AR眼镜屏驱动硬件设计

://OI１０．１５９２３．cnki．cn２２Ｇ１３８２t．２０１９．３．１０　　　Dj

AR眼镜屏驱动硬件设计

梁美玉

()安徽信息工程学院,安徽芜湖　２４１１００

摘　要:基于F利用FPGA设计了AR眼镜屏驱动电路,PGA现场可编程特性实现屏的驱动功能,减少了眼镜上的走线并降低了功耗.关键词:AR眼镜;屏驱动;FPGA

()中图分类号:TP２７４．２　　文献标志码:A　　文章编号:１６７４Ｇ１３７４２０１９０３Ｇ０２５７Ｇ０６

ARglassesscreendrivehardwaredesing

(,W)AnhuiInstituteofInformationTechnolouhu２４１１００,Chinagy

LIANGMeiuy

:AbstractBasedonFPGA,ARglassesscreendrivensstemisdesined．Theproramablefeaturesofygg

FPGAareusedforrealizinhedrivinunctionandreducinhegoinlineandpowerconsumtion．gtgfgtgp

:;;KeordsARglassesscreendriveFPGA．yw

０　引　言

１　AR眼镜的屏驱动设计

　　针对当前市场上AR眼镜屏驱动技术存在的

不足,提出了基于FPGA控制器的AR眼镜的屏驱动设计.利用FPGA的现场门阵列的可编辑性以及FPGA在图像处理和视频传输中的优势

]２

,及并行执行的高效性[实现在FPGA内部搭建

　　当前社会各界研究的AR眼镜系统虽然发挥

了眼镜的整体性和便捷性优势,但却忽略了眼镜系统佩戴的舒适度和安全性的问题,比如市场上有些眼镜系统,眼镜上的控制芯片较多,在眼镜工作的时候,功耗高,温度较高,而设计者为了降低温度,就必须在眼镜的结构中增加电风扇进行散热,这样就必然影响消费者的观看效果.正是因为当前市场上的A功耗R眼镜系统存在重量重、大、热量大等不足,导致目前的AR眼镜仍然没有

]１

.办法普遍应用于市场[

与控制,可以减少控制器周边的外围芯片数量,降１．１　屏驱动电路设计

　　本设计的AR眼镜屏驱动模块主要针对的是最为先进的硅基O参考市场上的主流方LED屏,向,选用的是法国MICROOLED公司的

]３

.低功耗,减少运行时热量的散发,且辐射变小[

　　收稿日期:２０１８Ｇ１２Ｇ１５

:()基金项目安徽省教育厅重点研究项目　　KJ２０１７A７９６

,:女,汉族,安徽桐城人,安徽信息工程学院讲师,硕士,主要从事F　　作者简介:梁美玉(１９８６－)PGA嵌入式方向研究,EＧmail

lianmeiu７６７８＠１６３．com．gy

２５８

长春工业大学学报　　　　　　　　　　　　　　　　　第４０卷

MDP０１CP型OLED显示器.OLED内嵌入了一个E内部存储用来GAMA校正的数EPROM,据,显示数据经过GAMA校正后,将会输出高质

４]

.本款O量画质的图像[功耗LED具有封装小、

术采用了电阻网络加运放的电路结构将FPGA输出的数字信号转换成OLED显示器需要的模

拟电路.电路中采用了低功耗、高速、低电压漂移输出的运放A该运放广泛应用于多媒体DA４８５０,

５]

.具体播放、摄像头图像传输、视频传输等领域[

低及卓越的显示质量特点.

OLED输入标准的模拟信号.本设计的屏驱动技

　　因为OLED显示器是依靠RGB信号驱动,

所以需要将FPGA输出的数字信号转为符合

的RGB数字信号转模拟信号原理分别如图１~图３所示.

图１　红色通道

图２　绿色通道

　　在进行屏驱动过程中,FPGA通过触发器产生了驱动的时序信号、场同步信号、行同步信号以

图３　蓝色通道

及使能信号的仿真图如图４所示.

第３期　　　　　　　　　　　　　　　　梁美玉:AR眼镜屏驱动硬件设计

２５９

图４　OLED驱动时序仿真图

１．２　屏亮度控制电路

不仅要考虑驱动功能　　在进行屏驱动过程中,

的实现,还需要考虑到佩戴者对屏显示的观看要求,只有这样,才可以保证AR眼镜的使用舒适

度.其中,显示亮度是AR眼镜使用过程中佩戴者的最直观感受效果因素之一,所以,在进行屏驱动时,要保证屏的亮度满足佩戴者的要求.亮度主要受两个因素的影响:阴极的负电压和温１．２．１　阴极负电源控制

硅基　　根据硅基OLED显示器的设计要求,并且OLED显示器的阴极需要提供一个负电压,

通过调整负电压的值可以调节OLED的显示亮度,亮度与负压的关系如图５所示.

　　设计选取TPS６３７００进行控制,TPS６３７００是

６]

.度[

一个反转D产生的消极输出电压下CＧDC转换器,降至１根据输入电压为输出电压的比率,带５V,输出电流高达３６０mA.因为其总有效率高达

所以该装置是理想的便携式电池供电设备.８４％,

具体电路如图６所示.

根据硅基O其显示LED显示器的使用特性,

图５　亮度与负压关系图

图６　负压调整电路原理图

２６０

长春工业大学学报　　　　　　　　　　　　　　　　　第４０卷

１．２．２　温度控制

　　温度的变化对OLED显示器的亮度影响非常大,当O会减少OLED的温度过高,LED的使用寿命,温度与亮度的关系如图７所示.给出一个合适　　设计时需要实时调整负电压,的值,使得温度保持在一定范围的同时,得到想要

LM９５２３３芯片是一款１１位的数字温度传感器,其特点是具有双线的S可以监测２MBus接口,个远程二极管的温度以及芯片本身的温度,如图８所示.

图７　温度与亮度关系图

的亮度.这里使用的温度检测模块为LM９５２３３.

　　为了保证屏显示的亮度满足佩戴者的使用要求,设计中必须综合考虑阴极的负电压以及负电压引起的温度变化,最终负电压PWM波输出如

图８　温度检测电路原理图

图９所示.

电路仿真如图１０所示.

在数据传递过程中,FPGA内部对IIC时序

图９　负电压PWM波输出

图１０　IIC时序电路仿真

第３期　　　　　　　　　　　　　　　　梁美玉:AR眼镜屏驱动硬件设计

２６１

１．３　FPGA主控电路介绍

　　本设计的主处理器采用XILINX的Sartan６p系列的F该系列的FPGA,PGA具有高逻辑引脚/DDR３支持以及各种多样化支持性IO协议等.这些器件采用４广泛应用于全高清智５nm构建,能数字标示、工业网络、汽车网络和连接功能及高

]７

.分辨率视频和图形领域[

/比、小型封装、MicroBlaze软处理器、８００Mbs

屏内的g并存储到内部Ramma校正数据,AM,

输出显示数据时,RGB显示数据将送入gamma校正模块,然后经过查找表法,找到显示数据对应的g最后将对应的gamma值,amma数据送到

[]FPGA的输出端口８.FPGA电路原理如图１１所示.

主控F首先读取OPGA在系统启动时,LED

图１１　FPGA电路原理

２６２

长春工业大学学报　　　　　　　　　　　　　　　　　第４０卷

[]周云飞,胡永兵．基于F３　杨钦,PGA的视频图像采集

():６１９８８Ｇ１９９２􀆰

]():计[制造业自动化,J．２０１１,３３５１４０Ｇ１４３．

２　结　语

　　相比较当前市场的AR眼镜的屏驱动设计,本设计具有如下三个优势:

)低功耗,微型化.采用F１PGA为屏驱动控制器,驱动模块在F降低了功耗,PGA内部搭建,也实现了系统的集成化和微型化.

)具有信号自适应性.F２PGA内部搭建的图像缩放功能,可以适应多种不同分辨率信号的输入.

]与显示系统设计[计算机工程与设计,J．２０１３,３４

[]贺锋涛,董军．多功能O４　张稳稳,LED驱动电源的设

１８８８􀆰

]:计与实现[红外与激光工程,J．２０１４,４３(６)１８８３Ｇ

[]一种应用于硅基O５　杨淼．LED微显示驱动芯片的负

():６１８８３Ｇ１８８８􀆰

]压D光电子技术,CＧDC变换器的设计[J．２０１５,４３

[]６　YamadaY．ThekeoconstructinareＧcaacitytglgpy

３)自调整性.由FPaGmmA搭建的屏驱动模块,可以实现温度检测和Ga校验的功能,时刻保证显示屏的显示效果.参考文献:

[１]　陈小艳面向增强现实应用的头戴显示器[成都电子科技大学．,D]．:[２]　李兴富．视频图２像０１实４􀆰

时采集和显示系统的FPGA设

oTp宋宇etcihcanl,olongety

w,２o０r０k５s,３[J(１])．P:７６l８aＧn７a７r２􀆰Lig

htwaveCircuit[７]　耿益营,刘彬检测系统[J．长春工．基于业大F学PG学A实时视频图像边缘

报,８]　１段玉龙２７􀆰

]２０１６,３７(２):１２４Ｇ

[．基于XilinxFPGA的图像采集模块设计与

实现[D]．成都:电子科技大学,２０１８􀆰