DE102021003997A1

DE102021003997A1 - Anordnung zur Ansteuerung eines grafischen Displays

Info

Publication number: DE102021003997A1
Application number: DE102021003997.1A
Authority: DE
Inventors: Jens Tekampe; Oliver Maier
Original assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Current assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Priority date: 2021-08-04
Filing date: 2021-08-04
Publication date: 2023-02-09

Abstract

Beschrieben wird eine besonders einfach und kostengünstig aufgebaute Anordnung zur Ansteuerung eines grafischen Displays, mit einem nicht grafikfähigen Mikrocontroller, einem Bildspeicher und einem grafischen Display, wobei der Bildspeicher ein nichtflüchtiger Speicher mit einem internen Adresszähler ist, dass der Bildspeicher die vorberechneten Bilddaten eines oder mehrerer Bilder enthält, wobei das Display die Bilddaten direkt aus dem Bildspeicher erhält, und wobei der Mikrocontroller dem Bildspeicher zur Ausgabe eines Bildes lediglich die Startadresse der gespeicherten Bilddaten des anzuzeigenden Bildes und einen Pixeltakt und dem Display lediglich Synchronsignale und einen Pixeltakt vorgibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ansteuerung eines grafischen Displays, mit einem Mikrocontroller, einem Bildspeicher und einem grafischen Display.
Bei einer Ansteuerelektronik für ein Display hat ein grafikfähiger Mikrocontroller oftmals einen hohen Platz- und Kostenanteil. Für viele Anwendungen ist eine solche Lösung deutlich überdimensioniert, beispielsweise, wenn das Display ein Teil eines einfachen Bedienelements ist und nur eine Anzahl vorberechneter Bilder bzw. kurze Animationen oder Videos anzeigen soll.
Eine derzeit übliche Realisierung ist in der 2 in einem Blockschaltbild schematisch dargestellt. Die auf einem Grafikdisplay 30 darzustellenden Bilder werden von einem grafikfähigen Mikrocontroller 10' aus einen internen oder externen Bildspeicher 20 eingelesen, von diesem verarbeitet und mittels eines zum Mikrocontroller 10' gehörenden Displayinterfaces 12 in komplexe Ansteuersignale für das Grafikdisplay 30 umgewandelt. Hierbei wird im Allgemeinen eine relativ große Menge an Bilddaten 46, 24 umgesetzt, die relativ hohe Anforderungen an den Mikrocontroller 10' stellen. Der Mikrocontroller 10' übergibt zudem einen Pixeltakt 40 und Synchronsignale an das Display 30.
Es stellte sich die Aufgabe, für einfache Darstellungsaufgaben eine Anordnung zur schnellen Ansteuerung eines grafischen Displays ohne eigenen Bildspeicher zu schaffen, die besonders einfach und kostengünstig ausgebildet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Bildspeicher ein nichtflüchtiger Speicher mit einem internen Adresszähler ist, dass der Bildspeicher die vorberechneten Bilddaten eines oder mehrerer Bilder enthält, dass das Display die Bilddaten direkt aus dem Bildspeicher erhält, und dass der Mikrocontroller dem Bildspeicher zur Ausgabe eines Bildes lediglich die Startadresse der gespeicherten Bilddaten des anzuzeigenden Bildes und einen Pixeltakt und dem Display lediglich Synchronsignale und einen Pixeltakt vorgibt.
Der Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung, bei dem die Bilddaten zur Darstellung auf dem Display nicht von dem Mikrocontroller verarbeitet werden müssen. Zur Displayansteuerung reicht dadurch ein mit den üblichen Timer- und PWM-Funktionen ausgestatteter Mikrocontroller.
Damit kann, insbesondere für kleine Displays und einfache Grafikanforderungen, der bisher übliche teure, grafikfähige Mikrocontroller durch einen einfachen Mikrocontroller ohne ein Displayinterface ersetzt werden.
Vorteilhaft kann als Bildspeicher ein Flashspeicher verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Flashspeicher mit integriertem Adresszähler.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnung dargestellt und erläutert werden. Es zeigen

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung,
2 ein Ausführungsbeispiel nach dem Stand der Technik.

Die in der 1 dargestellte erfindungsgemäße Anordnung besteht aus einem sehr einfachen und kostengünstigen Mikrocontroller 10, der insbesondere kein Grafikinterface aufweist.
Des Weiteren ist ein persistenter Bildspeicher 20 vorhanden, der als Flash-Speicher ausgeführt ist. Dieser enthält eine oder vorzugsweise mehrere vorab berechnete und eingespeicherte Grafiken oder Bilder, die abhängig von beliebigen Parametern, vom Mikrocontroller 10 auf einem Display 30 zur Anzeige gebracht werden können. Der persistente Bildspeicher 20 und das Display 30 sind dazu über parallele Datenleitungen verbunden, über die die vorberechnet abgelegten Bilddaten 24 vom Bildspeicher 20 in das Display 30 übertragen werden können.
Wenn das Display 30 mit einem seriellen RGB-Interface ausgestattet ist, kann der Bildspeicher 20 besonders vorteilhaft durch ein Paar parallel angesteuerter handelsüblicher QSPI-Flashspeicher (QSPI = „Quad serial peripheral interface“) ausgeführt sein. Hierbei werden die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau nacheinander über bis zu acht parallele Datenleitungen zum Display 30 übertragen. Da QSPI-Flashspeicher jeweils vier Datenausgänge aufweist, können für eine byteweise Datenausgabe entweder zwei diskrete Speicherbausteine oder vorzugsweise auch ein Package, in dem zwei Dies enthalten sind, eingesetzt werden. Eine besonders hohe Speicherdichte und dadurch deutlich niedrigere Kosten bietet QSPI-NAND- Flashspeicher anstelle des teureren NOR-Flashspeichers.
Vor jedem vom Display 30 anzuzeigenden Bild wird der Adresszähler 22 des Bildspeichers 20 auf die Startadresse der Bilddaten 24 des nächsten anzuzeigenden Bildes gesetzt. Dies erfolgt - um Bildstörungen zu vermeiden - vorzugsweise in der horizontalen beziehungsweise vertikalen Blankingtime des Displays 30. Das Taktsignal Pixeltakt 50 kann zum Schreiben der Startadresse 48 verwendet werden. Der Pixeltakt 40 zum Display 30 wird dabei nicht unterbrochen. Ungültige Bilddaten 24 am Ausgang des Bildspeichers 20 werden vom Display 30 in der Blankingtime nicht angezeigt.
Ab dem Start der Bildausgabe erhält der Bildspeicher 20 denselben Pixeltakt 40, 50 wie das Display 30 und am Ausgang des Bildspeichers 20 erscheinen synchron die Bilddaten 24. Mit jedem Pixeltakt 50 wird zudem der Adresszähler 22, der Bestandteil des Bildspeichers 20 ist, inkrementiert.
Nach erfolgter Bildausgabe läuft der Pixeltakt 40 zum Display 30 weiter und während der folgenden Blankingtime kann die Startadresse 48 des nächsten Bildes gesetzt werden.
Das zur Bildausgabe vom Display 30 benötigten Synchronisationssignal 42 zur horizontalen und vertikalen Bildsynchronisation wird von internen Timer- und PWM-Modulen des Mikrocontrollers 10 erzeugt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, das Display 30 anstelle von getrenntem HSync- und VSync-Signalen mit einem kombinierten Synchronisationssignal 42 anzusteuern. Damit wird nur eine Signalleitung in der Verbindung zum Display 30 und ein Timerausgang am Mikrocontroller 10 benötigt.
Durch die beschriebene Anordnung und die sich daraus ergebenen Funktionsweise sind die Anforderungen an die Rechenleistung des Mikrocontrollers 10 auch bei einem hohen Pixeltakt so gering, dass selbst bei einem sehr einfachen und kostengünstigen Mikrocontroller 10 sogar noch zusätzliche Software ohne Unterbrechung der Bildausgabe ausgeführt werden kann.
In einer Erweiterung der Funktionsweise kann während der horizontalen Blankingtime die Startadresse 48 verändert werden. Durch aus mehreren Datenblöcken zusammengesetzten Teilbildern kann so der Platzbedarf im Bildspeicher 20 in Abhängigkeit von den darzustellenden Bildern teils deutlich verringert werden.
Die vorgeschlagene Anordnung erreicht ein hohes Einsparpotential durch die Verwendung eines sehr einfachen Mikrocontrollers 10, der kein eigenes Displayinterface aufweist und auch nur vergleichsweise wenig Rechenleistung, internen Speicher und Ein-/Ausgänge benötigt. Sie zeichnet sich dadurch zudem durch einen geringen Bauraum- und besonders niedrigen Energiebedarf auf.
Bezugszeichenliste

10: Mikrocontroller (ohne Videoausgang)
10': Mikrocontroller (mit Videoausgang)
12: Displayinterface
20: Bildspeicher
22: Adresszähler
24: Bilddaten
30: (Grafik-)Display
40: Pixeltakt
42: Synchronsignal
46: Bilddaten
48: Startdresse
50: Pixeltakt

Claims

Anordnung zur Ansteuerung eines grafischen Displays, mit einem Mikrocontroller (10), einem Bildspeicher (20) und einem grafischen Display (30), dadurch gekennzeichnet, dass der Bildspeicher (20) ein nichtflüchtiger Speicher mit einem internen Adresszähler (22) ist, dass der Bildspeicher (20) die vorberechneten Bilddaten (24) eines oder mehrerer Bilder enthält, dass das Display (30) die Bilddaten (24) direkt aus dem Bildspeicher (20) erhält, und dass der Mikrocontroller (10) dem Bildspeicher (20) zur Ausgabe eines Bildes lediglich die Startadresse (48) der gespeicherten Bilddaten des anzuzeigenden Bildes und einen Pixeltakt (50) und dem Display (30) lediglich Synchronsignale (42) und einen Pixeltakt (40) vorgibt.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildspeicher (20) ein Flash-Speicher ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mikrocontroller (10) ohne Displayinterface (12) verwendet wird.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Display (30) ein serielles RGB-Interface aufweist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Display (30) zur horizontalen und vertikalen Bildsynchronisation vom Mikrocontroller (10) mit einem kombinierten Synchronsignal (42) angesteuert wird.