基于PXA270的电子纸显示系统

文章摘要：核心处理器PXA270的设计处理器部分的硬件构成如图2所示，是由嵌入式处理器XScale PXA270(主频520MHz)、SDRAM(64Mbyte，由2片16位的SDRAM芯片HY57V561620FTP-H组成32位接口)、FLASH(32Mbyte Nor-Flash，由2片Intel E28F128J3A组成32位接口)、电源管理部分(采用MAX1586CETM，Maxim的PMIC)及晶振复位逻辑电路等Marvell的嵌入式处理器PXA270,其核心是采用XScale架构,拥有高性能、低功耗的多媒体加速能力，能够很好的支持MPEG4和MP3解码;通过结合Quick Capture技

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　　核心处理器PXA270的设计

　　处理器部分的硬件构成如图2所示，是由嵌入式处理器XScale PXA270(主频520MHz)、SDRAM(64Mbyte，由2片16位的SDRAM芯片HY57V561620FTP-H组成32位接口)、FLASH(32Mbyte Nor-Flash，由2片Intel E28F128J3A组成32位接口)、电源管理部分(采用MAX1586CETM，Maxim的PMIC)及晶振复位逻辑电路等Marvell的嵌入式处理器PXA270,其核心是采用XScale架构,拥有高性能、低功耗的多媒体加速能力，能够很好的支持MPEG4和MP3解码;通过结合Quick Capture技术，它可以支持高达400万像素的摄像头;它内建256K字节的SRAM，支持英特尔StrataFlash内存;SpeedStep省电技术;支持Baseband接口、USB on-the-go(OTG)。

图2  XScale PXA270硬件结构图

　　SDRAM部分由2片16位的SDRAM芯片HY57V561620FTP-H组成32位接口，作为系统动态存储器。HY57V561620FTP-H是4 Banks X 4M X 16Bit Synchronous DRAM,故采用数据线MD<31:0>、地址线MD<24:10>、SDRAM数据屏蔽线DQM<3:0>、片选信号nSDCS0、SDRAM行地址使能nSDRAS、SDRAM列地址使能nSDCAS、写使能nWE、SDRAM时钟信号SDCLK1、SDRAM时钟使能SDCKE等。

　　Nor Flash静态存储部分采用2片16M容量的Nor Flash E28F320J3A-110构成，主要存储启动引导bootloader、操作系统以及用户的应用程序。采用数据线MD<31:0>、地址线MD<24:2>、片选信号nCS0、写使能nWE、读使能nOE，RP#引脚(RESET/POWER-DOWN)接PXA270的nRESET_OUT引脚等。

　　PXA270的电源管理部分比较复杂，所需要的电压值比较多，本系统设计采用MAXIM公司的MAX1586CETM电源管理芯片，其是一款高效、低IQ、具有动态内核的电源管理IC(PMIC)，针对XScale处理器进行了优化的电源管理IC，尤其适用于XScale微处理器设备，包括第三代智能手机、PDA、互联网设备及其他需要超强计算和多媒体处理能力的低功耗移动设备。MAX1586CETM芯片采用+5V电压输入，集成了7路高性能、低工作电流的电源以及监测和动态电压管理功能。稳压器输出包括3个降压型DC-DC输出、3个线性稳压器和一个常开电源输出。DC-DC转换器输出可为I/O、DRAM、CPU内核供电。I/O电源预置为3.3V，DRAM电源预置为2.5V，可通过外部电阻进行调节。CPU内核电源可通过串口编程，可输出0.9A电流。线性稳压输出为SRAM、PLL、USIM供电。

　　PXA270的上电复位过程需要特定的时序，详细可参照参考文献1。

　　电子纸驱动部分设计

　　显示控制器Apollo芯片是NXP公司开发的一种TFT(thin film transistor，薄膜晶体管)主动矩阵(active matrix)电泳(Electrophoretic)显示的显示控制器，是电泳显示参考系统电子设计的一部分。Apollo芯片适合800 X 600像素，支持1-bit和2-bit显示。屏幕高宽比(aspect ratio)为4：3，同时驱动源极驱动(source driver)和栅极驱动(gate driver);支持握手协议的8位并行双向异步数据总线接口，主接口最大通信速率是10Mbytes/s。

　　外部SRAM存储器存储显示数据，查询外部查询表(Look-Up-Table)组成需要显示的波形产生显示的图片，查询表存储在外部flash ROM存储器中。该芯片的主要特点还包括：使用双时钟频率降低功耗(33MHz和70kHz)、两种低功耗模式(Sleep和Standby)、内嵌方向旋转缓冲器、黑色和白色或者4级灰度模式、支持两顶点表示的矩形区域的局部写操作、温度传感器使用I2C主接口。电子纸驱动部分的硬件组成如图3所示。

图3 电子纸驱动部分硬件结构图

　　APOLLO驱动电子纸显示的操作流程如图4所示。电子纸的显示依据是要显示的图片与当前显示图片相比较，得出其差值，再根据当前温度查询对应的数据表格，依相应数据输出驱动。因此在上电后需对电子纸进行显示初始化，这样后续的图片显示就有较好的基准值。显示初始化后RAM1数据全置为1，第一幅图片数据存于RAM2，显示第一幅图片时将RAM2与RAM1进行比对，查表显示输出;第二幅图片数据存于RAM1，显示第二幅图片时将RAM1与RAM2(存储当前图片)进行比对，查表显示输出，RAM1即存储当前图片;下一幅要显示的图片存储于RAM2中，依次类推，循环执行即可输出要显示的画面。

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