三維頭盔顯示器接口電路與驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì).pdf

1、頭盔顯示器(Head-Mounted Display，簡(jiǎn)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(kāi)發(fā)是一項(xiàng)綜合技術(shù)的研究與實(shí)踐，包括計(jì)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(jì)一直都是實(shí)現(xiàn)頭盔顯示器的關(guān)鍵技術(shù)，本文針對(duì)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(tái)、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(jì)方案，并對(duì)這一方案進(jìn)行了深入的探討與實(shí)現(xiàn)。此外，本文還針對(duì)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(dòng)電路設(shè)計(jì)方案，進(jìn)一步完善了本文的接口電路設(shè)計(jì)。 硬件接口電路以FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂坪诵?，包括USB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(chǔ)器)架構(gòu)解決了數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)膸拞?wèn)題，并采用外

3、部高速緩存模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?，同時(shí)顯示模塊采用英國(guó)MED公司ME3203微顯示芯片。整個(gè)接口電路采用16位數(shù)據(jù)總線并行傳輸?shù)姆绞?，兩?位微顯示芯片被看作一個(gè)整體共用16位總線，在同一時(shí)鐘下掃描顯示，實(shí)現(xiàn)了雙目同步顯示。 本文采用模塊化方法實(shí)現(xiàn)了FPGA控制單元的硬件程序設(shè)計(jì)，包括USB接口芯片F(xiàn)IFO控制器設(shè)計(jì)、SRAM的乒乓操作設(shè)計(jì)、微顯示掃描時(shí)序設(shè)計(jì)以及I2C主機(jī)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)采用Verilog HDL硬件描述語(yǔ)言，沿用

4、了高級(jí)語(yǔ)言中層次化設(shè)計(jì)思想，采用先設(shè)計(jì)拆分最后進(jìn)行模塊綜合的方法，使得設(shè)計(jì)過(guò)程清晰簡(jiǎn)單，綜合后的仿真結(jié)果完全符合硬件模塊的時(shí)序要求。 本文接口電路的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括USB接口芯片固件程序設(shè)計(jì)、USB2.0驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)以及客戶端測(cè)試程序設(shè)計(jì)，是實(shí)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(jì)以驗(yàn)證硬件電路數(shù)據(jù)傳輸為目的，試驗(yàn)中接口電路采用12MHz的外部時(shí)鐘，通過(guò)對(duì)PC中特定數(shù)據(jù)和BMP圖像的傳輸來(lái)驗(yàn)證接口電路各個(gè)模塊的功能，