S3C2410 TFT LCD顯示原理分析

1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2、LCD控制器

由REGBANK、LCDCDMA、VIDPRCS、TIMEGEN和LPC3600組成。

REGBANK有17個可編程寄存器和256×16的調(diào)色板存儲器,用來設(shè)定LCD控制器。LCDCDMA是一個專用DMA,自動從幀存儲器傳輸視頻數(shù)據(jù)到LCD控制器,用這個特殊的DMA,視頻數(shù)據(jù)可不經(jīng)過CPU干涉就顯示在屏幕上。VIDPRCS接受從LCDCDMA來的視頻數(shù)據(jù)并在將其改變到合適數(shù)據(jù)格式后經(jīng)VD[23:0]將之送到LCD驅(qū)動器,如4/8單掃描或4雙掃描顯示模式。TIMEGEN由可編程邏輯組成,以支持不同LCD驅(qū)動器的接口時序和速率的不同要求。TIMEGEN產(chǎn)生VFRAME、VLINE、VCLK、VM信號等。

數(shù)據(jù)流描述如下:FIFO存儲器位于LCDCDMA。當(dāng)FIFO空或部分空時,LCDCDMA要求從基于突發(fā)傳輸模式的幀存儲器中取來數(shù)據(jù),存入要顯示的圖像數(shù)據(jù),而這個幀存儲器是LCD控制器在RAM中開辟的一片緩沖區(qū)。當(dāng)這個傳輸請求被存儲控制器中的總線仲裁器接收到后,從系統(tǒng)存儲器到內(nèi)部FIFO就會成功傳輸4個字。FIFO的總大小是28個字,其中低位FIFOL是12個字,高位FIFOH是16個字。S3C2410有兩個FIFO來支持雙掃描顯示模式。在單掃描模式下,只使用一個FIFO(FIFOH)。

3、LCD控制器輸出信號分析

VFRAME／VSYNC：LCD控制器和LCD驅(qū)動器之間的幀同步信號。該信號告訴LCD屏新一幀開始了。LCD控制器在一幀顯示完成后立即插入一個VFRAME信號，開始新一幀的顯示。VLINE／HSYNC--LCD控制器和LCD驅(qū)動器之間的行同步脈沖信號。該信號用于LCD驅(qū)動器將水平線(行)移位寄存器的內(nèi)容傳送給LCD屏顯示。LCD控制器在整行數(shù)據(jù)移人LCD驅(qū)動器后，插入一個VLINE信號。VCLK--LCD控制器和LCD驅(qū)動器之間的像素時鐘信號。LCD控制在VCLK的上升沿處送出數(shù)據(jù)，LCD驅(qū)動器在VCLK的下降沿處采樣。VM／VDEN--LCD驅(qū)動器的AC信號。VM信號被LCD驅(qū)動器用于改變行和列的電壓極性，從而控制像素點(diǎn)的顯示。VM信號能夠和每幀同步，也能夠和可變數(shù)據(jù)的VLINE信號同步。VD[23：0]--LCD像素數(shù)據(jù)輸出端口。

4、時序分析

需要注意的是：在幀的領(lǐng)域里，我們所說的周期單位是一行；而在行的時候，我們所說的周期單位是VCLK時鐘周期。

以240*320的屏為例，一個VCLK周期傳輸一組VD信號，從而給一個像素著色。要點(diǎn)亮一行，那么要有240個VCLK周期將240個pixel的VD值輸出，而且這240個周期內(nèi) VDEN應(yīng)該一直是有效的。現(xiàn)在我們的思路從點(diǎn)擴(kuò)展到了行，理想情況下，兩行之間不需要間隔，也就是說這一行結(jié)束馬上傳輸下一行的第一個pixel的 VD。但是這樣做并不好，因?yàn)橐粋€點(diǎn)的偏差會造成滿盤皆輸。因此我們引入了行同步HSYNC信號，也就是說在傳輸完一行的數(shù)據(jù)后，先歇一會兒，等待若干個時鐘（我們稱之為后插入等待周期）；然后我們送一個行同步信號，當(dāng)然這個信號的有效周期數(shù)我們也能控制（我們稱之為同步周期）；之后呢，我們在等一會，讓 LCD驅(qū)動電路準(zhǔn)備好接收，我們在把一行的數(shù)據(jù)發(fā)下去（這個等待時間我們稱之為前插入等待周期）。下圖為證：

從圖中我們可以看到：HSPW+1、HBPD＋1、HFPD+1就是我們分別定義了同步周期、前插入等待周期、后插入等待周期。而HOZVAL＋1則是一行的有效象素數(shù)目。這些都可以在寄存器里面進(jìn)行設(shè)置。說完行與行之間的顯示，我們就可以擴(kuò)展到幀與幀之間的顯示。我們很容易想到，在幀的領(lǐng)域里面也應(yīng)該是類似于行的結(jié)構(gòu)，同樣包含了同步周期、前插入等待周期、后插入等待周期。上圖為證：

經(jīng)過上述的分析，我們可以把TFT LCD的接口歸納到8個參數(shù)上：HSPW、HBPD、HFPD、HOZVAL、VSPW、VBPD、VFPD、LINEVAL。另外，通過上述分析，我們可以看到，顯示一幀圖像總共需要的VCLK周期為：（HSPW＋HBPD＋HFPD＋HOZVAL＋4）*（VSPW＋VBPD＋VFPD＋ LINEVAL＋4），VCLK是可調(diào)的，因此通過選擇適當(dāng)?shù)姆诸l比保證幀率在60Hz左右就可保證液晶的正常工作了。

舉例說明：YFARM9-EDU-1 采用的是Samsung 公司的1 款3.5 寸TFT 真彩LCD 屏，分辨率為240*320，下圖為該屏的時序要求。

于是：

VSPW+1=2 -> VSPW=1 HSPW+1=4 -> HSPW=3

VBPD+1=2 -> VBPD=1 HBPD+1=7 -> HBPW=6

VFPD+1=3 -> VFPD=2 HFPD+1=31 -> HFPD=30

LINVAL+1=320-> LINVAL=319 HOZVAL+1=240-> HOZVAL=239

5、LCD可編程寄存器

5.1、LCDCON1

LINECNT：行計數(shù)器的狀態(tài)位。只讀，不用配置。

CLKVAL：確定VCLK頻率的參數(shù)。公式為VCLK=HCLK／[(CLKVAL+1)×2]，單位為Hz。筆者所用的硬件系統(tǒng)HCLK=100 MHz，640×480的顯示屏需要VCLK=20 MHz，故需配置CLKVAL=1。

MMODE：確定VM的改變速度。在此選擇MMODE=O，為每幀變化模式。PNRMODE：確定掃描方式。選擇PNRMODE=0x3，為TFT LCD面板掃描模式。BPPMODE：確定BPP(每像素位數(shù))模式。在此選擇BPPMODE=0xC，為TFT 16位模式。ENVID：數(shù)據(jù)輸出和邏輯信號使能控制位。選擇ENVID=1，為允許數(shù)據(jù)輸出和邏輯控制。

5.2、LCDCON2

VBPD：確定幀同步信號和幀數(shù)據(jù)傳輸前的一段延遲時間，是幀數(shù)據(jù)傳輸前延遲時間和行同步時鐘間隔寬度的比值。

LINEVAL：確定顯示的垂直方向尺寸。公式：LINEVAL=YSIZE-1=479。

VFPD：確定幀數(shù)據(jù)傳輸完成后到下一幀同步信號到來的一段延遲時間，是幀數(shù)據(jù)傳輸后延遲時間和行同步時鐘間隔寬度的比值。

VSPW：確定幀同步時鐘脈沖寬度，是幀同步信號時鐘寬度和行同步時鐘間隔寬度的比值。

5.3、 LCDCON3

HBPD：確定行同步信號和行數(shù)據(jù)傳輸前的一段延遲時間，描述行數(shù)據(jù)傳輸前延遲時間內(nèi)VCLK脈沖個數(shù)。

HOZAL：確定顯示的水平方向尺寸。公式HOZAL=XSIZE-1。

HFPD：確定行數(shù)據(jù)傳輸完成后到下一行同步信號到來的一段延遲時間，描述行數(shù)據(jù)傳輸后延遲時間內(nèi)VCLK脈沖個數(shù)。

5.4、 LCDCON4寄存器

HSPW：確定行同步時鐘脈沖寬度。描述行同步脈沖寬度時間內(nèi)VCLK脈沖個數(shù)。

5.5、LCDCON5寄存器

VSTATUS：垂直方向狀態(tài)。只讀，不用配置。

HSTATUS：水平方向狀態(tài)。只讀，不用配置。

BPP24BL：確定顯示數(shù)據(jù)存儲格式。此處配置BPP24BL=0x0，為小端模式存放。

FRM565：確定16位數(shù)據(jù)輸出格式。此處配置FRM565=0x1，為5：6：5格式輸出。

INVVCLK：確定VCLK脈沖有效邊沿極性。如INVVCLK=0xl，VCLK上升沿到來時數(shù)據(jù)傳輸開始。

INVVLlNE：確定HSYNC脈沖的極性。

INVVFRAME：確定VSYNC脈沖的極性。

INVVD：確定數(shù)據(jù)輸出的脈沖極性。

INVVDEN：確定VDEN信號極性。

INVPWREN：確定PWREN信號極性。

INVLEND：確定LEND信號極性。

PWREN：PWREN信號輸出允許。

ENLEND：LEND輸出信號允許。

BSWP：字節(jié)交換控制位。如配置BSWP=0x0，禁止字節(jié)交換。

HWSWP：半字交換控制位。如配置HWSWP=0xl，使能半字節(jié)交換。