作为主要人机接口设备之一的显示设备是多数消费类电子系统中不可或缺的重要组成部分。随着液晶显示(LCD)技术的创新及片上系统(SOC)技术的不断发展,嵌入式LCD控制器的设计变得越来越普遍。同时由于消费水平的成熟,人们所关注的已不仅仅是显示设备的技术性能与价格,人们对显示图像的视觉感受已成为选择显示设备的一个重要方面。本文首先介绍了SOC芯片设计方法的发展及特点,其次是给出当今广泛采用的AMBA总线结构的组成和性能,简单阐述了AMBA总线规范。然后文章对LCD控制器IP核所要实现的功能进行了分析和总体描述,并采用自上而下的设计流程对系统功能进行了模块的划分。接着对各个模块进行了结构分析和接口描述,给出了具体的实现代码,同时对代码进行了优化。最后文章给出芯片验证方案及其结果。在此基础上,本文介绍了一种基于AMBA总线的嵌入式LCD控制器的设计。该设计使用面积-帧灰度调制算法以优化STN型LCD屏图像显示质量,该算法不仅能降低芯片面积、功耗和制造成本,而且可提高灰度调制能力,提高灰度级别数,并保持足够的响应速度,消除图像显示中的闪烁、重影等视觉现象;同时本设计采用基于色彩空间变换的原理,通过流水线及高效运算电路等优化方法,实现对原图像的色彩调整以改善视觉感受。由于本课题所设计的是能够嵌入到系统中的软核,故在验证时为尽可能模拟实际的运行环境,本文搭建了一个验证平台用于高效地验证该控制器。该平台基于断言验证并以覆盖率为导向,采用高级验证方法学(AVM)搭建,同时为了更完备地验证设计,系统的配置情况及激励均以随机事件的形式提供给验证系统,所有的验证结果均以报告的形式给出。最后,本文对液晶控制器进行逻辑综合和性能分析,并提出一种双层AMBA总线结构,该总线结构能够有效减少液晶控制器的总线占用率。