基于ARM和_CmOS_的LCD驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

1、第29卷第3期中南民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版V o l .29N o.32010年9月Journal of South 2Central U niversity fo r N ati onalities (N at .Sci .Editi on Sep.2010收稿日期2010204202基于A RM 和C O S 2 的L CD 驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)汪紅,程瀏,柴化倩(中南民族大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院,武漢430074摘要介紹了基于A RM 和C O S 2 的嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)L CD 顯示屏驅(qū)動(dòng)的方法,研究了S 3C 2440a 的L CD 控制寄存器的參數(shù)設(shè)置和L CD 屏的接口電路,結(jié)合C O S 2

2、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)下應(yīng)用程序的開發(fā),實(shí)現(xiàn)了在L CD 屏上的字符顯示.關(guān)鍵詞嵌入式系統(tǒng);高級(jí)精簡(jiǎn)指令運(yùn)算集微處理器;L CD 顯示屏D esign of LCD D r iver Ba sed on AR M and C OS -W ang H ong ,Cheng L iu ,Cha i H uaqian(Co llege of Compu ter Science ,Sou th 2Cen tral U n iversity fo r N ati onality ,W uhan 430074,Ch ina Abstract A m ethod of L CD screen drive is in

3、troduced ,w h ich is based on the A RM and C O S 2 em bedded system .W e test how to configu re the L CD con tro l register of S 3C 2440a and study the in terface circu it of L CD screen .Com b ined w ith the app licati on developm en t of the C O S 2 real 2ti m e operating system ,w e are ab le to

4、disp lay characters on the L CD screen .Keywords em bedded system ;A RM ;L CD screen隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展,嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,在很多應(yīng)用中,都需要友好的人機(jī)界面.傳統(tǒng)的數(shù)碼管或者發(fā)光二極管顯示已經(jīng)不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需求,而L CD 屏由于其功耗低,發(fā)熱少,色彩豐富,纖薄的平板型結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn),越來越多地應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中.S 3C 2440a 是一款以A RM 920T 為內(nèi)核的嵌入式微處理器,它的最高工作頻率達(dá)533M H z ,內(nèi)含3通道的異步串行口,U SB 主、從單元設(shè)備接口,L CD 控制器等

5、眾多片上外設(shè)接口,且具低功耗、高性能,廣泛適用于PDA 、便攜式媒體播放器、手持式導(dǎo)航儀等領(lǐng)域.C O S 2 是一種基于優(yōu)先級(jí)的搶占式的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),其執(zhí)行效率高、占用空間小、實(shí)時(shí)性能優(yōu)良和可擴(kuò)展性強(qiáng),廣泛應(yīng)用于小型控制系統(tǒng)中.本文主要討論的是如何在基于S 3C 2440a 和C O S 2 的嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)L CD 屏的驅(qū)動(dòng).1S 3C 2440a 的L CD 控制器L CD 控制器的主要工作是將系統(tǒng)內(nèi)存中的顯示緩沖區(qū)內(nèi)的圖像數(shù)據(jù),利用DM A 方式傳輸給外部的L CD 顯示屏,實(shí)現(xiàn)圖像的顯示.S 3C 2440a 的L CD 控制器支持3種掃描類型和最大4096色的STN L CD 顯

6、示,支持調(diào)色或無調(diào)色彩色T FT L CD 顯示,最大可支持24bbp 模式下16M 色T FT 顯示,支持多種不同尺寸的液晶屏,如640480,320240,160160等.1.1S 3C 2440a 的L CD 控制器的結(jié)構(gòu)S 3C 2440a 的L CD 控制器由R EGBAN K 、L CDCDM A 、T I M EGEN 等組成,如圖1所示.R EGBAN K 由可編程寄存器組和調(diào)色板存儲(chǔ)器組成,用來產(chǎn)生控制信號(hào).L CDCDM A 是L CD 專用的DM A ,自動(dòng)從幀存儲(chǔ)器傳輸視頻數(shù)據(jù)到L CD 控制器,視頻數(shù)據(jù)不需要經(jīng)過CPU 的累加器中轉(zhuǎn)直接發(fā)送給數(shù)據(jù)端口.T I M EG

7、EN 由可編程邏輯器件組成,產(chǎn)生可編程控制信號(hào)來支持不同類型的L CD 驅(qū)動(dòng)器 .圖1S 3C 2440a 的L CD 控制器結(jié)構(gòu)F ig .1L CD contro ller arch itecture of S 3C 2440a1.2L CD 控制寄存器的配置通過對(duì)R EGBAN K 寄存器組中的L CDCON 1 2 3 4 5寄存器進(jìn)行配置來產(chǎn)生控制信號(hào),L CDCON 1可以對(duì)L CD 的類型、數(shù)據(jù)位數(shù)、是否需要VD EN 輸出及DCL K 進(jìn)行設(shè)置;L CDCON 2主要對(duì)VB PD 、V FPD 、V SPW 進(jìn)行設(shè)置;L CDCON 3及L CDCON 4對(duì)HB PD 、H F

8、PD 、H SPW 進(jìn)行設(shè)置;L CDCON 5用以對(duì)DCL K 、H SYN C 、V SYN C 的極性做設(shè)置.V SYN C 和H SYN C 脈沖與L CDCON 2 3的HO Z VAL 和L I N EVAL 設(shè)置相關(guān),HO Z VAL 和L I N EVAL 的值由L CD 屏的分辨率決定,公式如下:H O ZV A L =(H oriz on ta l d isp lay siz e -1,L IN EV A L =(V ertica l d isp lay siz e - 1.V CL K 的頻率取決于L CDCON 1中CL KVAL的設(shè)置,V CL K 和CL KVAL

9、的關(guān)系如下(CL KVAL的最小值是0:V CL K (H z =H CL K(CL KV A L +12.HCL K 為S 3C 2440a 中PLL 時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào).V SYN C 的頻率即為幀頻,它與L CDCON 12 3 4均有關(guān)1,計(jì)算公式如下:F ram eR a te =1(V S PW +1+(V B PD +1+(L IN EV A L +1+(V F PD +1(H S PW +1+(+1+(+1+(+12(CL KV A L +1(H CL K .2L CD 顯示屏的接口電路從圖1可以看出L CD 控制寄存器的輸出信號(hào)主要有V FRAM E ,VL I N E

10、 ,V CL K ,VM ,VD 23:0等.V FRAM E 是L CD 控制器和L CD 驅(qū)動(dòng)器之間的幀同步信號(hào),L CD 控制器在一個(gè)完整幀顯示完成后立即插入一個(gè)V FRAM E 信號(hào),開始新一幀的顯示.VL I N E 是線同步脈沖信號(hào),將水平線移位寄存器的內(nèi)容傳送給L CD 屏顯示.V CL K 是像素時(shí)鐘信號(hào),VM 是L CD 驅(qū)動(dòng)器的A C 信號(hào).VD 23:0是24位L CD 像素點(diǎn)數(shù)據(jù)輸出端口.L CD 顯示屏的接口電路如圖2所示.L CD 顯示屏接口上的V FRAM E ,VL I N E ,V CL K ,VM ,VD 23:0端口與S 3C 2440a 的L CD 控制

11、器的輸出端口對(duì)應(yīng),而T SXM ,T SY M ,T SXP ,T SYP 是用于觸摸屏的端口 .圖2L CD 顯示屏接口電路F ig .2L CD screen interface circuit26中南民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版第29卷3C O S2 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)C O S2 是一個(gè)開放源碼、可移植、可裁剪、占先式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),其內(nèi)核提供任務(wù)調(diào)度與管理、時(shí)間管理、任務(wù)間同步與通信、內(nèi)存管理和中斷服務(wù)等功能2,將其移植到本系統(tǒng)所使用的S3C2440a上,形成一個(gè)完整的嵌入式系統(tǒng),用以控制L CD屏的輸出.對(duì)于基于A RM和C O S2 的嵌入式系統(tǒng),在應(yīng)用程序中的第一步應(yīng)該是對(duì)目標(biāo)設(shè)備(硬件進(jìn)

12、行初始化,然后是對(duì)移植于其上的操作系統(tǒng)的初始化,接著就開始創(chuàng)建系統(tǒng)的初始任務(wù),所以其M ain(函數(shù)基本組成為:in t M ain(in t argc,char33argvT arget In it(; 初始化目標(biāo)板O S In it(; 初始化C O S2O ST askC reate(M ainT ask,(vo id30, &M ainT askStkM ainT askStkL engh-1,M ainT askP ri o; 創(chuàng)建系統(tǒng)初始任務(wù)O SStart(; 開始任務(wù)retu rn0;在C O S2 系統(tǒng)中,每一個(gè)任務(wù)都是無限的循環(huán),因?yàn)橄到y(tǒng)會(huì)為每一個(gè)任務(wù)提供一個(gè)堆?？臻g,由系

13、統(tǒng)在任務(wù)切換的時(shí)候恢復(fù)上下文,并執(zhí)行一條reti 指令返回.如果允許任務(wù)執(zhí)行到最后,那一般就會(huì)執(zhí)行一條ret指令,這樣很可能會(huì)破壞系統(tǒng)堆?？臻g從而使應(yīng)用程序的執(zhí)行不確定.所以,每一個(gè)任務(wù)都必須被寫成無限循環(huán)的形式.而這并不會(huì)造成程序的死循環(huán),因?yàn)樵谡枷仁綄?shí)時(shí)操作系統(tǒng)中,當(dāng)出現(xiàn)優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)時(shí),會(huì)從當(dāng)前任務(wù)切換到優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)3.任務(wù)的結(jié)構(gòu)一般為:vo id T ask(vo id3p data定義局部變量T i m er In it(; 在優(yōu)先級(jí)最高任務(wù)內(nèi)調(diào)用w h ile(1 應(yīng)用程序代碼O ST i m eD ly(; 可選4驅(qū)動(dòng)L CD屏的設(shè)計(jì)首先設(shè)置L CD屏初始化函數(shù),包括初始化

14、像素輸出端口VD0223,設(shè)置幀緩存的開始地址,設(shè)置lcdcon1,lcdcon2,lcdcon3,lcdcon4,lcdcon5寄存器里的參數(shù):static vo id L cd In it(vo id 端口設(shè)置rL CDCON1=(CL KVAL T FT8 (M VAL U SED7 (35 (121 0;rL CDCON2=(VB PD24 (L I N EVAL T FT14 (V FPD6 (V SPW;rL CDCON3=(HB PD19 (HO Z VAL T FT8 (H FPD;rL CDCON4=(M VAL8 (H SPW;rL CDCON5=(111 (010 (19

15、 (18 (07 (06 (13 (B S W P 1 (HW S W P; 寄存器設(shè)置 地址設(shè)置然后給L CD面板電源使能端口信號(hào),接通電源,并開啟視頻輸出.在輸出視頻信號(hào)之前先將L CD 清屏,清屏也可以看作將顯示屏填充為某一顏色.完成了這一系列初始化和配置之后,開始往L CD屏輸入信號(hào).本系統(tǒng)的目的是在L CD屏上顯示出字符,漢字由1616的點(diǎn)陣顯示,A SC 碼由816的點(diǎn)陣顯示,這些漢字和A SC 碼由字模提取軟件生成字模代碼存放在兩個(gè)數(shù)組中4,只要將字模數(shù)據(jù)寫入屏幕上各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的RAM中即可,代碼的一個(gè)b it對(duì)應(yīng)L CD屏上的一個(gè)點(diǎn),為1時(shí)填充定義的顏色,為0時(shí)不填充保持底色.控制

16、L CD顯示的函數(shù)為:vo id L cd p rin tf(un signed in t x,un signed in t y, un signed in t c,un signed in t bk c,un signed in t st 變量聲明36第3期汪紅,等:基于A RM和C O S2 的L CD驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)w h ile(3p Str!=0 判斷是否為字符if(3p Str0xA0&3(p Str+10xA0 中文輸出L cd H Z(x,y,(3p Str20xA030x0100 +3(p Str+120xA0,c,bk c,st;p Str+;i+;x+=16;else A SC

17、碼輸出L cd A SC (x,y,3p Str,c,bk c,st;x+=8;b reak;p Str+;i+;if(i256b reak;以上L CD顯示函數(shù)定義好之后,需要在系統(tǒng)的m ain task(中定義一個(gè)lcdtask(函數(shù),在此函數(shù)中調(diào)用L cd p rin tf(來執(zhí)行字符顯示功能.L cd p rin tf (的主要代碼如下:vo id lcdtask(vo id3p dataL cd D isp lay(; L CD初始化,包括in it,電源使能,開啟視頻輸出,清屏w h ile(1L cd p rin tf(10,65,R GB(0xFF,0xFF,0xFF,R GB

18、(0x00,0x00,0x00,1,基于A RM和C O S2 ;L cd p rin tf(84,92,R GB(0xFF,0xFF,0xFF,R GB (0x00,0x00,0x00,1,L CD屏輸出字符;O ST i m eD ly(O S T I CKS PER SEC 5;至此,驅(qū)動(dòng)L CD輸出文本的功能全部實(shí)現(xiàn).實(shí)驗(yàn)過程中,可以通過在C O S2 中編寫的應(yīng)用程序,對(duì)S3C2440a的L CD控制寄存器進(jìn)行配置,提取需要的字模代碼在L CD屏上進(jìn)行描點(diǎn),以顯示出所需的文本信息.5結(jié)束語本文通過對(duì)S3C2440a的L CD控制器和L CD顯示屏接口電路的分析,以及對(duì)C O S2 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)下應(yīng)用程序開發(fā)結(jié)構(gòu)的研究,給出了一種加載和調(diào)用字