2021年11月05日 | mini2440裸机之LCD

1、LCD控制器

打开S3C2440数据手册可以看到LCD控制器硬件组成框图如下

2、LCD时序图

对此图做简单描述：LCD控制器主要由REGBANK，LCDCDMA，VIDPRCS，TIMEGEN等寄存器组成，如果不是用的三星的LCD，LPC3600和LCC3600就不用管它，它们专门为三星的LCD设计的。

REGBANK由17个可编程的寄存器和一个256X16调色板内存组成，他们用来配置LCD控制器

LCDCDMA是一个专用的DMA，它能自动将帧内存中的数据传送到LCD驱动器，通过这个DMA通道，数据不需要CPU干涉就能传送到LCD上显示。

VIDPRCS接收来自LCDCDMA的数据，并转换成合适的数据格式再送到LCD驱动器中。

TIMEGEN由可编程的逻辑组成，生成LCD驱动器的控制信号。

我们在LCD上显示的一幅图像称为一帧图像。在LCD上显示一帧图像的原理：从第一行的最左边开始扫描，一行结束后跳到下一行继续扫描。当显示完一幅图像后，从新

第一行接着扫描。扫描的时候就像一个“Z”字形。扫描图像必须在控制信号下进行，下面讲解一下控制信号。在mini2440开发板上用的是W35的TFT屏。TFT屏工作时序如下图所示

对上面对参数解释一下

VSYNC：垂直同步信号

VSPW：表示垂直同步脉冲的宽度，用行数计算

VBPD：表示新一帧图像的开始，垂直同步信号以后无效的行数

VFPD：表示新一帧图像结束后，垂直同步信号以前的无效的行数

HSYNC：水平同步信号，表示新的一行的开始，即跳到最左边开始行的一行数据的扫描。

HSPW：表示水平同步信号的宽度，用VCLK计算

HBPD：表示水平同步信号从开始到一行的有效数据开始之间VCLK的个数

HFPD：表示一行有限数据结束到下一个水平同步信号开始之间VCLK的个数

VCLK：像素时钟信号

VD[23：0]：LCD像素数据输出端口

VDEN：数据使能信号

LEDN：行结束信号

显示图像的时候会看到图像四周有黑色边框，结合时序图解释一下：当我们发出VSYNC信号后，要经过(VSPW+1+VBPD+1)这么长时间，那么这么长时间所扫面的行是无效的，这对应着我们图像的最上边的黑框，接下来是扫描LINEVAL+1行有效数据，最后经过(VFPD+1)个无效行，这对应着图像下面的黑框。对于每一行图像数据，HSYNC信号发出后，经过(HSPW+1+HBPD+1)个无效像素，这对应着我们图像左边黑框，接下来显示HOZVAL+1个有效像素，接着扫描（HFPD+1）个无效像素，这对应着我们图像的右边黑框。

VSYNC信号的出现表示一帧图像的开始，我们把1s内能显示图像的帧数称为显示器频率，也叫做场频率或者垂直频率。显示分辨率又称屏幕分辨率，指显示器屏幕上显示的有效像素点的数目。这是不同的概念。

 3、LCD操作

下面讲解如何操作LCD来显一帧图像：

一个像素点的颜色是由三种颜色（红，绿，蓝）按照一定比例配置得到的，每种颜色由几位二进制来表示，到底是由几位来表示需要我们设置LCD寄存器来配置。LCD支持单色(1BPP)，4级灰度(2BPP)，16级灰度(4BPP)，256级灰度(8BPP)调色板显示模式和16BPP和24BPP的非调色板显示模式。BPP：bit   per   Pixel   即  位/像素。  我们的LCD就是选择的16BPP显示模式，16BPP有两种表示方式，分别为5:5:5:1显示模式和5:6:5显示模式。我的LCD选择的是5:6:5显示模式，5:6:5表示的就是前5位二进制表示的事红色，中间6位表示绿色，最后5位表示的是蓝色。16BPP显示模式图如下所示

我们先了解下有关帧内存的概念，所谓的帧内存就是图像数据的存放地址，我们将图像数据放入到帧内存中，然后自动通过LCDDMA将数据送到LCD上显示。

我们主要要对一下几个寄存器进行操作：LCDCON1，LCDCON2，LCDCON3，LCDCON4，LCDCON5，LCDSADDR1，LCDSADDR2，LCDSADDR3

LCDCON1寄存器如下图所示

第0位是LCD信号输出使能位，[4:1]位是选择BBP模式，[6:5]位是选择显示模式，我们LCD是TFT屏，故此处应该设置为3，[7]用不到暂时不管，[17:8]位用来设置像素信号始终，这个要根据具体的LCD数据手册来设置，[27:18]没用到暂时不管。

LCDCON2寄存器如下图所示 

此处的各参数的含义前面已经解释过了，我们需要查看LCD的数据手册进行设置，其中LINEVAL设置为239，因为我们LCD是320X240的屏

LCDCON3寄存器如下图所示

参考数据手册对上图进行配置，其中HOZVAL为319

LCDCON4寄存器如下图所示

我们只需用到[7:0]位参考数据手册对HSPW进行设置

LCDCON5寄存器如下图所示

第0、1位用来设置数据存储方式，我们ARM上电默认的方式是小端模式，即数据的低位放在低地址处，数据的高位放在高地址处。第3位用来设置给LCD供电，我们LCD有两种供电方式，一种是外接电源，一种是我们io口输出高电平供电，mini2440采用的是io口供电，采用IO供电的好处是当我们不用LCD的时候可以通过软件来设置LCD的开启与关闭。第8、9位是设置信号极性的。所谓信号极性入下图所示

上面一个波形是正极性，下面一个为负极性。参考我们的LCD时序图可以看出，我们在时钟信号的下降沿采集数据，故应该设置为负极性信号，第10位设置为1。第11位用来设置显示模式，我们采用的的是5:6:5模式。谈到数据存储，我们接下来讲一讲帧内存的概念，所谓帧内存就是图像数据在内存中的存储地址，我们将数据存放在帧内存中，然后将帧内存的地址告诉LCD控制器，LCD会自动通过DMA读取数据并显示。因此，我们在编程的时候应该事先声明一个数组用来保存图像数据，然后将内存地址告诉LCd控制器。

下面介绍一下帧内存地址寄存器

【29:21】位用来保存帧内存地址的高9位【30:22】，【20:0】用来保存LCD的帧缓冲区开始地址的【21:1】位

用来保存LCD的帧缓冲区的结束地址的【21:1】位。它的计算方法应经给出来了，LCDBASEL=((the frame end address)>>1)+1=LCDBASEU+(PAGEWID+OFFSIZE)x(LINEVAL+1)

我们用到【10:0】位，这里用来设置视口的宽度，半字位单位，我们一个像素就是半字，LCD的宽度为320个像素，故应该设置为320，其他位置0即可。

下面给出几个例子

1、我们在LCD上显示一个蓝色的点。程序如下：

#include "2440addr.h"

//根据数据手册设置配置参数，W35的屏的收据手册可能参数上有点老了，反正我按照上面的配置就是不对，然后参照开发板自带的程序进行配置

//LCDCON1配置

#define CLKVAL 4

#define BPPMODE 12

#define PNRMODE 3

//LCDCON2配置

#define HEIGHT 240

#define VBPD 10

#define VFPD 4

#define VSPW 1

//LCDCON3,4配置

#define WIDTH 320

#define HBPD 0x44

#define HFPD 0x04

#define HSPW 0x01

//LCDCON5配置

#define FRM565 1

#define INVVCLK 1

#define INVLINE 1

#define INVVFRAME 1

#define PWREN 1

#define BSWP 0

#define HWSWP 1

//此宏定义就是为了获取LCD的帧缓冲区的起始地址的【21:1】位

#define Low21Bits(n) ((n)&0x1fffff)

//声明一个帧内存用于保存帧图像数据

volatile unsigned short Lcd_Buffer[240][320];

//LCD控制寄存器初始化

void Lcd_Init(void)

{

rGPCCON=0xaaaa02a9;

rGPDCON=0xaaaaaaaa;  //先将GPC和GPD的管教配置为LCD下的功能。

rLCDCON1=(CLKVAL<<8)|(PNRMODE<<5)|(BPPMODE<<1);

rLCDCON2=(VBPD<<24)|((HEIGHT-1)<<14)|(VFPD<<6)|(VSPW);

rLCDCON3=(HBPD<<19)|((WIDTH-1)<<8)|(HFPD);

rLCDCON4=HSPW;

rLCDCON5=(FRM565<<11)|(INVVCLK<<10)|(INVLINE<<9)|(INVVFRAME<<8)|(BSWP<<1)|(HWSWP);

rLCDSADDR1=(((unsigned int)Lcd_Buffer>>22)<<21)|Low21Bits((unsigned int)Lcd_Buffer>>1);

rLCDSADDR2=Low21Bits(((unsigned int)Lcd_Buffer+(240*320*2))>>1);

rLCDSADDR3=(0<<11)|(WIDTH);

}

void Lcd_PowerEnable(int powerEnable)

{

    rGPGCON&=~(3<<8)|(2<<8);

    rGPGDAT|=1<<4;

    rLCDCON5&=~(1<<3)|(powerEnable<<3);

}

void PutPixel(unsigned int x,unsigned int y,unsigned short c)

{

    if((x<320)&&(y<240))

        Lcd_Buffer[y][x]=c;

}

void Lcd_ClearScr(unsigned int c)

{

    unsigned int x,y;

    for(y=0;y<240;y++)

    {

        for(x=0;x<320;x++)

        {

            Lcd_Buffer[y][x]=c;

        }

    }

}

int Main()

{

    Lcd_Init();

    Lcd_PowerEnable(1);

    rLCDCON1|=1<<0;

    Lcd_ClearScr(0xffff);

    while(1)

    {

        PutPixel(100,100,569);

    }

    return 0;

}