CN202075965U - 一种集成于soc芯片中的电子墨水显示屏控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种集成于SOC芯片中的电子墨水显示屏控制器，其包括一CPU、一内存控制器以及一显示驱动控制器，所述CPU和内存控制器为SOC芯片本身自带的CPU和内存控制器；所述显示驱动控制器集成于SOC芯片中；所述CPU和内存控制器均通过该显示驱动控制器分别与SOC芯片外的一电子墨水显示屏及一电源芯片连接，所述CPU还通过I2C接口连接一设于SOC芯片外的温度传感器。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及一种电子墨水显示屏控制器技术，特别涉及一种集成于SOC芯片中的电子墨水显示屏控制器，将电子墨水显示屏显示控制功能集成到SOC芯片***当中。
【背景技术】
1.电子墨水显示相关技术背景
阅读是人们获取知识和传承文明的重要手段，而阅读的工具也是不断演化进步，从最早的甲骨文到竹简，再到纸到现在的电子阅读器。目前常见电子显示器，如CRT、LCD、LED都不能很好的适合人们阅读的习惯，而采用电子墨水显示技术的电子纸具有轻薄便携、超低功耗、无辐射、宽视角、反射式等特点，是类纸质阅读器的理想材料。
如图1所示，目前最常见的电子纸采用电泳(Electrophoretic)显示原理的电子墨水。主导的是美国Eink公司开发的微胶囊电泳显示器(Microencap sulated Electrophoretic Display)。将浮有白色的正电性粒子(图中用空心圆表示)和黑色的负电性粒子(图中用带有阴影线的圆表示)的电泳液封装在直径几十微米量级的微胶囊中，并固定于上下两个平行平板电极之间，其中顶部电极一个为透明电极。向一个方向施加电场，正电性的白色微粒将电泳至透明电极，负电性的黑色粒子涌向另一极(即底部电极)，从而使观察者可以从屏幕正面(见图1中左上方方框部分)看到散射的光线，获得亮视场；向相反方向施加电场，白色微粒将电泳至对面电极，黑色微粒涌向透明电极，吸收入射光线，从而使观察者从屏幕正面(见图1中右上方方框部分)获得暗视场。通过交替施加电场，就可以实现黑白态显示。另外由于电泳现象的物理机制，当带电微粒电泳动到某个电极附近之后，可以在没有电场的作用下自行维持住一段时间，因此基本实现了超低功耗。
2.现有电子墨水显示屏控制器及其在应用中的方案概述
现有的电子墨水显示屏的显示驱动方案，是将SOC芯片(***级芯片，也称片上***)单芯片外接一片电子墨水显示屏的驱动控制芯片，SOC芯片通过外部的控制芯片间接控制屏幕的显示。
目前常见的电子墨水显示屏显示方案如图2所示，从该图中可以看出，包括SOC主控芯片及其外存储芯片、显示驱动芯片(TCON)、电子墨水显示屏(EPD，Electronic Paper Display)以及温度传感器(Temperature sensor)、存储芯片(SDRAM)和电源芯片(Power chip)。其中，SOC芯片负责电子书***的控制、显示内容的提供。显示驱动芯片和SDRAM负责产生和存储显示frame buffer绘图数据和屏幕的数字驱动时序数据并最终驱动屏幕终端。温度传感器进行显示设备的温度补偿。电源芯片负责模拟电压的提供。
上述这种电子墨水显示屏显示方案存在如下缺点：一是需要外接第三方显示驱动控制芯片，增加了芯片成本和PCB电路板的成本，并且具有额外的功耗开销。二是SOC芯片和显示驱动芯片的对接接口控制的低实时性和低效性，增加了***控制软件的复杂度。
【实用新型内容】
本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种集成于SOC芯片中的电子墨水显示屏控制器，将电子墨水显示屏控制器集成到SOC芯片单芯片中，实现SOC芯片主控芯片对屏幕的直接驱动控制。
本实用新型是这样实现的：一种集成于SOC芯片中的电子墨水显示屏控制器，其至少包括一CPU、一内存控制器，一显示驱动控制器，所述CPU和内存控制器为SOC芯片本身自带的CPU和内存控制器；所述显示驱动控制器集成于SOC芯片中；所述CPU和内存控制器均通过该显示驱动控制器分别与SOC芯片外的电子墨水显示屏及电源芯片连接，所述CPU还通过I2C接口连接一设于SOC芯片外的温度传感器。
所述内存控制器是通过总线与该显示驱动控制器连接，且所述内存控制 器还连接一外部存储器。
所述显示驱动控制器进一步包括依次连接的一总线接口模块、一显示数据处理模块以及一显示时序控制模块，所述总线控制模块还与所述外部存储器连接，所述显示时序控制模块还与所述电子墨水显示屏连接。
所述电子墨水显示屏还与电源芯片连接。
本实用新型具有如下优点：提供一种集成于SOC芯片中的电子墨水显示屏控制器，将电子墨水显示屏控制器集成到SOC芯片单芯片中，实现SOC芯片主控芯片对屏幕的直接驱动控制。一方面能够有效降低应用的成本(省去***的驱动控制芯片和额外的存储芯片)，另一方面还能提高嵌入式软件应用的效率，降低整机的功耗。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。
图1为现有技术中电子墨水纸显示原理示意图。
图2为现有技术中电子墨水显示屏显示驱动方案的结构示意图。
图3为本实用新型集成了电子墨水显示屏控制器的SOC芯片结构示意图。
图4为本实用新型电子墨水显示屏控制器显示数据传输原理示意图。
图5为本实用新型电子墨水显示屏控制器的屏幕刷新数据的产生模式结构示意图。
图6为本实用新型电子墨水显示屏控制器的驱动波形LUT的索引结构示意图。
【具体实施方式】
本实用新型是将电子墨水显示屏控制器集成到SOC芯片中，实现SOC芯片的主控芯片对屏幕的直接驱动控制。请参见图3至图6，显示了本实用新型的集成于SOC芯片中的电子墨水显示屏控制器的一较佳实施例。
如图3所示，该实施例中的电子墨水显示屏控制器，其包括一CPU、一内存控制器(Memory controller)，一显示驱动控制器(TCON)，所述 CPU和内存控制器为SOC芯片本身自带的CPU和内存控制器；所述显示驱动控制器集成于SOC芯片中；所述CPU和内存控制器均通过该显示驱动控制器分别与SOC芯片外的电子墨水显示屏(EPD)及电源芯片连接，所述CPU还通过I2C接口连接一设于SOC芯片外的温度传感器。所述电子墨水显示屏还与电源芯片(Powerchip)连接。所述内存控制器是通过总线(BUS)与该显示驱动控制器连接，且所述内存控制器还连接一外部存储器(External Memory)。
该电子墨水显示屏控制器是专门为SOC芯片设计的电子墨水显示器(Electronic Paper Device)驱动模块，其通过通用的***总线和SOC芯片内部的其他部件相连，SOC芯片通过CPU可以对显示驱动控制器直接进行控制。该驱动模块和SOC芯片共享外部存储器，用于存放显示的图像数据。该电子墨水显示屏控制器的主要功能是将内存中的图像数据通过一定的处理，转换成屏的刷新波形数据(waveform)，最终通过刷屏接口驱动EPD的显示。它支持多种类型的EPD，支持多种分辨率设置，支持多种驱动模式。
值得一提的是：该电子墨水显示屏控制器的总线接口包含一个主机master和一个从机slave。其中slave用于***配置刷屏参数、刷屏模式以及一些刷屏控制。Master用于读取***内存的数据。显示数据和SOC芯片***的内存公用存储，这种存储复用模式节省了控制器内部存储器的开销，有效减小模块的逻辑规模。
请重点参考图4，所述显示驱动控制器进一步包括依次连接的一总线接口模块、一显示数据处理模块以及一显示时序控制模块，所述总线接口模块还与所述外部存储器连接，所述显示时序控制模块还与所述电子墨水显示屏。先将要显示的图像数据(image data)，放在外部存储器(External Memory)内，经SOC芯片的内存控制器的再经总线传输至显示驱动控制器(TCON)，由总线接口模块、显示数据处理模块以及显示时序控制模块的时序控制，最后驱动电子墨水显示屏(EPD)显示。
重点参考图5，该电子墨水显示屏控制器支持两种屏幕刷新数据产生模式：直接刷新(direct)模式(图中用缓存和MUX之间的下面一个箭头表示)和查找表(LUT)模式(图中用缓存和MUX之间的上面一个箭头表示)。Direct模式下，***内存(FIFO)的数据已经是EPD的刷新波形数据(该数据由软件算法产生)，因此只需要将数据直接通过刷新时序(MUX)传送到EPD设备即可。LUT模式下，***内存存放的是图像的pixel数据，该数据需要经过硬件实现算法，转换成EPD的刷新波形数据。
此外，因为将电子墨水显示屏的算法集成到可LUT配置的硬件模块，可以针对不同的显示设备以及不同的显示温度，改变相应的配置，提高显示控制器的兼容性。
电子墨水具有电泳记忆效应，电子墨水像素点的电平驱动波形不仅和目标灰阶值有关系，还和原始灰阶值有关系。同时该驱动波形还和温度、灰阶总数、电子墨水屏的工艺参数等有关系。因此电子墨水的电平驱动波形和前后的像素灰阶值有一个全映射关系。其全映射关系可参考图6，电子墨水的驱动需要多帧的驱动才能最终显示所要显示的灰阶图像，图6标示了刷屏波形的索引结构即查找表的结构。其横向坐标由目标点的像素值(Next pixel)组成。纵向坐标由两部分组成，一部分是当前点的像素值(Current counter)，另外一部分是刷屏的帧计数值(frame counter)。本设计中，将每一个像素点前后两帧的pixel数据组成一个pixel_index索引，作为波形算法的一个输入参数。根据这个索引加上当前刷新的帧计数值(frame counter)再通过查找表(LUT)得到相应的刷屏驱动波形(waveform)。
综上所述，本实用新型所提供一种集成于SOC芯片中的电子墨水显示屏控制器，将电子墨水显示屏控制器集成到SOC芯片单芯片中，实现SOC芯片的CPU对屏幕的直接驱动控制。一方面能够有效降低应用的成本(省去***的驱动控制芯片和额外的存储芯片)，另一方面还能提高嵌入式软件应用的效率，降低整机的功耗。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的 范围内。
Claims (6)
1.一种集成于SOC芯片中的电子墨水显示屏控制器，其特征在于：至少包括一CPU、一内存控制器以及一显示驱动控制器，所述CPU和内存控制器为SOC芯片本身自带的CPU和内存控制器；所述显示驱动控制器集成于SOC芯片中；所述CPU和内存控制器均通过该显示驱动控制器分别与SOC芯片外的一电子墨水显示屏及一电源芯片连接，所述CPU还通过I2C接口连接一设于SOC芯片外的温度传感器。
2.根据权利要求1所述的一种集成于SOC芯片中的电子墨水显示屏控制器，其特征在于：所述内存控制器是通过总线与该显示驱动控制器连接。
3.根据权利要求2所述的一种集成于SOC芯片中的电子墨水显示屏控制器，其特征在于：所述总线的总线接口包含一个用于读取***内存的数据的主机和一个用于***配置刷屏参数、刷屏模式以及一些刷屏控制的从机。
4.根据权利要求2所述的一种集成于SOC芯片中的电子墨水显示屏控制器，其特征在于：所述内存控制器还连接一外部存储器。
5.根据权利要求4所述的一种集成于SOC芯片中的电子墨水显示屏控制器，其特征在于：所述显示驱动控制器进一步包括依次连接的一总线接口模块、一显示数据处理模块以及一显示时序控制模块，所述总线控制模块还与所述外部存储器连接，所述显示时序控制模块还与所述电子墨水显示屏连接。
6.根据权利要求1所述的一种集成于SOC芯片中的电子墨水显示屏控制器，其特征在于：所述电子墨水显示屏还与所述电源芯片连接。
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
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