ARMS3C2410驅(qū)動(dòng)TFT-LCD的研究.

1、ARM S3C2410 驅(qū)動(dòng) TFT-LCD 的研究技術(shù)分類：嵌入式系統(tǒng)| 2008-03-07來(lái)源：電子開發(fā)網(wǎng)|作者：張義磊介紹了 S3C2410 的 LCD 控制器的數(shù)據(jù)和控制管腳，并給出了 LCD 的控制流程和 TFT-LCD 的控制器設(shè)置規(guī)則。參照 TFT-LCD CJM10C0101 的邏輯要求和時(shí)序要求設(shè)計(jì)了其驅(qū)動(dòng)電路，設(shè)置了各主要 LCD 寄存器。開發(fā)了 CJM10C0101 在嵌入式 LINUX 下的顯示驅(qū)動(dòng)程序,并在 CJM10C0101 上顯示了清晰 穩(wěn)定的畫面。實(shí)驗(yàn)表明這套裝置通用性好，能驅(qū)動(dòng)大部分的 TFT-LCD;可移植性強(qiáng)，經(jīng)過(guò)少許 修改即可應(yīng)用在其他嵌入式系統(tǒng)中。

2、它是S3C2410 驅(qū)動(dòng) TFT-LCD 的一套較佳的解決方案。1 引言隨著科技的發(fā)展，ARM 在社會(huì)各個(gè)方面的應(yīng)用越來(lái)越廣。S3C2410 是三星公司生產(chǎn)的基于ARM920T 內(nèi)核的 RISC 微處理器,主頻可達(dá) 203MHz,適用于信息家電、 SmartPhone、Tablet、 手持設(shè)備、移動(dòng)終端等領(lǐng)域。其中，集成的 LCD 控制器具有通用性，可與大多數(shù)的 LCD 顯示模 塊接口。CJM10C0101 是一種用非晶硅 TFT 作為開關(guān)器件的有源矩陣液晶顯示器，該模塊包括TFT-LCD 顯示屏！驅(qū)動(dòng)電路和背光源，其接口為 TTL 電平。分辨率為 640X480 像素，用 18bit 數(shù)據(jù)信

3、號(hào)能顯示 262144 色。6 點(diǎn)視角是最佳視角。在以三星 ARM 芯片 S3C2410 為核心，USB、UART LCD TOUCHPANE 等作為輸入輸出設(shè)備,FLASH 和 SDRAM 作存儲(chǔ)器，加上固化在 FLASH 里面的嵌入式 LINUX 組成的嵌入式系統(tǒng)中，我們致力于使此系統(tǒng)用本國(guó)生產(chǎn)的 TFT-LCD 作顯示輸出，因此研究設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng) CJM10C0101 型26.4cm(10.4in)TFTLCD 的硬件適配電路與嵌入式 LINUX 下的顯示驅(qū)動(dòng)程序。2 S3C2410 LCD 控制器介紹2.1 管腳S3C2410LCD 控制器用于傳輸視頻數(shù)據(jù)和產(chǎn)生必要的控制信號(hào)，像 VFRA

4、MEVLINE、VCLKVM 等等。除了控制信號(hào),S3C2410 還有輸出視頻數(shù)據(jù)的端口VD23:0,如圖 1 示。i- VCUGLCD HCLKi-VLINE/VSYNaCPV- VFRAMESYNCSTV- VM/VDEN/TP:-VD卩3Q謝I 3(2410 1丄1擰制器的外祐淤那謝LEND -LCD-PWRENiLCDVF0 -LCDVH -LCDVF2-SwnSunftS3C241QXLCD控制事將要用到的管腳描述如下：VCLK 像素時(shí)鐘信號(hào)；VD23:0 LCD 象素輸出端口 ;VM/VDEN/TP LCD 驅(qū)動(dòng)器的 AC 偏置信號(hào)（STN）/數(shù)據(jù)使能信號(hào)（TFT）/SECTFT

5、源驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù) 加載脈沖信號(hào)。2.2 寄存器介紹S3C2410 的 LCD 控制寄存器主要有：LCDCON 寄存器、LCDCON 寄存器、LCDCON 寄存器、LCDCON 寄存器和 LCDCON 寄存器等，詳情請(qǐng)見(jiàn)參考文獻(xiàn)1。2.3 控制流程LCD 控制器由 REGBAINKLCDCDMAVIDPRCS TIMEGEN 和 LPC3600 組成（見(jiàn)圖 2）。圖2 S3C2410 LCD控制番的內(nèi)祁方槪附REGBAN 有 17 個(gè)可編程寄存器組和 256X16 的調(diào)色板存儲(chǔ)器，用來(lái)設(shè)定 LCD 控制器。LCDCDM是一個(gè)專用 DMA 自動(dòng)從幀存儲(chǔ)器傳輸視頻數(shù)據(jù)到LCD 控制器，用這個(gè)特殊的 DM

6、A 視頻數(shù)據(jù)可不經(jīng)過(guò) CPU 干涉就顯示在屏幕上。VIDPRC 黴受從 LCDCDM 來(lái)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)VD23:0將之送到 LCD 驅(qū)動(dòng)器，如 4/8 單掃描或 4 雙掃描顯示模式。TIMEGEN可編程邏輯組成，以支持不同 LCD 驅(qū)動(dòng)器的接口時(shí)序和速率的不同要求。TIMEGEN 產(chǎn)生 VFRAME VLINE、VCLK VM 信號(hào)等。數(shù)據(jù)流描述如下:FIFO 存儲(chǔ)器位于 LCDCDMA當(dāng) FIFO 空或部分空時(shí)丄 CDCDMAg 求從基 于突發(fā)傳輸模式的幀存儲(chǔ)器中取來(lái)數(shù)據(jù)，存入要顯示的圖像數(shù)據(jù)，而這個(gè)幀存儲(chǔ)器是 LCD 控制器在 RAM 中開辟的一片緩沖區(qū)。當(dāng)這個(gè)傳

7、輸請(qǐng)求被存儲(chǔ)控制器中的總線仲裁器接收到后，從系統(tǒng)存儲(chǔ)器到內(nèi)部 FIFO 就會(huì)成功傳輸 4 個(gè)字。FIFO 的總大小是 28 個(gè)字,其中低位 FIFOL 是 12 個(gè)字,高位 FIFOH 是 16 個(gè)字。S3C2410 有兩個(gè) FIFO 來(lái)支持雙掃描顯示模式。在單掃描 模式下，只使用一個(gè) FIFO（FIFOH）。2.4 TFT 控制器操作S3C2410 支持 STN-LCD 和 TFT-LCD,這里我們只介紹其對(duì) TFT-LCD 的控制。TIMEGEN 產(chǎn)生 LCD 驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào),如 VSYNC HSYNC VCLK VDEN 和 LEND 等。這些 控制信號(hào)與 REGBAN 寄存器組中的

8、LCDCON1/2/3/4/5 寄存器的配置關(guān)系相當(dāng)密切，基于 LCD 控制寄存器中的這些可編程配置,TIMEGEN 產(chǎn)生可編程控制信號(hào)來(lái)支持不同類型的LCD 驅(qū)動(dòng)器。VSYN(和 HSYN(脈沖的產(chǎn)生依賴于 LCDCON2/3 寄存器的 HOZVA 域和 LINEVAL 域的配置。HOZVAL 和 LINEVAL 的值由 LCD 屏的尺寸決定,如下公式：HOZVAL 水平顯示尺寸-1(1)LINEVAL直顯示尺寸-1(2)VCLK 信號(hào)的頻率取決于 LCDCON 寄存器中的 CLKVAL 域。VCLK 和 CLKVAL 的關(guān)系如下,其中CLKVAL 的最小值是 0:VCLK(Hz)=HCLK

9、/(CLKVAL+1)X2(3)幀頻率是 VSYNC 言號(hào)的頻率,它與 LCDCON 和 LCDCON2/3/4 寄存器的 VSYNCVBPDVFPDLINEVAL、HSYNC HBPD HFPD HOZVA1 和 CLKVAL 都有關(guān)系。大多數(shù) LCD 驅(qū)動(dòng) 器都需要與顯 示器相匹配的幀頻率，幀頻率計(jì)算公式如下：FrameRate=1/(VSPW+1)+(VBPD+1)+(LINEVAL+1)+(VFPD+1)X(HSPW+1)+(HBPD+1)+(HFPD+1)+(HOZVAL+1)X2X(CLKVAL+1)/(HCLK)(4)參照 CJM10C0101 的參數(shù)和公式、(2),可得出 HO

10、ZVAL=639;LINEVAL=479 其余主要 寄存器的值在下面給出。3 CJM10C0101 的邏輯、時(shí)序要求2各時(shí)間參數(shù)見(jiàn)表 1。表1時(shí)間巻數(shù)Tubrl I I inn1pjjrjmrl rrs夢(mèng)數(shù)花兮數(shù)a單位幀周期h6. 7lli墓宜顯示時(shí)間r：4S0 x門p300* J.31.7HP-i水平顯示時(shí)間GH30甘久圖jn廠tri廠irmLTLTL計(jì)水平握示時(shí)聞 二g nnnnKhnnnn伽RimnmimjimumnwEmTTT伽：逐EHAHR5 ROGMJOD5 3Q充為 18 根作 CJM10C0101 的數(shù)據(jù)輸入線,即 RB 信號(hào)的最低兩位共用一根數(shù)據(jù)線。CJM10C0101要求其

11、電源電壓 Vdd 典型值為 5V,并且 LCD 數(shù)據(jù)和控制信號(hào)的高電平輸入電壓V 在 3.5V,Vdd范圍內(nèi),低電平輸入電壓Vi在0,1.5V范圍內(nèi),故用 4 片 74LVC4245 進(jìn)行 35V 的邏輯電平 轉(zhuǎn)換,具體電路如圖 4。同時(shí)考慮到通用性，使 74LVC4245 的電源為 3V/5V 可選,這樣也能驅(qū) 動(dòng) 3V 邏輯電平的TFT-LCB悵4 CJM 10C0101妝動(dòng)電阿5 嵌入式 Linux 下驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)FrameBuffer 是出現(xiàn)在 Linux2.2.xx 內(nèi)核當(dāng)中的一種驅(qū)動(dòng)程序接口，對(duì)應(yīng)的源文件在linux/drivers/video/ 目錄下，總的抽象設(shè)備文件為 fb

12、con.c。這種接口將顯示設(shè)備抽象為 幀緩沖區(qū)。用戶可以將它看成是顯示內(nèi)存的一個(gè)映像。在使用幀緩沖時(shí),Linux 是將顯卡置于圖形模式下的。我們根據(jù)以上對(duì) LCD 各主要寄存器設(shè)置的分析得出的結(jié)果，開發(fā)了基于 FrameBuffer 機(jī) 制的S3C2410fb 驅(qū)動(dòng)程序。下面是經(jīng)過(guò)調(diào)試成功的部分代碼，作用是對(duì)顯示屏幕初始化和設(shè)置 LCD 控制寄存器的值。/*s3c2410fb.c*/#ifdef CONFIG-S3C2410-SMDKstatIC struct s3c2410fb-mach-i nfo xxx-st n-in fo-i nitdATA=pixclock:174757,bpp:1

13、6,#ifdef CONFIG-FB-S3C241O-EMUL/ 顯示屏幕初始化xres:96,#elsexres:640,#en difyres:480, hsyn c-le n: 5, vsyn c2le n: 1, left-marg in: 7, upper-marg in: 1,right-marg in: 3, lower-margi n: 3,CD(7=iFromS3C241OVDflfrVDJ9- U t. .74LVC4245OLVDfr-60LVD(7*l!iLVDI2-17 -LVM f LVCLKToTFT LCDVMVCLKsync: 0, cmap-static:

14、1,reg:/設(shè)置 LCD 控制寄存器的值lcdco n1:LCD1-BPP-16T|LCD1-PNR-TFT|LCD1-CLKVAL(1),lcdco n2:LCD2-VBPD(37)|LCD2-VFPD(4)|LCD2-VSPW(1),lcdco n3:LCD3-HBPD(100)|LCD3-HFPD(47),lcdco n4:LCD4-HSPW(10)|LCD4-MVAL(13),lcdco n5:LCD5-FRM565|LCD5-HWSWP|LCD5-PWREN,;#en dif6 結(jié)果經(jīng)過(guò)硬件方面的調(diào)試修改，在 S3C2410 開發(fā)板的 VCLK 和 VM 腳成功得到了 CJM10C

15、0101 所需的時(shí)鐘信號(hào)和復(fù)合控制信號(hào),見(jiàn)圖 5,6,7 和 8;在軟件方面修改了 S3C2410 的驅(qū)動(dòng)程序，經(jīng)編譯整個(gè)系統(tǒng)后再重新寫到Flash 中,重啟后能正確顯示原系統(tǒng)的靜態(tài)啟動(dòng)畫面，并且畫面清晰穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期的效果。這套裝置可用在工業(yè)控制和車載通信等領(lǐng)域作顯示輸出設(shè) 備,再加上適當(dāng)?shù)挠|摸屏可組成方便可靠的輸入輸出設(shè)備。圖 5 VCLK 波形(tc=1/25.28MHz=39.56ns)圖 8 VM 波形(t1-t2=1.432ms)參考文獻(xiàn)：1Sams un gElectro nICs.Users Ma nual S3C2410X 32-Bit RISCMicroprocessorZ.2003.372-413.圖 6 VM 波形(t1=16.6ms)2吉林彩晶數(shù)碼高科顯示器有限公司 .TFT-LCD 模塊產(chǎn)品說(shuō)明書 CJM10C0101Z.2000