学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

三维头盔显示器接口电路与驱动设计

作　者: 宋伟铭
导　师: 谢洪波
学　校: 天津大学
专　业: 光学工程
关键词: 头盔显示器微显示接口电路通用串行总线(USB) FPGA
分类号: TN873
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 125次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

头盔显示器(Head-MountedDisplay,简称HMD)是目前3D显示技术中起源最早、发展得最完善的技术,也是目前应用最广泛的3D显示技术之一。头盔显示器的开发是一项综合技术的研究与实践,包括计算机软件技术、电路技术、图像源技术、机械以及光学技术等,其中图像源技术与微显示接口电路设计一直都是实现头盔显示器的关键技术,本文针对传统头盔显示器的结构与特点,提出了以PC为平台、基于OLED微显示芯片的三维头盔显示器USB2.0接口电路设计方案,并对这一方案进行了深入的探讨与实现。此外,本文还针对微显示芯片的特点,提出了基于TVP5150视频解码芯片的微显示驱动电路设计方案,进一步完善了本文的接口电路设计。硬件接口电路以FPGA(现场可编程门阵列)作为数据传输的控制核心,包括USB接口模块、外部缓存模块、扫描显示模块以及微显示芯片I2C寄存器配置模块。本文应用USB接口芯片的量子FIFO(先进先出存储器)架构解决了数据高速传输的带宽问题,并采用外部高速缓存模块实现数据传输的完整性,同时显示模块采用英国MED公司ME3203微显示芯片。整个接口电路采用16位数据总线并行传输的方式,两片8位微显示芯片被看作一个整体共用16位总线,在同一时钟下扫描显示,实现了双目同步显示。本文采用模块化方法实现了FPGA控制单元的硬件程序设计,包括USB接口芯片FIFO控制器设计、SRAM的乒乓操作设计、微显示扫描时序设计以及I2C主机设计。设计采用VerilogHDL硬件描述语言,沿用了高级语言中层次化设计思想,采用先设计拆分最后进行模块综合的方法,使得设计过程清晰简单,综合后的仿真结果完全符合硬件模块的时序要求。本文接口电路的软件系统设计包括USB接口芯片固件程序设计、USB2.0驱动程序设计以及客户端测试程序设计,是实现PC与接口电路数据通信的关键。本文软件系统的设计以验证硬件电路数据传输为目的,试验中接口电路采用12MHz的外部时钟,通过对PC中特定数据和BMP图像的传输来验证接口电路各个模块的功能,传输结果很好的证明了硬件电路方案的可行性和对数据传输的正确性,满足了接口电路的设计要求。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-8
第一章绪论  8-16
  1.1 三维显示与微显示技术概述  8-11
    1.1.1 三维显示技术  8-10
    1.1.2 微显示技术  10-11
  1.2 三维头盔显示技术的发展与现状  11-14
    1.2.1 三维头盔显示技术的发展与应用  11-13
    1.2.2 国内外研究动态及发展趋势  13-14
  1.3 论文的主要工作  14-16
第二章三维头盔显示器原理分析  16-25
  2.1 三维头盔显示器原理概述  16-21
    2.1.1 人眼立体视觉原理  16-17
    2.1.2 计算机二维图像对的获取  17-19
    2.1.3 增强现实三维头盔显示器的结构及显示原理  19-21
  2.2 三维头盔显示器图像源技术  21-24
    2.2.1 有源矩阵液晶显示器（AMLCD）  21-22
    2.2.2 硅上液晶（LCOS）微显示器  22-23
    2.2.3 有机发光二极管（OLED）微显示器  23-24
  2.3 三维头盔显示器视频图像接口技术  24
  2.4 本章小结  24-25
第三章三维头盔显示器硬件接口电路设计  25-44
  3.1 接口电路整体方案设计  25-26
  3.2 USB2.0硬件电路功能与模块化设计  26-35
    3.2.1 USB2.0接口模块设计  26-28
    3.2.2 图像帧存储模块设计  28-30
    3.2.3 扫描显示模块设计  30-31
    3.2.4 I~2C寄存器配置模块设计  31-32
    3.2.5 微显示芯片亮度控制电路设计  32-34
    3.2.6 FPGA核心控制模块设计  34-35
  3.3 Video视频接口电路设计  35-38
    3.3.1 视频接口方案的提出  35-36
    3.3.2 Vedio视频接口电路设计  36-38
  3.4 硬件电路的PCB设计  38-43
    3.4.1 PCB设计的一般原则  38-39
    3.4.2 电路抗干扰措施  39-40
    3.4.3 硬件电路的PCB模块化设计  40-43
  3.5 本章小结  43-44
第四章接口电路FPGA 模块化程序设计与仿真分析  44-66
  4.1 FPGA开发概述  44-46
  4.2 USB2.0接口模块FIFO控制器程序设计  46-48
  4.3 帧缓存模块程序设计  48-54
    4.3.1 SRAM存储结构与寻址  48-49
    4.3.2 SRAM的读写时序  49-51
    4.3.3 三态缓冲器控制逻辑  51-52
    4.3.4 双状态机Verilog代码实现双口RAM  52-54
  4.4 扫描显示模块程序设计  54-59
    4.4.1 微显示芯片扫描时序  54-55
    4.4.2 分频器实现扫描同步时序  55-57
    4.4.3 扫描时序与SRAM的读写同步  57-59
  4.5 微显示芯片I~2C寄存器设置  59-63
    4.5.1 I~2C总线的基本原理  59-60
    4.5.2 Verilog代码实现I~2C通信  60-61
    4.5.3 微显示芯片和视频解码芯片的I~2C配置  61-63
  4.6 Verilog程序模块的综合  63-65
    4.6.1 Verilog程序模块化设计方法  63-64
    4.6.2 FPGA程序模块综合的实现  64-65
  4.7 本章小结  65-66
第五章 USB 固件、USB 驱动程序与客户端测试程序设计  66-79
  5.1 USB固件程序设计  67-69
    5.1.1 EZ-USBFX2固件框架概述  67-68
    5.1.2 SLAVEFIFO固件程序实现  68-69
  5.2 基于Window52000和WindowsXP的USB2.0驱动程序设计  69-75
    5.2.1 USB驱动程序开发基础  69-71
    5.2.2 接口电路USB驱动程序实现  71-74
    5.2.3 USB设备驱动程序的安装与inf文件的编写  74-75
  5.3 USB客户端测试程序设计  75-78
    5.3.1 数据传输测试与BMP文件分解  75-77
    5.3.2 客户端测试程序界面  77-78
  5.4 本章小结  78-79
第六章接口电路调试与结论展望  79-85
  6.1 接口电路的试验调试与分析  79-82
  6.2 工作总结与展望  82-85
参考文献  85-87
攻读硕士学位期间发表及录用的学术论文  87-88
致谢  88

三维头盔显示器接口电路与驱动设计

内容摘要

全文目录

相似论文