CN116567161B

CN116567161B - 一种图形显示终端

Info

Publication number: CN116567161B
Application number: CN202310532784.1A
Authority: CN
Inventors: 岳彩领; 蔡香荣
Original assignee: Beijing Huamei Xuntong Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Huamei Xuntong Technology Co ltd
Priority date: 2023-05-11
Filing date: 2023-05-11
Publication date: 2024-03-26
Anticipated expiration: 2043-05-11
Also published as: CN116567161A

Abstract

本申请公开了一种图形显示终端。其包括ARM处理器、485接口、USB接口、LAN接口、DCSS控制器、LCDIF控制器、HDMI控制器、多路复用器、MIPIDSI转LVDS模块、HDMI接口、LVDS接口、第一显示器和第二显示器；ARM处理器的两路视频输出端分别与DCSS控制器和LCDIF控制器的数据输入端电连接；DCSS控制器的第一数据输出端与多路复用器的第一数据输入端电连接、第二数据输出端经过HDMI控制器和HDMI接口与第一显示器电连接；LCDIF控制器的数据输出端与多路复用器的第二数据输入端电连接，多路复用器的数据输出端经过MIPIDSI转LVDS模块和LVDS接口与第二显示器电连接。本申请所提供的图形显示终端，既实现双屏显示来自不同视频源的内容，也可以实现双屏同步显示来自同一视频源的内容。

Description

一种图形显示终端

技术领域

本申请涉及显示器技术领域，具体涉及一种图形显示终端。

背景技术

随着加强智能物联建设的深入推进，网络信息技术、电子传感技术、自动化控制技术等多种先进技术在显示终端中日趋成熟。在此背景下，对显示一体机的软硬件设计也提出了更高的要求。目前市面上的显示终端逐渐显现出其的局限性。

例如中国专利文献201921850336.1中所公开的一种实现双屏异显功能装置，其包括第一显示屏接口、第二显示屏接口、主控制器以及视频信号转换芯片；第一显示屏接口与主控制器相连接；第二显示屏接口与所述视频信号转换芯片相连接，视频信号转换芯片与主控制器相连接。通过该专利文献中所提供的装置，只能够实现通过两个显示屏显示不同视频源的信息，无法同时支持两个显示屏显示同一个视频源的内容。

发明内容

为此，本申请提供一种图形显示终端，以解决现有双屏显示装置只能够实现通过两个显示屏显示不同视频源的信息，无法同时支持两个显示屏显示同一个视频源的内容的技术问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种图形显示终端，包括ARM处理器、485接口、USB接口、LAN接口、DCSS控制器、LCDIF控制器、HDMI控制器、多路复用器、MIPI DSI转LVDS模块、HDMI接口、LVDS接口、第一显示器和第二显示器；所述ARM处理器与所述485接口、USB接口和LAN接口均双向通信连接；

所述ARM处理器的第一视频输出端与所述DCSS控制器的数据输入端电性连接，所述ARM处理器的第二视频输出端与所述LCDIF控制器的数据输入端电性连接；所述DCSS控制器的第一数据输出端与所述多路复用器的第一数据输入端电性连接，所述DCSS控制器的第二数据输出端经过所述HDMI控制器和HDMI接口与所述第一显示器的数据输入端电性连接；所述LCDIF控制器的数据输出端与所述多路复用器的第二数据输入端电性连接，所述多路复用器的数据输出端经过所述MIPI DSI转LVDS模块和LVDS接口与所述第二显示器的数据输入端电性连接。

可选地，所述ARM处理器的型号为Cortex-A53。

可选地，所述MIPI DSI转LVDS模块包括MIPI DSI控制器和MIPI DSI转LVDS桥接器；所述多路复用器的数据输出端依次经过所述MIPI DSI控制器、MIPI DSI转LVDS桥接器和LVDS接口与所述第二显示器的数据输入端电性连接。

进一步可选地，所述MIPI DSI转LVDS桥接器的型号为SN65DSI84。

可选地，所述图形显示终端还包括音频输入接口和音频输出接口，所述ARM处理器的音频输入端与所述音频输入接口的输出端电性连接，所述ARM处理器的音频输出端与所述音频输出接口的输入端电性连接。

可选地，所述图形显示终端还包括CAN接口，所述ARM处理器与所述CAN接口双向通信连接。

进一步可选地，所述485接口包括5路，所述USB接口包括4路，所述LAN接口包括1路，所述CAN接口包括2路。

可选地，所述第一显示器的分辨率为4K，所述第二显示器的分辨率为1280*1024，所述第二显示器的刷新频率为30Hz。

相比现有技术，本申请至少具有以下有益效果：

本发明实施例提供了一种双屏显示装置的新的硬件架构，基于设置的DCSS控制器、LCDIF控制器、HDMI控制器、多路复用器、MIPI DSI转LVDS模块、HDMI接口、LVDS接口，一方面来自DCSS控制器和LCDIF控制器的视频源的内容，可以分别经过HDMI控制器发送给HDMI接口，以及经过MIPIDSI转LVDS模块发送给LVDS接口，使得第一显示器和第二显示器的显示数据可以分别来自DCSS控制器和LCDIF控制器，从而实现双屏显示来自不同视频源的内容；另一方面由于增加设置了多路复用器，来自DCSS控制器的视频源的内容可以同时经过HDMI控制器发送给HDMI接口，以及经过MIPI DSI转LVDS模块发送给LVDS接口，使得第一显示器和第二显示器的显示数据均来自DCSS控制器，从而实现双屏同步显示来自同一视频源的内容。

本发明实施例所提供的图形显示终端的两个显示屏，分辨率高达4K+1280*1024分辨率，相比现有显示装置的分辨率更高；该图形显示终端采用Cortex-A53芯片作为主处理器，同时集成USB、LAN、CAN等各种有线无线网络接口，外设接口资源丰富，完美兼容各种设备。

附图说明

为了更直观地说明现有技术以及本申请，下面给出几个示例性的附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。

图1为本申请实施例提供的一种图形显示终端的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种图形显示终端的完整结构示意图；

图3为本申请实施例中MIPI DSI转LVDS桥接器的电路原理图；

图4为本申请实施例提供的一种图形显示终端的系统总体结构图；

图5为本申请实施例提供的一种图形显示终端的图形显示框架图；

图6为本申请实施例中CAN通讯的电路原理图。

附图标记说明：

1、ARM处理器；2、485接口；3、USB接口；4、LAN接口；5、DCSS控制器；6、LCDIF控制器；7、HDMI控制器；8、多路复用器；9、MIPI DSI转LVDS模块；10、HDMI接口；11、LVDS接口；12、第一显示器；13、第二显示器；14、音频输入接口；15、音频输出接口；16、CAN接口。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例对本申请作进一步详述。

在本申请的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。

本申请中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，通常是为了便于对照附图直观理解，而并非对实际产品中位置关系的绝对限定。在未脱离本申请揭示的技术构思的情况下，这些相对位置关系的改变，当亦视为本申请表述的范畴。

在一个实施例中，提供了一种图形显示终端，如图1所示，该图形显示终端包括ARM处理器1、485接口2、USB接口3、LAN接口4、DCSS控制器5、LCDIF控制器6、HDMI控制器7、多路复用器8、MIPI DSI转LVDS模块9、HDMI接口10、LVDS接口11、第一显示器12和第二显示器13。具体地：

ARM处理器1与485接口2、USB接口3和LAN接口4均双向通信连接；

ARM处理器1的第一视频输出端与DCSS控制器5的数据输入端电性连接，ARM处理器1的第二视频输出端与LCDIF控制器6的数据输入端电性连接；DCSS控制器5的第一数据输出端与多路复用器8的第一数据输入端电性连接，DCSS控制器5的第二数据输出端经过HDMI控制器7和HDMI接口10与第一显示器12的数据输入端电性连接；LCDIF控制器6的数据输出端与多路复用器8的第二数据输入端电性连接，多路复用器8的数据输出端经过MIPI DSI转LVDS模块9和LVDS接口11与第二显示器13的数据输入端电性连接。

进一步地，ARM处理器1选用ARM公司64位的4核Cortex-A53型号芯片，即i.MX8M，该芯片在成本、数据处理速度、功耗及可扩展性方面能够满足智能化设计显示终端的需求。

进一步地，如图2所示，MIPI DSI转LVDS模块9包括MIPI DSI控制器901和MIPI DSI转LVDS桥接器902；多路复用器8的数据输出端依次经过MIPI DSI控制器901、MIPI DSI转LVDS桥接器902和LVDS接口11与第二显示器13的数据输入端电性连接。

其中，MIPI DSI转LVDS桥接器902的型号为SN65DSI84，其电路原理图可参见图3。

该图形显示终端的总体结构图可参见图4，其中的图形显示框架图可参见图5。总的来说，该图形显示终端中存在两条视频显示硬件链路：

第一条为HDMI视频显示链路，Display Controller(DCSS控制器5)经HDMIController(HDMI控制器7)输出至HDMI。显示控制子系统(DCSS)作为显示控件，通过DRM显示框架进行集成。DCSS提供了一种将存储器中的帧缓冲区显示给UltraHD或HDTV的机制，能够将3层图形或视频覆盖组合到HDMI输出中。

DCSS控制器5的主要功能包括：

·最多支持3层图形或视频

—任意偏移量

—1个平面可以是支持8位alpha的图形

—将1920x1080p60视频或图形升级到3840x2160p60

—将3840x2160p30视频缩小到1920x1080p30或1280x720p30

·HDR支持：

—具有2084和2020颜色空间的HDR10

—DolbyVision单层和双层格式

—HLG

·HDMI 2.0a支持一台显示器：

—分辨率：

640x480p60、720x480p60、1280x720p60、1920x1080p60、3840x2160p60、4096x2160p60

—HDCP 2.2和HDCP 1.4

·像素时钟高达596MHz

·输出也可转至MIPI DSI输出

·帧缓冲区压缩——缓冲区的无损压缩

该HDMI视频显示链路可支持分辨率包括：

#03840x2160@30.00

#13840x2160@25.00

#23840x2160@24.00

#31920x1080@60.00

#41920x1080@50.00

#51920x1080@30.00

#61920x1080@25.00

#71920x1080@24.00

#81280x720@60.00

#91280x720@50.00

#10720x576@50.00

#11720x480@59.94

第二条为LVDS视频显示链路，低压差分信号传输(LVDS)是一种满足当今高性能数据传输应用的新型技术。由于其可使系统供电电压低至2V，因此它还能满足未来应用的需要。此技术基于ANSI/TIA/EIA-644LVDS接口标准。LVDS技术拥有330mV的低压差分信号(250mVMINabd450mVMAX)和快速过渡时间。这可以让产品达到自100Mbps至超过1Gbps的高数据速率。此外，这种低压摆幅可以降低功耗消散，同时具备差分传输的优点。

LVDS技术用于简单的线路驱动器和接收器物理层器件以及比较复杂的接口通信芯片组。通道链路芯片组多路复用和解多路复用慢速TTL信号线路以提供窄式高速低功耗LVDS接口。这些芯片组可以大幅节省系统的电缆和连接器成本，并且可以减少连接器所占面积所需的物理空间。LVDS解决方案为设计人员解决高速I/O接口问题提供了新选择。LVDS为当今和未来的高带宽数据传输应用提供毫瓦每千兆位的方案。

在LVDS视频显示链路中，配置LCDIF，经过MIPI DSI Controller与MIPIDSI转换成十通道的LVDS(SN65DSI84)，最终输出信号双路8bit低电压差分信号。

LCDIF控制器6是一种高性能图形核心，可用于从帧缓冲区读取渲染的图像。除了提供硬件光标模式外，LCDIF显示控制器还执行格式转换、抖动和伽马校正。LCDIF显示控制器的主要功能包括：

·视频时序生成

—HSYNC、VSYNC、DE信号

—可编程定时器

·MIPI显示协议

—显示像素接口2(DPI-2)格式

—支持DPI 24位、18位(2个配置)和16位(3个配置)

—(可选)显示总线接口2.0(DBI-2)

·显示接口

—具有24位Data、HSync、VSync、Data使能的并行像素输出

—轻松适应外部串行逻辑，例如HDMI

·显示器

—显示器尺寸为1024x480

—同步和消隐信号

—伽玛和抖动表

MIPI显示接口(MIPI DSI)是一个驱动接口，用于与显示屏上的MIPI设备控制器进行通信。MIPI DSI显示屏驱动提供了一个接口，可通过MIPI DSI对显示屏进行配置。

MIPI DSI Interface是一个带有多通道D-PHY的数字核心，它实施MIPIDSI规范中定义的所有协议功能，在系统和符合MIPI DSI的显示器之间提供了一个接口。本实施例概要介绍了MIPI DSI，但规范仅适用于MIPI成员。

MIPI DSI模块在主处理器和显示模块之间提供了高速串行接口。与并行总线相比，它性能更高、功耗更低、EMI更少、引脚也更少。它旨在与标准MIPI DSI协议兼容，并基于现有的MIPI DPI-2、MIPI DBI-2和MIPI DCS标准构建。该模块向外设发送像素或命令，并从外设读取状态或像素信息。MIPIDSI序列化所有像素数据、命令和事件，包含两种基本模式：命令模式和视频模式。它使用命令模式将寄存器和存储器写入显示控制器，同时读取显示模块状态信息。它还通过视频模式以高速模式将实时像素流从主机传输到外设，并在出现错误时生成中断。

对于i.MX各种驱动都支持MIPI DSI，支持以下功能：

·MIPI DSI通信协议

·MIPI DSI命令模式和视频模式

·MIPI DCS命令操作MIPI DSI驱动

对于i.MX8使用drm驱动

·驱动不向用户接口公开，而是通过drm或帧缓冲接口

·MIPI DSI IP驱动——底层接口，用于与显示屏上的MIPI设备控制器进行通信

·MIPI DSI显示屏驱动提供了一个接口，可通过MIPI DSI配置显示屏

进一步地，该图形显示终端还包括音频输入接口14和音频输出接口15，ARM处理器1的音频输入端与音频输入接口14的输出端电性连接，ARM处理器1的音频输出端与音频输出接口15的输入端电性连接。

进一步地，该图形显示终端还包括CAN接口16，ARM处理器1与CAN接口16双向通信连接。CAN接口16的电路原理图可参见图6。

进一步地，在该图形显示终端中，485接口2包括5路，USB接口3包括4路，LAN接口4包括1路，CAN接口16包括2路。

进一步地，第一显示器12的分辨率为4K，第二显示器13的分辨率为1280*1024，第二显示器13的刷新频率为30Hz，也就是第二显示器13的参数为1280x1024@30.00。

也就是说，1280*1024@30LVDS为主屏幕，HDMI为4K扩展显示信号输出。将主屏幕显示内容经Linux系统操作输出至HDMI 4K扩展使用，满足多种屏幕与人机交互的功能需求。

另外，该图形显示终端还包括升压电路，用于显示器的背光。

总的来说，该图形显示终端是基于ARM处理器的嵌入式图形显示终端，它主要包含通讯部分和多媒体显示部分。通讯部分具有5路RS485，1路LAN，4路USB。多媒体部分具有1路麦克、1路耳机接口，显示HDMI输出及LVDS主屏输出。

RS485使用USB转UART芯片XR21V1414，1路USB转换4路UART，8路UART由USB2517引出的两个USB组成，8路UART外接RS485芯片MAX13487组成8路RS485加载ARM系统中。

LVDS主屏幕用于图形界面的展示，人机交互等，优点有信号稳定，显示屏幕无闪动，主要用途在稳定性要求高的工业设备。它的显示HDMI外设接口可以支持4K超高清的显示。

在ARM系统中，2路CAN外设进行控制器域网通讯，用于实时应用的串行通讯协议总线。千兆以太网口直接使用MAC1和专用的RGMII接口管脚，连接到千兆以太网收发器上，实现百兆以太网功能。兼容100M和10M网络接口速率。该网口由ARM的MAC控制器控制。

目前市面上的终端主机资源有限、处理器在数据运算和事务处理方面运行卡顿的情况，本发明实施例在软件、硬件各方面进行总体设计布局。

本申请实施例提供的图形显示终端，是基于i.MX8M系列片上系统(SoC)设计的嵌入式显示终端，是一种可实现双屏幕显示的嵌入式图形显示终端，包括HDMI输出和LVDS输出；显示部分主要采用稳定性高的LVDS信号传输，保证了屏幕的显示。

该图形显示终端采用4核Cortex-A53处理器的嵌入式一体机，实现4K+双路LVDS双屏同步显示；其主要在于硬件电路的两条链路独立显示，存在两条独立视频显示链路，可以将同一个视频源分别输出或将两个视频源分别投放在两个屏幕。

该图形显示终端基于超高性能的QuadArm Cortex-A53+Cortex-M4F系列处理器且芯片内部集成GPU、USB、LAN、CAN等各种有线无线网络接口，外设接口资源丰富，完美兼容各种设备。对比市面上的各种显示终端计算机性能得到了很大改进，在图形图像处理方面具有反应快速的优势。

双独立显示接口分辨率高达4K+1280*1024，具有业界领先的音频、语音和视频处理功能，提供全4KUltraHD分辨率和HDR(Dolby Vision、HDR10和HLG)，提供最高水平的专业音频保真度。

终端主机主频最高可以达到1.3GHz，板载2G内部存储，8G系统存储，工作环境温度-40℃-85℃，适用于无风扇运行，散热系统成本低、电池寿命长，满足工业及泛工业场景应用。

综上，该图形显示终端是一种基于ARM的双屏幕显示嵌入式图形显示终端，它具有实时性好、分辨率高、稳定性强、多模式信号传输、组网方式灵活，同时在终端应用在图形显示界面时具有数据运行高速等优点。

本发明实施例提供了一种双屏显示装置的新的硬件架构，基于设置的DCSS控制器、LCDIF控制器、HDMI控制器、多路复用器、MIPI DSI转LVDS模块、HDMI接口、LVDS接口，ARM处理器的第一视频输出端与DCSS控制器的数据输入端电性连接、第二视频输出端与LCDIF控制器的数据输入端电性连接；DCSS控制器的第一数据输出端与多路复用器的第一数据输入端电性连接、第二数据输出端经过HDMI控制器和HDMI接口与第一显示器的数据输入端电性连接；LCDIF控制器的数据输出端与多路复用器的第二数据输入端电性连接，多路复用器的数据输出端经过MIPI DSI转LVDS模块和LVDS接口与所述第二显示器的数据输入端电性连接；一方面来自DCSS控制器和LCDIF控制器的视频源的内容，可以分别经过HDMI控制器发送给HDMI接口，以及经过MIPI DSI转LVDS模块发送给LVDS接口，使得第一显示器和第二显示器的显示数据可以分别来自DCSS控制器和LCDIF控制器，从而实现双屏显示来自不同视频源的内容；另一方面由于增加设置了多路复用器，来自DCSS控制器的视频源的内容可以同时经过HDMI控制器发送给HDMI接口，以及经过MIPI DSI转LVDS模块发送给LVDS接口，使得第一显示器和第二显示器的显示数据均来自DCSS控制器，从而实现双屏同步显示来自同一视频源的内容。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。

上文中通过一般性说明及具体实施例对本申请作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本申请的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本申请的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本申请的权利要求保护范围。

Claims

1.一种图形显示终端，其特征在于，包括ARM处理器、485接口、USB接口、LAN接口、DCSS控制器、LCDIF控制器、HDMI控制器、多路复用器、MIPIDSI转LVDS模块、HDMI接口、LVDS接口、第一显示器和第二显示器；所述ARM处理器与所述485接口、USB接口和LAN接口均双向通信连接；

所述ARM处理器的第一视频输出端与所述DCSS控制器的数据输入端电性连接，所述ARM处理器的第二视频输出端与所述LCDIF控制器的数据输入端电性连接；所述DCSS控制器的第一数据输出端与所述多路复用器的第一数据输入端电性连接，所述DCSS控制器的第二数据输出端经过所述HDMI控制器和HDMI接口与所述第一显示器的数据输入端电性连接；所述LCDIF控制器的数据输出端与所述多路复用器的第二数据输入端电性连接，所述多路复用器的数据输出端经过所述MIPIDSI转LVDS模块和LVDS接口与所述第二显示器的数据输入端电性连接；

所述ARM处理器的型号为Cortex-A53；

所述图形显示终端还包括CAN接口，所述ARM处理器与所述CAN接口双向通信连接；

所述485接口包括5路，所述USB接口包括4路，所述LAN接口包括1路，所述CAN接口包括2路；

所述第一显示器的分辨率为4K，所述第二显示器的分辨率为1280*1024，所述第二显示器的刷新频率为30Hz；

来自DCSS控制器和LCDIF控制器的视频源的内容，能够分别经过HDMI控制器发送给HDMI接口，以及经过MIPIDSI转LVDS模块发送给LVDS接口，使得第一显示器和第二显示器的显示数据分别来自DCSS控制器和LCDIF控制器，从而实现双屏显示来自不同视频源的内容；来自DCSS控制器的视频源的内容能够同时经过HDMI控制器发送给HDMI接口，以及经过MIPIDSI转LVDS模块发送给LVDS接口，使得第一显示器和第二显示器的显示数据均来自DCSS控制器，从而实现双屏同步显示来自同一视频源的内容。

2.根据权利要求1所述的图形显示终端，其特征在于，所述MIPIDSI转LVDS模块包括MIPIDSI控制器和MIPIDSI转LVDS桥接器；所述多路复用器的数据输出端依次经过所述MIPIDSI控制器、MIPIDSI转LVDS桥接器和LVDS接口与所述第二显示器的数据输入端电性连接。

3.根据权利要求2所述的图形显示终端，其特征在于，所述MIPIDSI转LVDS桥接器的型号为SN65DSI84。

4.根据权利要求1所述的图形显示终端，其特征在于，所述图形显示终端还包括音频输入接口和音频输出接口，所述ARM处理器的音频输入端与所述音频输入接口的输出端电性连接，所述ARM处理器的音频输出端与所述音频输出接口的输入端电性连接。