一种基于移动产业处理器接口的微型显示系统的制作方法

本实用新型属于显示技术领域，尤其涉及一种基于移动产业处理器接口的微型显示系统。

背景技术：

移动产业处理器接口(Mobile Industry Processor Interface，MIPI)是由ARM、诺基亚、ST以及TI等公司成立的一个旨在将移动设备内部的摄像头、显示屏和射频/基带等接口进行标准化的联盟，其在降低成本的同时，能够提供更高的数据传输速率并减少设计复杂度，在消费领域得到了广泛的应用。

近年来，随着头戴式显示器和虚拟现实眼镜等高科技产品的出现，微型显示器迅速走进人们的生活。为了获得更好的显示细节和更便捷的色彩分量处理方式，现有的微型显示器大多采用YCBCR色彩空间，但是MIPI视频源的数据通常是RGB色彩空间，所以数据必须经过色彩空间的转换才能正确显示。

目前，为了将数据由RGB色彩空间形式转换为YCBCR色彩空间形式，现有的微型显示器主要采用MIPI桥接芯片+数字信号处理芯片(Digital Signal Processing，DSP)+微型控制器单元(Micro controller Unit，MCU)的模式，其工作原理具体为：数据源首先经过MIPI桥接芯片后被解析成RGB格式数据，然后将RGB格式数据输入DSP芯片进行色彩空间转换，最后由MCU读取处理完成的数据驱动显示器进行显示。然而，由于MIPI桥接芯片和DSP芯片的成本较高以及MCU控制电路复杂、实时性差等原因，因此现有的微型显示器价格昂贵且数据处理效率低。

故，有必要提供一种技术方案，以解决上述技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于移动产业处理器接口的微型显示系统，旨在解决现有的显示器存在价格昂贵且数据处理效率低的问题。

本实用新型是这样实现的，一种基于移动产业处理器接口的微型显示系统，所述微型显示系统包括：

预设接口数据源，用于提供移动产业处理器接口的数据信息；其中，所述数据信息包括格式为RGB色彩空间的数据；

FPGA芯片，与所述预设接口数据源连接，用于接收所述预设接口数据源发送的数据信息，并将所述数据信息中格式为RGB色彩空间的数据转换为格式为YCBCR色彩空间的数据；

信号保护模块，与所述FPGA芯片以及所述预设接口数据源连接，用于确保所述预设接口数据源输出的数据信息在输入至所述FPGA芯片时信号的完整性；

微型显示器，与所述FPGA芯片连接，用于在所述FPGA芯片的作用下对所述格式为YCBCR色彩空间的数据进行显示。

在本实用新型中，通过采用包括预设接口数据源、FPGA芯片、信号保护模块以及微型显示器的基于移动产业处理器接口的微型显示系统，使得FPGA芯片可以将移动产业处理器接口的数据信息中格式为RGB色彩空间的数据转换为格式为YCBCR色彩空间的数据，并控制微型显示器对该格式为YCBCR色彩空间的数据进行显示，进而实现了将MIPI数据的协议解析、色彩空间转换和微型显示器的控制操作全部集成在FPGA芯片中处理，减少了数据在多个芯片之间传输路径上的延时，以使得本实用新型提供的微型显示系统适用于实时性强且分辨率高的场所，并且降低了成本，从而解决了现有的显示器存在价格昂贵且数据处理效率低的问题。

附图说明

图1是本实用新型一实施例所提供的基于移动产业处理器接口的微型显示系统的模块结构示意图；

图2是本实用新型一实施例所提供的基于移动产业处理器接口的微型显示系统的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

以下结合具体附图对本实用新型的实现进行详细的描述：

图1示出了本实用新型一实施例所提供的基于移动产业处理器接口的微型显示系统的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，本实用新型实施例所提供的基于移动产业处理器接口的微型显示系统10包括：预设接口数据源101、FPGA芯片102、信号保护模块103以及微型显示器104。

具体的，预设接口数据源101，用于提供移动产业处理器接口的数据信息；其中，数据信息包括格式为RGB色彩空间的数据。

其中，在本实用新型实施例中，预设接口数据源101可以采用具有移动产业处理器接口(Mobile Industry Processor Interface，MIPI)的芯片或者设备实现，例如本实施例中采用型号为MT6582H的数据源芯片实现，该MT6582H的数据源芯片是由联发科研究生产的一款MIPI接口芯片，其具体工作原理可参考现有技术，此处不再赘述。

此外，该预设接口源数据101所提供的MIPI接口的数据信息不止包含格式为RGB色彩空间的数据，还包括微型显示器104在显示时所需要的时钟信号、场同步信号以及行同步信号等信息，此处仅对RGB色彩空间的数据进行详细解释，其余信号与现有的显示设备在显示时的工作原理相同，此处不再赘述。

具体的，本实用新型实施例中，预设接口数据源101提供的MIPI接口的数据信息中所包含的格式为RGB色彩空间的数据指的是微型显示器104所要显示的、且格式为RGB色彩空间的数据，而RGB色彩空间的具体解释，与现有的相同，此处不再赘述。

进一步的，FPGA芯片102，与预设接口数据源101连接，用于接收预设接口数据源101发送的数据信息，并将数据信息中格式为RGB色彩空间的数据转换为格式为YCBCR色彩空间的数据。

其中，在本发明实施例中，由于微型显示器104在显示数据时，只能以YCBCR色彩空间色彩空间的格式进行显示，因此，FPGA芯片102在接收到预设接口数据源101发送的数据信息时，将该数据信息中格式为RGB色彩空间的数据转换为格式为YCBCR色彩空间的数据，以便于微型显示器104对预设接口数据源101发送的数据进行显示。

进一步的，作为本实用新型一优选实施方式，如图2所示，FPGA芯片102包括协议解析模块1021、色彩空间转换模块1022以及显示器控制模块1023。

具体的，协议解析模块1021，与预设接口数据源101连接，用于根据移动产业处理器接口的协议解析预设接口数据源101提供的数据信息。

其中，在本实用新型实施例中，该协议解析模块1021的主要功能是将MIPI数据源传输的串行数据解析成并行数据送到色彩空间转换模块1022。具体实现方式是：首先使用FPGA芯片102内部的差分信号输入缓存对时钟通道和数据通道的接收数据进行缓存；然后根据MIPI协议所规定的数据帧格式对所有数据通道进行串并转换、缓存和对齐处理；最后将并行数据和与其对应的时钟信号发送到色彩空间转换模块1022。

色彩空间转换模块1022，与协议解析模块1021连接，用于将进行了解析后的数据信息中格式为RGB色彩空间的数据转换为格式为YCBCR色彩空间的数据。

其中，在本实用新型实施例中，色彩空间转换模块1022的输入端直接与协议解析模块1021连接，该色彩空间转换模块1022的主要功能是将协议解析模块1021输入的RGB色彩空间的数据转化为YCBCR色彩空间，以匹配微型显示器104的数据输入要求。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，具体转换时，由于色彩空间转换的计算公式包含颜色配比因子，因此色彩空间转换将会涉及到浮点运算，但FPGA芯片102擅长的是整型数字运算，为了更好地发挥FPGA芯片102的优势，采用等式变换的方法将浮点运算转化为整型数字运算，然后在计算结果中根据四舍五入的原则将计算结果截取相应的数据位宽即可，其中，整型数字运算使用FPGA芯片102内部的DSP资源实现，其具体原理可参考现有技术，此处不再赘述。

显示器控制模块1023，与色彩空间转换模块1022以及微型显示器104连接，用于控制微型显示器104对格式为YCBCR色彩空间的数据进行显示。

其中，在本实用新型实施例中，显示器控制模块1023的输入端直接与色彩空间转换模块1022的输出端连接，该显示器控制模块1023的主要功能是初始化微型显示器104，并根据微型显示器104的接口和时序要求产生相应的控制信号送到微型显示器104进行驱动显示。

具体实施时，微型显示器104的初始化采用IIC(Inter-Integrated Circuit，集成电路总线)协议，由FPGA芯片102直接与微型显示器104的配置端口连接，FPGA芯片102内部产生初始化指令完成相关操作，包括睡眠模式的退出、屏幕分辨率的选择、帧率的控制和图像信息的校正等。微型显示器104的驱动由FPGA芯片102根据微型显示器104的端口信号和时序要求，内部产生相应的场同步、行同步信号并读取缓存的有效数据完成显示器的驱动控制。

进一步的，基于上述FPGA芯片102的相关模块工作原理，本实用新型实施例所提供的微型显示系统10在具体实施时，可采用现有技术中型号为GW1N-LV4LQ144C6/I5的芯片作为FPGA芯片102的硬件电路。该GW1N-LV4LQ144C6/I5芯片本质上是一种可编程的数字硬件电路，其具有数据接口多、计算效率高、传输延迟小的特点，并且可以在一个硬件电路中同时实现MIPI数据的协议解析、色彩空间转换和微型显示器的控制操作；需要说明的是，在本实用新型实施例中，本实用新型所提供的微型显示系统10中的FPGA芯片102的具体工作原理可参考GW1N-LV4LQ144C6/I5芯片的工作原理，此处不再赘述。

在本实施例中，由于MIPI数据的协议解析、色彩空间转换和微型显示器的控制操作可同时实现MIPI数据的协议解析、色彩空间转换和微型显示器的控制操作，因此可采用FPGA芯片102替代原有的MIPI桥接芯片、DSP芯片和MCU芯片，其减少了数据在多个芯片之间传输路径上的延时，适合应用于实时性强、分辨率高的场所，并且本实用新型的主要功能模块全部通过对FPGA编程实现，具有较好的可移植性，便于后期的维护和修改；此外，可在简化产品结构的同时实现更高的数据传输速率，并能大大降低现有微型控制器的成本。

进一步的，信号保护模块103，与FPGA102芯片以及预设接口数据源101连接，用于确保预设接口数据源101输出的数据信息在输入至FPGA芯片102时信号的完整性。

在本实用新型中，由前述预设接口数据源101与FPGA芯片102之间数据传输的具体特性可知，预设接口数据源101与FPGA芯片102在进行数据传输时包含时钟通道和数据通道，其中，时钟通道和数据通道都是采用差分对的形式进行传输，以增强通信过程中的抗干扰性，并且时钟通道个数固定为一个，数据通道个数可以根据带宽的大小增加到最多四个。

进一步的，每个传输通道分为低功耗(Low Power，LP)和高速(High Speed，HS)两种模式。其中，HS模式是高速模式，其可用来传输场同步、行同步和有效数据；而LP模式是低功耗模式，其用来传输设备之间的命令和状态信息。然而，虽然本实用新型将原有通道划分为LP和HS两种传输通道，以将数据传输至FPGA芯片102，但是由于LP和HS两种传输同道连接FPGA芯片102内部不同的数据接收模块，而不同的数据接收模块所需要的输入电压不同，因此，为了防止数据在传输过程中发生缺失，需要采用信号保护模块103保持信号传输时的完整性。

进一步的，作为本实用新型一优选实施方式，如图2所示，信号保护模块103包括第一电阻R1和第二电阻R2。

其中，第一电阻R1的第一端与预设接口数据源101连接，第一电阻R1的第二端与FPGA芯片102连接；第二电阻R2的第一端与预设接口数据源101连接，第二电阻R2的第二端与FPGA芯片102连接。

具体的，第一电阻R1的第二端和第二电阻R2的第二端均与FPGA芯片102的低功耗通道口LP连接。具体实施时，MIPI数据源的LP(Low Power，低功耗)和HS(High Speed，高速)通道分别连接到FPGA芯片102不同的数据块(bank)，而由于LP模式的传输速率为10Mbit/s，电压摆幅为0～1.2V，HS模式的传输速率为1Gbit/s，电压摆幅为100～300mV，因此针对LP和HS通道所需要的不同电压摆幅，分别在数据接收终端加接外部匹配电阻R1和R2以保证信号完整性。

微型显示器104，与FPGA芯片102连接，用于在FPGA芯片102的作用下对格式为YCBCR色彩空间的数据进行显示。

其中，在本实用新型实施例中，微型显示器104由一款具有720p分辨率的YCBCR接口屏幕FL1304的显示模组实现，其输入端直接与FPGA芯片102连接，由FPGA芯片102内部的显示器控制模块1023对其进行初始化配置，并为其提供时钟、有效数据、场同步和行同步等驱动信号。

在本实用新型中，通过采用包括预设接口数据源、FPGA芯片、信号保护模块以及微型显示器的基于移动产业处理器接口的微型显示系统，使得FPGA芯片可以将移动产业处理器接口的数据信息中格式为RGB色彩空间的数据转换为格式为YCBCR色彩空间的数据，并控制微型显示器对该格式为YCBCR色彩空间的数据进行显示，进而实现了将MIPI数据的协议解析、色彩空间转换和微型显示器的控制操作全部集成在FPGA芯片中处理，减少了数据在多个芯片之间传输路径上的延时，以使得本实用新型提供的微型显示系统适用于实时性强且分辨率高的场所，并且降低了成本，从而解决了现有的显示器存在价格昂贵且数据处理效率低的问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。