圖形用戶界面必須在每個系統設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的出現意味著客戶已經或即將問及為什么您的系統沒有花哨的顯示器。因此，設計工程師正在尋找在具有用戶界面的任何設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，特別是復雜的圖形元素，則選擇要小得多，設計也會更復雜。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，設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，你可以經常將顯示內存放入片上RAM。而且，您可以使用16位MCU。

顯示類型＆amp; size顏色深度和內存要求（以字節為單位）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，便于渲染塊復制，壓縮數據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內核，配備高性能圖形顯示控制器內核，內部存儲器頻率為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針對汽車圖形應用，但同樣適用于許多其他高性能應用。該器件具有分層總線系統，可將高性能功能（如3D圖形處理）與常規操作（如低速I/O）隔離開來。 ARM內核運行頻率為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轉換器，IDE，USB，SPI，FlexRay和Media LB端口。

圖2：富士通的MB86R1通過分層總線系統提供高性能。

Atmel SAM9G

Atmel SAM9G10的ARM926E-J-S內核具有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，顏色轉換）和10位A/D轉換器，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的專用DMA相結合，可確保以最小的處理器開銷實現不間斷的數據傳輸。

多種通信接口包括支持Conexant SmartDAA線路驅動器的軟調制解調器，HS USB，FS USB主機，10/100以太網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，包括以太網和LIN端口，A/D轉換器，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針對便攜式導航設備，手持游戲和教育設備，家庭和樓宇自動化設備以及其他需要便攜性或低功耗的設備消費。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圖形刷新的時序和數據，并支持各種單色和全彩顯示器類型和尺寸。圖形數據被處理并存儲在幀緩沖存儲器中，DMA引擎將圖形數據提供給光柵引擎，光柵引擎又輸出到外部LCD設備。

LIDD控制器支持異步LCD接口。它提供控制信號（CS，WE，OE，ALE）和輸出數據的全時序可編程性。 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。該芯片的外設包括CAN，千兆以太網雙端口交換機，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 - 請繼續關注。顯然，馬里的一個特點是功率非常低，并且根據所提到的最終產品的圖形質量，它的性能也很好。

集成顯示控制器能夠直接驅動幾乎所有帶有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。這些功能有效地創建了一個完整的圖形子系統，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

LCD接口正在迅速取代傳統LED和分段LCD顯示器，因為設計人員可以利用它們提供的美學，靈活性和成本優勢。因此，隨處可見支持圖形的設備，包括移動電話，平板電腦，數字電表，智能遙控器，家用電器和工業設備;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呈現引人注目的圖像，但隨附軟件的開發可能是一項挑戰。幸運的是，許多MCU供應商現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開發工具，這將大大簡化您的設計并加快產品上市時間。請務必詢問可用的軟件，作為MCU-plus集成圖形控制器選擇過程的一部分。