[发明专利]一种基于FPGA的高速多通道可调点频液晶器件驱动方法

说明书

本发明公开一种基于FPGA的高速多通道可调点频液晶器件驱动方法，应用于液晶器件驱动技术领域，针对现有技术的刷新率低的问题；本发明的方法基于FPGA实现，通过移位合成法生成多通道可调正弦波，用于驱动液晶器件；本发明中的算法简洁易实现，可配合任意DAC使用，运算速度快，支持多通道并行独立调幅，且不增加任何额外的电路元器件，成本低廉，具有极高的实用价值。

技术领域

本发明属于液晶器件驱动技术领域，特别涉及一种液晶器件驱动技术。

背景技术

液晶器件有如下工作原理：外加电压越大时，液晶分子的倾斜角度越大(越接近垂面排列状态)，对应的透射光的强度越大；外加电压越小，液晶分子倾角越小(越接近沿面排列状态)，对应的透射光强度越小。即通过控制外加电压的大小，可以利用液晶实现光束调制的功能，因此需要对加载到液晶器件上的电压进行调幅。

液晶器件由交流电压信号来驱动。在驱动频率较低的情况下，如目前显示器常用的几十赫兹，常用方波电压信号来驱动；而在较高频的情况下，如某些快速响应的液晶器件，需要千赫兹级别的驱动频率，而方波信号的频谱存在高次谐波，由于液晶对频率敏感，这些高次谐波会导致液晶器件响应混乱，甚至无法被正确驱动。因此，在较高频率的场景下，应使用频谱为单点的正弦信号来驱动液晶器件。此外，液晶器件通常为阵列型器件或级联的器件，通常需要对几十到几百个通道进行驱动，因此控制系统必须能支持多通道的独立控制。

基于上述原因，需要产生多通道幅度可调，频率为千赫兹级别的正弦信号，用于驱动快速响应的液晶器件。目前，常用的正弦信号产生方法为直接数字频率合成(DirectDigital Frequency Synthesis,DDS)法，该方法能产生频率、相位可调的正弦信号输出。但DDS不能直接对输出信号的幅度进行调制，传统的解决方案中调幅方法有三种。第一种方法是在每个DAC通道串联一个电位器，通过调节电位器来实现正弦波的幅度调整，但该方法在多通道的情况下，由于每个通道都需要串接电位器，会导致电路复杂和应用成本高；第二个方法是调节DAC的参考电压，以达到调整正弦波幅度的目的，但需要所用的DAC支持实时调节参考电压，同时对于同一片DAC的不同通道，无法独立的进行调节；第三个方法是使用FPGA内部的乘法器，通过对电压代码进行乘法运算来调整输出信号幅度，但FPGA内部乘法器资源有限，在多通道的场景下无法并行计算，进而导致计算速度慢，拉低整个系统的刷新率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种基于FPGA的高速多通道可调点频液晶器件驱动方法，采用FPGA纯硬件平台实现，通过移位合成法生成幅度可调的正弦波，用于驱动液晶器件，在多通道独立可调的同时保持了较高的刷新率，同时不增加任何额外的电路元件，提高了运算速度和电路灵活性。

本发明采用的技术方案为：一种基于FPGA的高速多通道可调点频液晶器件驱动方法，所述方法基于的驱动系统包括：上位机、FPGA、多个独立通道；每个独立通道包括一个DAC、与DAC相连的电控二分之一玻片；所述FPGA包括：ROM、RAM以及与独立通道个数相等数量的移位合成模块，每个移位合成模块连接一个独立通道中的DAC；

所述方法包括以下步骤：

S1、预先通过MATLAB产生正弦函数并等间隔采样，得到一系列N位的DDS原始电压代码；

S2、从上位机接收各独立通道的目标电压；

S3、将每一个N位的DDS原始电压代码进行一系列右移，得到原始电压代码的1/2、1/4、……、1/2^N-1大小的N-1个分量；

S4、目标电压为二进制数，将目标电压从高到底的前N-1位分别作为原始电压代码的1/2、1/4、……、1/2^N-1大小的N-1个分量的权重；如果该分量的权重为1，则对应的寄存器被使能，对应的分量被缓存，如果权重为0则不使能，对应的分量不被缓存；