一种集成LCOS驱动接口的新型SOC芯片的制作方法

一种集成lcos驱动接口的新型soc芯片
技术领域
1.本发明涉及半导体芯片技术领域，特别是涉及一种集成lcos驱动接口的新型soc芯片。


背景技术：

2.soc芯片的全称叫做：system-on-a-chip，意思是“把系统做在一个芯片上”，在智能终端时代，智能设备的核心就是这个soc芯片。soc芯片是一个有专用目标的集成电路，其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容。lcos显示芯片是一种对于不同波长光进行调制的光阀芯片。无论是投影，还是ar、vr的设备都用到lcos显示芯片。
3.当前的投影或头戴设备硬件框架中，是soc芯片+lcos驱动芯片(专业asic或fpga)+lcos显示芯片。soc芯片负责提供视频图像数据输出，lcos驱动芯片负责接收视频数据并转化为lcos显示芯片需要的串行rgb数据来驱动lcos显示芯片；lcos显示芯片根据接收的图像数据来控制液晶的透光率，从而实现对光的调制以显示不同的图像。
4.当前的投影或头戴设备硬件框架中，因为增加一个locs驱动芯片，增加很多高速信号及相关pcb走线，增加了电路设计的面积和复杂性，降低了可靠性；另外，分辨率1080p的lcos驱动芯片的成本就要10多美元以上，使用成本较高。


技术实现要素：

5.本发明针对当前的投影或头戴设备硬件框架中增加了locs驱动芯片，存在增加了电路设计的面积和复杂性的技术问题，以及降低了可靠性的技术问题，提供一种集成lcos驱动接口的新型soc芯片，通过把通用lcos驱动接口的功能集成到soc芯片上，让soc芯片可以直接驱动lcos显示芯片，从而简化硬件设计，减少硬件电路面积，增加了可靠性，降低了硬件成本。
6.为此，本发明的技术方案是，一种集成lcos驱动接口的新型soc芯片，包括多媒体处理器、ram存储器、输入接口和输出接口，还包括并行rgb转换为串行rgb模块和lcos时序接口模块；并行rgb转换为串行rgb模块在soc芯片内部把并行rgb数据帧转换为串行rgb数据帧，lcos时序接口模块按照lcos显示芯片的时序要求，产生相应时序，实现lcos驱动芯片的分时显示。
7.优选地，本发明的soc芯片的输入接口用于数据的接收，包括wifi、usb、以太网接口。
8.优选地，本发明的soc芯片的输出接口用于数据的输出，包括lcos时序接口、hdmi、mipi、rgb888、dvi、sdi接口。
9.优选地，并行rgb转串行rgb模块包括缓存ram及读写控制逻辑模块。
10.优选地，并行rgb转串行rgb模块的ram的依次为子帧r1区，子帧g1区，子帧b1区，子帧r2区，子帧g2区，子帧b2区；子帧r1区，子帧g1区，子帧b1区为第一缓存区，子帧r2区，子帧g2区，子帧b2区为第二缓存区。
11.优选地，该ram需要缓冲前后2个大帧的数据，在写子帧r1，g1，b1区的同时，读的是子帧r2，g2，b2区的数据；同理在写子帧r2，g2，b2区的同时，读的是下一组的子帧r1，g1，b1区的数据。
12.优选地，该ram模块的写进程的步骤如下：
13.1.经过多媒体处理器处理后的图像，按照颜色通道进行分割，分割为r图像、g图像和b图像；
14.2.判断写入标志blockno是否为1，若blockno等于1，则将分割后的r图像、g图像和b图像分别写入对应的子帧r1区，子帧g1区，子帧b1区；
15.判断一帧的数据是否写入完成，若写入完成，则设置写入标志blockno等于2，在下次写入时将切换为子帧r2区，子帧g2区和子帧b2区；否则，写入标志blockno保持不变，继续该帧数据的写入第一缓存区，保证依次写入子帧r1区，子帧g1区，子帧b1区；
16.3.若blockno不等于1，则将分割后的r图像、g图像和b图像分别写入对应的子帧r2区，子帧g2区，子帧b2区；
17.判断一帧的数据是否写入完成，若写入完成，则设置写入标志blockno等于1，在下次写入时将切换为子帧r1区，子帧g1区和子帧b1区；否则，写入标志blockno保持不变，继续该帧数据的写入第二缓存区，保证依次写入子帧r2区，子帧g2区，子帧b2区；
18.4.重复上述步骤，完成第一缓存区和第二缓存区的交替写入。
19.优选地，该ram模块的读进程的步骤如下：
20.1.判断第一缓存区的帧1数据是否完成更新，若完成更新，则读取子帧r1区数据，并按特定时序发送；读取子帧g1区数据，并按特定时序发送；读取子帧b1区数据，并按特定时序发送；若未完成更新，则返回继续判断第一缓存区的帧1数据是否完成更新；
21.2.判断第二缓存区的帧2数据是否完成更新，若完成更新，则读取子帧r2区数据，并按特定时序发送；读取子帧g2区数据，并按特定时序发送；读取子帧b2区数据，并按特定时序发送；若未完成更新，则返回继续判断第二缓存区的帧2数据是否完成更新。
22.优选地，lcos时序接口模块从ram一次读取一个子帧数据进行发送，子帧r1区数据、子帧g1区数据、子帧b1区数据不断循环，实现lcos驱动芯片的分时显示。
23.优选地，lcos时序接口模块的数据帧发送时序如下：
24.1.上电，等待图像更新的标志updateflag为1；
25.2.复位内部子帧计数subid为0，同时设置装载最大子帧数maxsubid；
26.3.判断子帧计数subid是否小于最大子帧数maxsubid，若否，则返回步骤1；若是，则向lcos显示芯片输出1个vs信号，同时用上一帧的数据更新液晶状态；
27.4.根据子帧计数subid的值，确定数据地址，从对应的ram里取出一帧数据，并按特定时序发送出去；
28.5.当数据发送完毕，获取subid对应的子帧的holdtime值，并延时holdtime时间；
29.6.子帧计数subid加1，返回步骤3。
30.本发明的有益效果是，提供一种集成lcos驱动接口的新型soc芯片，增加了并行rgb转换为串行rgb模块和lcos时序接口模块。通过并行rgb转换为串行rgb模块，实现了在soc芯片内部把并行rgb数据帧转换为串行rgb数据帧的功能；通过lcos时序接口模块按照lcos显示芯片的时序要求，产生相应时序。使得soc芯片可以直接驱动lcos显示芯片，从而
简化硬件设计，减少硬件电路面积，增加了可靠性，降低了硬件成本。
附图说明
31.图1是本发明一种集成lcos驱动接口的新型soc芯片的示意图；
32.图2是现有的驱动lcos显示芯片的硬件框架示意图；
33.图3是本发明驱动lcos显示芯片的硬件框架示意图；
34.图4是现有的soc的框架下，通过wifi播放视频的数据流走向示意图；
35.图5是本发明的soc的框架下，通过wifi播放视频的数据流走向示意图；
36.图6是本发明的soc的框架下，通过wifi播放视频的另一种数据流走向示意图；
37.图7是本发明并行rgb转换为串行rgb模块的写进程示意图；
38.图8是本发明并行rgb转换为串行rgb模块的读进程示意图；
39.图9是本发明lcos时序接口模块的数据帧发送时序示意图。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
42.此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。
43.应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。
44.实施例1、
45.本发明提供一种集成lcos驱动接口的新型soc芯片，其包括多媒体处理器、ram存储器、输入接口和输出接口，为了使soc芯片可以直接驱动lcos显示芯片，本发明的soc芯片增加了并行rgb转换为串行rgb模块和lcos时序接口模块。并行rgb转换为串行rgb模块，实现了在soc芯片内部把并行rgb数据帧转换为串行rgb数据帧的功能。lcos时序接口模块按照lcos显示芯片的时序要求，产生相应时序，能支持灵活的lcos时序接口模式。对于一个功能完整的soc芯片来说，其他必要的组件包括时钟、定时器、振荡器、锁相环系统、稳压器和电源管理单元等定时源。
46.多媒体处理器为带有mmx技术的cpu，特别适合于数据量很大的图形、图像数据处理，从而使三维图形、图画、运动图像为目标的mpeg视频、音乐合成、语音识别、虚拟现实等数据处理的速度有了很大提高。
47.本发明的soc芯片的存储器包括主存储器、次存储器，soc芯片的存储器为ram存储
器，其使用arm体系结构，它属于risc，需要较少的数字设计，从而使其与嵌入式系统兼容。arm架构比8051这样的处理器更节能，因为与使用cisc架构的处理器相比，使用risc架构的处理器需要更少的晶体管。这也降低了散热和成本。
48.本发明的soc芯片的输入接口用于数据的接收，包括wifi、usb、以太网等接口。本发明的soc芯片的输出接口用于数据的输出，包括lcos时序接口、hdmi、mipi、rgb888、dvi、sdi等接口。
49.实施例2、
50.lcos显示芯片的接口与其他显示接口(hdmi,mipi,rgb888等)不同，其他接口都是并行rgb数据帧接口，而lcos显示芯片接口是串行rgb数据帧接口。目前，所有的视频源或无论什么协议的视频接口，他们的数据帧都是并行的，而lcos显示芯片只支持串行的数据帧接口，本发明的soc芯片要直接驱动lcos显示芯片，则需要在soc芯片内部增加并行rgb转换为串行rgb模块，实现了在soc芯片内部把并行rgb数据帧转换为串行rgb数据帧的功能。
51.并行rgb转串行rgb模块包括缓存ram及读写控制逻辑模块。并行rgb转串行rgb模块的ram占用的大小为2张图片的大小,1080p大约为12.4416mbyte。并行rgb转串行rgb模块的ram的依次为子帧r1区，子帧g1区，子帧b1区，子帧r2区，子帧g2区，子帧b2区。子帧r1区，子帧g1区，子帧b1区为第一缓存区，子帧r2区，子帧g2区，子帧b2区为第二缓存区。
52.该ram需要缓存前后2个大帧的数据，使用的是乒乓操作。在写子帧r1，g1，b1区的同时，读的是子帧r2，g2，b2区的数据；同理在写子帧r2，g2，b2区的同时，读的是下一组的子帧r1，g1，b1区的数据。
53.该ram模块分写进程和读进程，2个进程同时进行，由读写控制逻辑模块来实现。该ram模块的写进程的步骤如下：
54.1.经过多媒体处理器处理后的图像，按照颜色通道进行分割，分割为r图像、g图像和b图像。分割后的r图像、g图像和b图像数据组成一帧数据。
55.2.判断写入标志blockno是否为1，若blockno等于1，则将分割后的r图像、g图像和b图像分别写入对应的子帧r1区，子帧g1区，子帧b1区。此时读进程访问的是子帧r2区，子帧g2区和子帧b2区。
56.判断一帧的数据是否写入完成，若写入完成，则设置写入标志blockno等于2，在下次写入时将切换为子帧r2区，子帧g2区和子帧b2区；否则，写入标志blockno保持不变，继续该帧数据的写入第一缓存区，保证依次写入子帧r1区，子帧g1区，子帧b1区。
57.3.若blockno不等于1，则将分割后的r图像、g图像和b图像分别写入对应的子帧r2区，子帧g2区，子帧b2区。此时读进程访问的是子帧r1区，子帧g1区和子帧b1区。
58.判断一帧的数据是否写入完成，若写入完成，则设置写入标志blockno等于1，在下次写入时将切换为子帧r1区，子帧g1区和子帧b1区；否则，写入标志blockno保持不变，继续该帧数据的写入第二缓存区，保证依次写入子帧r2区，子帧g2区，子帧b2区。
59.4.重复上述步骤，完成第一缓存区和第二缓存区的交替写入。
60.该ram模块的读进程的步骤如下：
61.1.判断第一缓存区的帧1数据是否完成更新，若完成更新，则读取子帧r1区数据，并按特定时序发送；读取子帧g1区数据，并按特定时序发送；读取子帧b1区数据，并按特定时序发送；若未完成更新，则返回继续判断第一缓存区的帧1数据是否完成更新。
62.2.判断第二缓存区的帧2数据是否完成更新，若完成更新，则读取子帧r2区数据，并按特定时序发送；读取子帧g2区数据，并按特定时序发送；读取子帧b2区数据，并按特定时序发送；若未完成更新，则返回继续判断第二缓存区的帧2数据是否完成更新。
63.实施例3、
64.在以往的soc芯片框架下，投影仪通过wifi播放视频时，一个wifi视频播放在soc芯片内大概经过以下几个过程：
65.1.wifi接收的数据先存储到ram里。
66.2.多媒体处理器从ram读出数据，进行视频解码(图像增强等图像处理)后输出到视频接口模块。
67.3.视频接口模块根据选择的接口类型，生成相应的数据帧及产生相应时序发送给显示设备。
68.本发明为了使soc芯片可以直接驱动lcos显示芯片，增加了并行rgb转换为串行rgb模块和lcos时序接口模块。
69.并行rgb转换为串行rgb模块：经过多媒体处理器输出的图像，需要按颜色分别写到不同区域的ram上，每个颜色子帧占用连续的存储空间，方便lcos时序接口模块快速读取。
70.lcos时序接口从ram一次读取一个子帧数据进行发送，子帧r1区数据、子帧g1区数据、子帧b1区数据不断循环，从而实现lcos驱动芯片的分时显示。
71.如果ram的带宽足够高(如速率高或位宽大),并行rgb转换为串行rgb模块可以放到系统ram里，直接通过dma操作。
72.lcos时序接口模块的数据帧发送时序如下：
73.1.上电，等待图像更新的标志updateflag为1。
74.2.复位内部子帧计数subid为0，同时设置装载最大子帧数maxsubid。
75.3.判断子帧计数subid是否小于最大子帧数maxsubid，若否，则返回步骤1；若是，则向lcos显示芯片输出1个vs信号，同时用上一帧的数据更新液晶状态。
76.4.根据子帧计数subid的值，确定数据地址，从对应的ram里取出一帧数据，并按特定时序发送出去。
77.5.当数据发送完毕，获取subid对应的子帧的holdtime值，并延时holdtime时间。
78.6.子帧计数subid加1，返回步骤3。
79.其中，maxsubid为一个大帧的子帧数。subid为子帧序号。updateflag为数据更新标注，并行rgb转串行rgb模块存完完整一帧，就产生一个信号。holdtime为发送数据帧之间的空闲时间，通过调整此参数可以影响子帧开灯的最大占空比值。
80.本发明提供一种集成lcos驱动接口的新型soc芯片，增加了并行rgb转换为串行rgb模块和lcos时序接口模块。通过并行rgb转换为串行rgb模块，实现了在soc芯片内部把并行rgb数据帧转换为串行rgb数据帧的功能；通过lcos时序接口模块按照lcos显示芯片的时序要求，产生相应时序。使得soc芯片可以直接驱动lcos显示芯片，从而简化硬件设计，减少硬件电路面积，增加了可靠性，降低了硬件成本。具备以下优势：
81.1.并行rgb转换为串行rgb模块的ram占用的大小为2张图片的大小,1080p大约为12.4416mbyte，内存占用很少。
82.2.lcos时序接口模块占用的数字资源很少，不超过1000lut。
83.3.要增加的功能都是数字电路，和soc芯片是相同的芯片工艺。所以在soc芯片上增加该功能，对soc芯片成本的增加来说，几乎可以忽略。
84.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种集成lcos驱动接口的新型soc芯片，包括多媒体处理器、ram存储器、输入接口和输出接口，其特征在于，还包括并行rgb转换为串行rgb模块和lcos时序接口模块；所述并行rgb转换为串行rgb模块在soc芯片内部把并行rgb数据帧转换为串行rgb数据帧，所述lcos时序接口模块按照lcos显示芯片的时序要求，产生相应时序，实现lcos驱动芯片的分时显示。2.根据权利要求1所述的一种集成lcos驱动接口的新型soc芯片，其特征在于，所述输入接口用于数据的接收，包括wifi、usb、以太网接口。3.根据权利要求1所述的一种集成lcos驱动接口的新型soc芯片，其特征在于，所述输出接口用于数据的输出，包括lcos时序接口、hdmi、mipi、rgb888、dvi、sdi接口。4.根据权利要求1所述的一种集成lcos驱动接口的新型soc芯片，其特征在于，所述并行rgb转串行rgb模块包括缓存ram及读写控制逻辑模块。5.根据权利要求4所述的一种集成lcos驱动接口的新型soc芯片，其特征在于，所述并行rgb转串行rgb模块的缓存ram的依次为子帧r1区，子帧g1区，子帧b1区，子帧r2区，子帧g2区，子帧b2区；子帧r1区，子帧g1区，子帧b1区为第一缓存区，子帧r2区，子帧g2区，子帧b2区为第二缓存区。6.根据权利要求5所述的一种集成lcos驱动接口的新型soc芯片，其特征在于，所述缓存ram需要缓存前后2个大帧的数据，在写子帧r1，g1，b1区的同时，读的是子帧r2，g2，b2区的数据；同理在写子帧r2，g2，b2区的同时，读的是下一组的子帧r1，g1，b1区的数据。7.根据权利要求6所述的一种集成lcos驱动接口的新型soc芯片，其特征在于，所述缓存ram模块的写进程的步骤如下：s7.1经过多媒体处理器处理后的图像，按照颜色通道进行分割，分割为r图像、g图像和b图像；s7.2判断写入标志blockno是否为1，若blockno等于1，则将分割后的r图像、g图像和b图像分别写入对应的子帧r1区，子帧g1区，子帧b1区；判断一帧的数据是否写入完成，若写入完成，则设置写入标志blockno等于2，在下次写入时将切换为子帧r2区，子帧g2区和子帧b2区；否则，写入标志blockno保持不变，继续该帧数据的写入第一缓存区，保证依次写入子帧r1区，子帧g1区，子帧b1区；s7.3若blockno不等于1，则将分割后的r图像、g图像和b图像分别写入对应的子帧r2区，子帧g2区，子帧b2区；判断一帧的数据是否写入完成，若写入完成，则设置写入标志blockno等于1，在下次写入时将切换为子帧r1区，子帧g1区和子帧b1区；否则，写入标志blockno保持不变，继续该帧数据的写入第二缓存区，保证依次写入子帧r2区，子帧g2区，子帧b2区；s7.4重复上述步骤，完成第一缓存区和第二缓存区的交替写入。8.根据权利要求6所述的一种集成lcos驱动接口的新型soc芯片，其特征在于，所述缓存ram模块的读进程的步骤如下：s8.1判断第一缓存区的帧1数据是否完成更新，若完成更新，则读取子帧r1区数据，并按特定时序发送；读取子帧g1区数据，并按特定时序发送；读取子帧b1区数据，并按特定时序发送；若未完成更新，则返回继续判断第一缓存区的帧1数据是否完成更新；s8.2判断第二缓存区的帧2数据是否完成更新，若完成更新，则读取子帧r2区数据，并
按特定时序发送；读取子帧g2区数据，并按特定时序发送；读取子帧b2区数据，并按特定时序发送；若未完成更新，则返回继续判断第二缓存区的帧2数据是否完成更新。9.根据权利要求1所述的一种集成lcos驱动接口的新型soc芯片，其特征在于，所述lcos时序接口模块从ram一次读取一个子帧数据进行发送，子帧r1区数据、子帧g1区数据、子帧b1区数据不断循环，实现lcos驱动芯片的分时显示。10.根据权利要求1所述的一种集成lcos驱动接口的新型soc芯片，其特征在于，所述lcos时序接口模块的数据帧发送时序如下：s10.1上电，等待图像更新的标志updateflag为1；s10.2复位内部子帧计数subid为0，同时设置装载最大子帧数maxsubid；s10.3判断子帧计数subid是否小于最大子帧数maxsubid，若否，则返回步骤1；若是，则向lcos显示芯片输出1个vs信号，同时用上一帧的数据更新液晶状态；s10.4根据子帧计数subid的值，确定数据地址，从对应的ram里取出一帧数据，并按特定时序发送出去；s10.5当数据发送完毕，获取subid对应的子帧的holdtime值，并延时holdtime时间；s10.6子帧计数subid加1，返回步骤s10.3。

技术总结
本发明公开了一种集成LCOS驱动接口的新型SOC芯片，涉及半导体芯片技术领域。包括多媒体处理器、RAM存储器、输入接口和输出接口，还包括并行RGB转换为串行RGB模块和LCOS时序接口模块；并行RGB转换为串行RGB模块在SOC芯片内部把并行RGB数据帧转换为串行RGB数据帧，LCOS时序接口模块按照LCOS显示芯片的时序要求，产生相应时序，实现LCOS驱动芯片的分时显示。通过把通用LCOS驱动接口的功能集成到SOC芯片上，让SOC芯片可以直接驱动LCOS显示芯片，从而简化硬件设计，减少硬件电路面积，增加了可靠性，降低了硬件成本。降低了硬件成本。降低了硬件成本。


技术研发人员：黄焕辉 李鲲
受保护的技术使用者：深圳市晶帆光电科技有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/9/20