圖形用戶界面必須在每個系統(tǒng)設(shè)計人員的興趣列表中都很高。雖然幾年前雙線分段顯示器可能對用戶界面有利，但智能手機和iPad的出現(xiàn)意味著客戶已經(jīng)或即將問及為什么您的系統(tǒng)沒有花哨的顯示器。因此，設(shè)計工程師正在尋找在具有用戶界面的任何設(shè)備上獲得高分辨率圖形顯示的最佳（即最簡單）方法。

有許多帶有分段LCD控制器的微控制器--8位，16位或32位。如果您希望在屏幕上顯示圖形元素，特別是復(fù)雜的圖形元素，則選擇要小得多，設(shè)計也會更復(fù)雜。一種方法是使用PC。 PC總是有圖形控制器，最近它們集成到Intel或AMD CPU中。因此，如果你可以使用PC主板或許多配備x86 CPU的單板計算機之一，你只需找到軟件庫就可以選擇任何標準顯示器。

對于其他嵌入式系統(tǒng)，設(shè)計工程師可以使用一些具有圖形功能的有趣微控制器。如果你真的不需要“高性能”，并且你可以使用256色（表1）的QVGA（320 x 240）分辨率，你可以經(jīng)常將顯示內(nèi)存放入片上RAM。而且，您可以使用16位MCU。

顯示類型＆amp; size顏色深度和內(nèi)存要求（以字節(jié)為單位）1位/像素

（單聲道）2位/像素

（4種陰影）4位/像素

（16種陰影）8位/像素

（ 256色）16位/像素

（65K色）WVGA 800x480 7“48，000 96，000 192，000 384，000 768，000 VGA 640x480 5.7”38，400 76，800 153，600 307，200 614，400 WQVGA 480x272 4.3“16，320 32，640 65，280 130，560 261，120 QVGA 320x240 3.2”9，600 19，200 38，400 76，800 153，600 OLED 128x64的常用1“-2.7”1，024 2，048 4，096 8，192 16，384

表1：一些常見的圖形屏幕尺寸。

讓我們看一下具有集成LCD圖形控制器的MCU的幾個很好的例子。

Microchip PIC24

PIC24FJ256DA206（圖1）16位MCU具有三個圖形硬件加速器，便于渲染塊復(fù)制，壓縮數(shù)據(jù)的文本和解包以及顏色查找表。該IC具有256 KB的閃存和96 KB的SRAM。

該芯片還具有增強型并行主端口（EPMP），可根據(jù)需要提供高達16 MB的外部圖形RAM。該器件具有五個定時器，USB v2.0 On-The-Go，UART，SPI和I2C I/O，24通道10位A/D轉(zhuǎn)換和實時時鐘。它被認為是QVGA和WQVGA顯示器成本最低的圖形解決方案之一。

圖1：PIC24提供低成本且易于實現(xiàn)的圖形解決方案。

Fujitsu MB86R01

富士通MB86R01‘Jade’SoC（圖2）采用32位ARM926EJ-S CPU內(nèi)核，配備高性能圖形顯示控制器內(nèi)核，內(nèi)部存儲器頻率為320 MHz，顯示性能足以顯示分辨率高達1024 x 768.它還具有六層疊加窗口顯示，每層有一個alpha平面和恒定的alpha值，以及兩個支持YUV，RGB，ITU656和其他格式的獨立視頻捕獲單元。

Jade針對汽車圖形應(yīng)用，但同樣適用于許多其他高性能應(yīng)用。該器件具有分層總線系統(tǒng)，可將高性能功能（如3D圖形處理）與常規(guī)操作（如低速I/O）隔離開來。 ARM內(nèi)核運行頻率為333 MHz，圖形核心頻率為166 MHz。外部存儲器控制器支持302 MHz DDR2。

該芯片支持兩個視頻輸入（YUV/ITU656或RGB），可以對視頻圖像進行放大和縮小。它還可以支持兩個獨特的顯示器，并具有兩個CAN端口，A/D和D/A轉(zhuǎn)換器，IDE，USB，SPI，F(xiàn)lexRay和Media LB端口。

圖2：富士通的MB86R1通過分層總線系統(tǒng)提供高性能。

Atmel SAM9G

Atmel SAM9G10的ARM926E-J-S內(nèi)核具有DSP擴展和Java加速，運行頻率高達400 MHz。它具有先進的圖形LCD控制器，具有4層疊加和2D加速（畫中畫，alpha混合，縮放，旋轉(zhuǎn)，顏色轉(zhuǎn)換）和10位A/D轉(zhuǎn)換器，支持4線或5線電阻式觸摸屏。該芯片具有64 KB的ROM，32 KB的高速SRAM和32位外部總線存儲器接口，支持DDR2，靜態(tài)存儲器，并具有MLC/SLC NAND閃存電路，ECC高達24位。該器件沒有閃存，但是32 KB的快速ROM和16 KB的SRAM。

SAM9G圖形控制器支持1到24位/像素，可擴展至800 x 600像素，并具有384字節(jié)的異步輸出FIFO。該芯片的10層總線矩陣與2 x 8 DMA通道以及用于通信和接口外設(shè)的專用DMA相結(jié)合，可確保以最小的處理器開銷實現(xiàn)不間斷的數(shù)據(jù)傳輸。

多種通信接口包括支持Conexant SmartDAA線路驅(qū)動器的軟調(diào)制解調(diào)器，HS USB，F(xiàn)S USB主機，10/100以太網(wǎng)MAC，兩個HS SD卡/SDIO/MMC接口，USART，SPI，I2S和TWI。

Atmel的SAM9G45增加了許多功能，包括以太網(wǎng)和LIN端口，A/D轉(zhuǎn)換器，PWM，觸摸屏接口和攝像機視頻輸入。它采用324球TFBGA封裝。

德州儀器（TI）AM3358

德州儀器（TI）Sitara Am3358基于Cortex-A8的SoC針對便攜式導(dǎo)航設(shè)備，手持游戲和教育設(shè)備，家庭和樓宇自動化設(shè)備以及其他需要便攜性或低功耗的設(shè)備消費。它具有觸摸屏控制器用戶界面，3D圖形加速器（每秒2000萬個三角形），LCD顯示控制器和7 mW備用電源。 LCD控制器由兩個獨立的控制器組成，即光柵控制器和LCD接口顯示驅(qū)動器（LIDD）控制器。

光柵控制器處理同步LCD接口。它為無源顯示器提供持續(xù)圖形刷新的時序和數(shù)據(jù)，并支持各種單色和全彩顯示器類型和尺寸。圖形數(shù)據(jù)被處理并存儲在幀緩沖存儲器中，DMA引擎將圖形數(shù)據(jù)提供給光柵引擎，光柵引擎又輸出到外部LCD設(shè)備。

LIDD控制器支持異步LCD接口。它提供控制信號（CS，WE，OE，ALE）和輸出數(shù)據(jù)的全時序可編程性。 LCD控制器的最大分辨率為2048 x 2048像素。最大幀速率由圖像大小和像素時鐘速率組合確定。

該芯片還有一個NEON SIMD協(xié)處理器，帶有糾錯功能的256 KB L2緩存，以及一個DDR/DDR2/DDR3外部存儲器控制器。它還具有加密加速功能。該芯片的外設(shè)包括CAN，千兆以太網(wǎng)雙端口交換機，雙USB + PHY，LPDDR1/DDR2/DDR3，可編程實時單元（PRU），8通道12位A/D轉(zhuǎn)換器，三通道PWM，64-Ch EDMA和RTC。 TI還提供了一個有用的評估模塊，名為TMDXEVM3358（圖3）。

圖3：用于TI Sitara AM3358 MCU的TMDXEVM3358評估模塊。

ARM圖形處理

您可能考慮的另一件事是ARM Mali圖形。目前，這款圖形處理器被用于許多智能手機和平板電腦SOC，例如三星Exynos 4212手機和Galaxy Tab，但它尚未在微控制器中使用 - 請繼續(xù)關(guān)注。顯然，馬里的一個特點是功率非常低，并且根據(jù)所提到的最終產(chǎn)品的圖形質(zhì)量，它的性能也很好。

集成顯示控制器能夠直接驅(qū)動幾乎所有帶有RGB或STN/CSTN接口的LCD顯示器，其中包括各種TFT，STN和一些OLED顯示器。這些功能有效地創(chuàng)建了一個完整的圖形子系統(tǒng)，完全集成在與MCU相同的芯片上，可提供高達640 x 480（VGA）的顯示分辨率。

總結(jié)

LCD接口正在迅速取代傳統(tǒng)LED和分段LCD顯示器，因為設(shè)計人員可以利用它們提供的美學，靈活性和成本優(yōu)勢。因此，隨處可見支持圖形的設(shè)備，包括移動電話，平板電腦，數(shù)字電表，智能遙控器，家用電器和工業(yè)設(shè)備;這個名單幾乎無窮無盡。

正如我們所看到的，16位和32位空間中越來越多的微控制器（MCU）提供可以驅(qū)動相對高分辨率LCD的集成圖形控制器。但是，雖然圖形硬件允許嵌入式MCU呈現(xiàn)引人注目的圖像，但隨附軟件的開發(fā)可能是一項挑戰(zhàn)。幸運的是，許多MCU供應(yīng)商現(xiàn)在可以讓他們的客戶免費訪問強大的圖形庫和/或第三方GUI開發(fā)工具，這將大大簡化您的設(shè)計并加快產(chǎn)品上市時間。請務(wù)必詢問可用的軟件，作為MCU-plus集成圖形控制器選擇過程的一部分。