPGA芯片输入验证数据和验证指令，通过HDMI模块和HDMI显示器对经过数字逻辑模块和显示缓存模块处理过的数据进行直观显示，通过观察验证数据和验证指令的结合与显示数据是否一致，对Micro-LED驱动IC的数字逻辑模块、显示缓存模块的逻辑正确性进行验证；进一步由于MCU、数字逻辑模块、显示缓存模块都是通过端口依次连接的，因此还可以通过观察验证数据和验证指令的结合与显示数据是否一致，实现对端口的正确性进行验证。
为了方便解释，已经结合具体的实施方式进行了上述说明。但是，上述在一些实施例中讨论不是意图穷尽或者将实施方式限定到上述公开的具体形式。根据上述的教导，可以得到多种修改和变形。上述实施方式的选择和描述是为了更好的解释原理以及实际的应用，从而使得本领域技术人员更好的使用实施方式以及适于具体使用考虑的各种不同的变形的实施方式。

Claims (8)

1.一种Micro-LED驱动IC的原型验证系统，用于对Micro-LED驱动IC进行原型验证，其特征在于，包括：MCU、FPGA芯片、HDMI模块和HDMI显示器；所述HDMI模块包括HDMI显示驱动和HDMI驱动芯片；
所述FPGA芯片上烧录有待验证的Micro-LED驱动IC的数字逻辑模块和显示缓存模块；
所述数字逻辑模块和显示缓存模块是对所述待验证的Micro-LED驱动IC的设计代码按功能进行划分后再分别进行烧录而生成的硬件电路；
所述FPGA芯片包含有所述HDMI显示驱动；
所述MCU、所述数字逻辑模块、所述显示缓存模块、所述HDMI显示驱动、所述HDMI驱动芯片和所述HDMI显示器依次连接；
所述MCU用于向所述FPGA芯片输入验证数据和验证指令，所述数字逻辑模块用于根据验证指令将所述验证数据显示在所述显示缓存模块，所述显示缓存模块用于根据验证指令对所述验证数据进行缓存；所述HDMI显示器用于在所述HDMI模块的驱动下，对所述显示缓存模块的验证数据缓存情况进行显示。
2.如权利要求1所述的Micro-LED驱动IC的原型验证系统，其特征在于，所述数字逻辑模块设置有数据读写端口和验证指令读写端口；
所述数据读写端口通过QSPI总线与所述MCU连接，所述验证指令读写端口通过IIC总线与所述MCU连接；
所述MCU用于通过所述IIC总线将所述验证指令发送至数字逻辑模块、以及通过QSPI总线将所述验证数据发送至数字逻辑模块；
所述数字逻辑模块用于接收所述验证指令和所述验证数据，并将所述验证指令通过地址总线传输至显示缓存模块中，所述验证指令用于在所述显示缓存模块中确定与所述验证指令对应的一个或多个局部缓存单元，所述显示缓存模块中呈阵列排布有若干个所述局部缓存单元；
所述数字逻辑模块还用于将所述验证数据通过数据总线发送至与所述验证指令对应的一个或多个所述局部缓存单元；
所述显示缓存模块用于在与所述验证指令对应的一个或多个所述局部缓存单元中显示所述验证数据。
3.如权利要求2所述的Micro-LED驱动IC的原型验证系统，其特征在于，所述数字逻辑模块包括多个数字电路部分；
所述MCU用于根据所述验证指令对所述数字电路部分的寄存器参数进行配置，所述寄存器参数用于从显示缓存模块选取出一个或多个与所述验证指令对应的局部缓存单元，所述显示缓存模块还用于将选取出的一个或多个与所述验证指令对应的局部缓存单元中的缓存数据发送至所述HDMI模块以供所述HDMI显示器显示。
4.如权利要求1所述的Micro-LED驱动IC的原型验证系统，其特征在于，还包括上位机，所述MCU通过串行接口线与所述上位机通信连接；
所述上位机用于向所述MCU输入验证项目，所述验证项目包括图像翻转验证项目、图像镜像显示验证项目和图像局部显示验证项目，所述MCU用于通过根据所述验证项目生成对应的所述验证数据和所述验证指令。
5.如权利要求1所述的Micro-LED驱动IC的原型验证系统，其特征在于，所述验证数据包括图片、动图和视频。
6.如权利要求2所述的Micro-LED驱动IC的原型验证系统，其特征在于，所述HDMI显示器上设置有预设显示区域，所述预设显示区域用于对所述显示缓存模块进行显示；
所述预设显示区域中成阵列排布有若干个像素块，所述像素块与局部缓存单元的数量相同，且所述像素块在预设显示区域中的排布与局部缓存单元在显示缓存模块中的排布相同。
7.如权利要求6所述的Micro-LED驱动IC的原型验证系统，其特征在于，所述HDMI驱动芯片的分辨率为1920×1080，所述预设显示区域的尺寸为640×480像素。
8.如权利要求1所述的Micro-LED驱动IC的原型验证系统，其特征在于，所述HDMI驱动芯片与所述HDMI显示器之间通过HDMI线连接。
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