三維頭盔顯示器接口電路與驅(qū)動設(shè)計.pdf

1、頭盔顯示器(Head-Mounted Display，簡稱HMD)是目前3D顯示技術(shù)中起源最早、發(fā)展得最完善的技術(shù)，也是目前應(yīng)用最廣泛的3D顯示技術(shù)之一。 頭盔顯示器的開發(fā)是一項綜合技術(shù)的研究與實踐，包括計算機(jī)軟件技術(shù)、電路技術(shù)、圖像源技術(shù)、機(jī)械以及光學(xué)技術(shù)等，其中圖像源技術(shù)與微顯示接口電路設(shè)計一直都是實現(xiàn)頭盔顯示器的關(guān)鍵技術(shù)，本文針對傳統(tǒng)頭盔顯示器的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)，提出了以PC為平臺、基于OLED微顯示芯片的三維頭盔顯示器USB2

2、.0接口電路設(shè)計方案，并對這一方案進(jìn)行了深入的探討與實現(xiàn)。此外，本文還針對微顯示芯片的特點(diǎn)，提出了基于TVP5150視頻解碼芯片的微顯示驅(qū)動電路設(shè)計方案，進(jìn)一步完善了本文的接口電路設(shè)計。 硬件接口電路以FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂坪诵模║SB接口模塊、外部緩存模塊、掃描顯示模塊以及微顯示芯片I2C寄存器配置模塊。本文應(yīng)用USB接口芯片的量子FIFO(先進(jìn)先出存儲器)架構(gòu)解決了數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)膸拞栴}，并采用外

3、部高速緩存模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?，同時顯示模塊采用英國MED公司ME3203微顯示芯片。整個接口電路采用16位數(shù)據(jù)總線并行傳輸?shù)姆绞剑瑑善?位微顯示芯片被看作一個整體共用16位總線，在同一時鐘下掃描顯示，實現(xiàn)了雙目同步顯示。 本文采用模塊化方法實現(xiàn)了FPGA控制單元的硬件程序設(shè)計，包括USB接口芯片F(xiàn)IFO控制器設(shè)計、SRAM的乒乓操作設(shè)計、微顯示掃描時序設(shè)計以及I2C主機(jī)設(shè)計。設(shè)計采用Verilog HDL硬件描述語言，沿用

4、了高級語言中層次化設(shè)計思想，采用先設(shè)計拆分最后進(jìn)行模塊綜合的方法，使得設(shè)計過程清晰簡單，綜合后的仿真結(jié)果完全符合硬件模塊的時序要求。 本文接口電路的軟件系統(tǒng)設(shè)計包括USB接口芯片固件程序設(shè)計、USB2.0驅(qū)動程序設(shè)計以及客戶端測試程序設(shè)計，是實現(xiàn)PC與接口電路數(shù)據(jù)通信的關(guān)鍵。本文軟件系統(tǒng)的設(shè)計以驗證硬件電路數(shù)據(jù)傳輸為目的，試驗中接口電路采用12MHz的外部時鐘，通過對PC中特定數(shù)據(jù)和BMP圖像的傳輸來驗證接口電路各個模塊的功能，