JZ2440 LCD学习笔记

裸机系列代码地址：链接：http://pan.baidu.com/s/1pLHOd0v 密码：4x5s

S3C2440支持STN、TFT、SEC TFT三种类型的LCD显示器

TFT LCD的TTL信号
VSYNC      :垂直同步信号
HSYNC      :水平同步信号
HCLK       :像素时钟信号
VD[23:0]   :数据信号
LEND       :行结束信号
PWREN      :电源开关信号

S3C2440 LCD控制器的内部结构如下图

REGBANK时LCD控制器的寄存器组，含有17个寄存器及一块256*16的调色板，用来设置各项参数。
LCDCDMA是LCD控制器专用的DMA通道，可以自动的从系统总线上取得图像数据，使得图像显示无需CPU干涉。
VIDPRCS将LCDCDMA中的数据合成特定的格式（比如四位单扫），然后从VD[23:0]发给LCD屏
TIMEGEN和LPC3600负责产生LCD屏所需的控制器时序，如VSYNC,HSYNC,VCLK,VDEN，然后从VIDEO MUX发送给LCD屏

先来看一看TFT LCD空控制器的时序图
VSYNC信号有效时，表示一帧数据的开始，从图中可也看出在低电平时才能发送数据
VSPW表示VSYNC信号的脉冲宽度为(VSPW+1)个HSYNC信号周期，经过这个脉冲信号后，第一行的HSYNC信号才会出现，（高电平期间的HSYNC信号无效）
VBPD:在HSYNC行信号开始之后，还要经过（VBPD+1）个HSYNC信号周期，有效的行数据才会出现
最后是(VFPD+1)个无效的行，完整的一帧才结束，接下来开始下一帧的传输
现在深入到一行中像素的数据的传输过程
HSYNC信号有效时（在每一帧数据的开始和结束都有若干无效的HSYNC信号），表示一行数据的开始
HSPW表示HSYNC信号的脉冲宽度为（HSPW+1）个VCLK信号，在脉冲高电平期间这些VLCK信号无效
HBPD:表示HSYNC信号之后还要经历（HBPD+1）个无效的VCLK信号周期，有效的像素数据才会出现
最后是(HFPD+1)个无效的像素，完整的一行才结束

下面看一看64K(16BPP)色下的内存位置与像素位置的关系图

LCD控制器中的REGBANK的17个寄存器可以分为6类，在一般应用中我们只需用到三类共9个寄存器
（1）用于选择LCD类型，设置各类控制信号的时间特性等 LCDCON1~LCDCON5
LCDCON1寄存器格式：
[27:18]:只读，没输出一个有效行其值减一，从LINEVAL减到0
[17：8]:用于设置像素时钟VCLK
[7]:设置VM信号的反转效率，用于STN LCD，在TFT LCD中此位不用
[6：5]:设置LCD类型，对于TFT LCD，设为0b11
[4:1]:设置BPP，对于TFT LCD: 
0b1000=1bpp
0b1001=2bpp
0b1010=4bpp
0b1011=8bpp
0b1100=16bpp
0b1101=24bpp
[0]:LCD信号输出使能位，0=禁止，1=使能，在设置好相应寄存器后，此位必须设为1

LCDCON2寄存器格式
[31：24]:VBPD
[23：14]:LINEVAL
[13：6]:VFPD
[5：0]:VSPW

LCDCON3
[25：19]:HBPD
[18：8]:HOZVAL
[7：0]:HFPD

LCDCON4
[7：0]:HSPW

LCDCON5
[16：15]:VSTATUS,只读
[14：13]:HSTATUS,只读
[12]:BPP24L，设置24BPP时，一个4字节中哪三个字节有效
[11]:FRM565，设置TFT LCD为16BPP时，使用的数据格式 ，0=5:5:5:1， 1=5:6:5
[10]:设置VCLK信号的有效沿极性，一般不需设置，采用默认即可
[9：4]:相关信号的极性
[3]:PWREN,LCD_PRREN信号输出使能
[2]:ENLEND,LEND信号输出使能
[1]：HSWP,字节交换使能
[0]:HWSWP,半字交换使能

（2）帧内存地址寄存器 LCDADDR1~LCDADDR3
帧内存可以很大，而真正要显示的区域被称为视口，它处于帧内存内，这3个寄存器用于帧内存的起始地址，定位
视口在帧内存中的位置

LCDADDR1
[29：21]:LCDBANK，用于保存帧内存起始地址A[30：22],帧内存起始地址必须为4MB对齐
[20：0]:LCDBASEU，对于TFT LCD，用来保存视口所对应的内存起始地址A[21：1],这块内存也称为LCD帧缓冲区

LCDADDR2
[20：0]:对于TFT LCD,用来保存LCD的帧缓冲区的结束地址A[21：1]

LCDADDR3
[21:11]:OFFSIZE,表示上一行最后一个数据与下一行第一个数据间地址差值的一半，即以半字为单位的地址差
0=两行数据紧挨着，1=两行数据之间相隔两个字节，2=4个字节，依次类推
[10：0]PAGEWIDTH,视口的宽度，以半字为单位。
注意：LCDADDR3寄存器只有在LCDCON1[0]=0时才可以设置，所以LCDCON[0]应该先设为0，最后再设为1

（3）临时调色板寄存器TPAL
如果要输出一帧单色的图像，可以在TPAL寄存器中设定这个颜色值，然后使能TPAL寄存器，这种方法可以避免修改整个调色板或缓冲区
[24]:TPALEN，调色板寄存器使能位

[23：0]:TPALVAL,颜色值

LCD编程注意事项：

1、必须打开LCD背光电路，否则，LCD不会亮

2、在写LCDADDR3之前必须使得LCDCON1[0]=0，而相关寄存器全部设置好之后LCDCON1[0]=1

3、别忘记将S3C2440相应引脚设为为LCD使用

4、设置LCD_PWREN有效，它用于打开LCD的电源

5、程序中应该设置一个死循环，否则程序会一闪而过

下面是一个LCD的实例 

Makefile文件

objs := head.o init.o  main.olcd.bin: $(objs)arm-linux-ld -Tlcd.lds -o lcd_elf $^arm-linux-objcopy -O binary -S lcd_elf $@arm-linux-objdump -D -m arm lcd_elf > lcd.dis%.o:%.carm-linux-gcc -Wall -O2 -c -o $@ $<%.o:%.Sarm-linux-gcc -Wall -O2 -c -o $@ $<clean:rm -f lcd.bin lcd_elf lcd.dis *.o

链接文件lcd.lds

SECTIONS {    . = 0x30000000;    .text          :   { *(.text) }    .rodata ALIGN(4) : {*(.rodata)}     .data ALIGN(4) : { *(.data) }    .bss ALIGN(4)  : { *(.bss)  *(COMMON) }}

head.S文件

 .extern     main.text .global _start _start:Reset:                      ldr sp, =4096           /*设置C函数的栈*/    bl  disable_watch_dog   /*关看门狗*/    bl  clock_init          /*初始化时钟FCLK:HCLK:PCLK=200MHZ:100MHZ:50MHZ*/    bl  memsetup            /*存储控制器初始化，使得SDRAM可用*/    bl  copy_steppingstone_to_sdram     /*将代码复制到SDRAM中*/    ldr pc, =on_sdram                   /*地址相关代码，从这里开始，代码跳到SDRAM中运行*/on_sdram:    ldr sp, =0x34000000     /*重新设置C函数堆栈*/    ldr lr, =halt_loop         ldr pc, =main           /*跳转到main函数中执行*/halt_loop:    b   halt_loop

init.c文件

#include "s3c2440.h" void disable_watch_dog(void);void clock_init(void);void memsetup(void);void copy_steppingstone_to_sdram(void);/* * 关闭WATCHDOG，否则CPU会不断重启 */void disable_watch_dog(void){    WTCON = 0;  // 关闭WATCHDOG很简单，往这个寄存器写0即可}#define S3C2410_MPLL_200MHZ     ((0x5c<<12)|(0x04<<4)|(0x00))#define S3C2440_MPLL_200MHZ     ((0x5c<<12)|(0x01<<4)|(0x02))/* * 对于MPLLCON寄存器，[19:12]为MDIV，[9:4]为PDIV，[1:0]为SDIV * 有如下计算公式： *  S3C2410: MPLL(FCLK) = (m * Fin)/(p * 2^s) *  S3C2440: MPLL(FCLK) = (2 * m * Fin)/(p * 2^s) *  其中: m = MDIV + 8, p = PDIV + 2, s = SDIV * 对于本开发板，Fin = 12MHz * 设置CLKDIVN，令分频比为：FCLK:HCLK:PCLK=1:2:4， * FCLK=200MHz,HCLK=100MHz,PCLK=50MHz */void clock_init(void){    // LOCKTIME = 0x00ffffff;   // 使用默认值即可    CLKDIVN  = 0x03;            // FCLK:HCLK:PCLK=1:2:4, HDIVN=1,PDIVN=1    /* 如果HDIVN非0，CPU的总线模式应该从“fast bus mode”变为“asynchronous bus mode” */__asm__(    "mrc    p15, 0, r1, c1, c0, 0\n"        /* 读出控制寄存器 */     "orr    r1, r1, #0xc0000000\n"          /* 设置为“asynchronous bus mode” */    "mcr    p15, 0, r1, c1, c0, 0\n"        /* 写入控制寄存器 */    );     MPLLCON = S3C2440_MPLL_200MHZ;  /* 现在，FCLK=200MHz,HCLK=100MHz,PCLK=50MHz */    }/* * 设置存储控制器以使用SDRAM */void memsetup(void){    volatile unsigned long *p = (volatile unsigned long *)MEM_CTL_BASE;    /* 这个函数之所以这样赋值，而不是像前面的实验(比如mmu实验)那样将配置值     * 写在数组中，是因为要生成”位置无关的代码”，使得这个函数可以在被复制到     * SDRAM之前就可以在steppingstone中运行     */    /* 存储控制器13个寄存器的值 */    p[0] = 0x22011110;     //BWSCON    p[1] = 0x00000700;     //BANKCON0    p[2] = 0x00000700;     //BANKCON1    p[3] = 0x00000700;     //BANKCON2    p[4] = 0x00000700;     //BANKCON3      p[5] = 0x00000700;     //BANKCON4    p[6] = 0x00000700;     //BANKCON5    p[7] = 0x00018005;     //BANKCON6    p[8] = 0x00018005;     //BANKCON7                                             p[9]  = 0x008C04F4;    p[10] = 0x000000B1;     //BANKSIZE    p[11] = 0x00000030;     //MRSRB6    p[12] = 0x00000030;     //MRSRB7}void copy_steppingstone_to_sdram(void){    unsigned int *pdwSrc  = (unsigned int *)0;    unsigned int *pdwDest = (unsigned int *)0x30000000;        while (pdwSrc < (unsigned int *)4096)    {        *pdwDest = *pdwSrc;        pdwDest++;        pdwSrc++;    }}

main.c文件

#include "s3c2440.h"#defineGLOBAL_CLK1#define LOWER21BITS(n)  ((n) & 0x1fffff)#define BPPMODE_16BPP   0xC#define LCDTYPE_TFT     0x3#define ENVID_DISABLE   0#define FORMAT8BPP_565  1#define VSYNC_INV       1#define HWSWP           1#define HSYNC_INV       1#define LCDFRAMEBUFFER 0x30400000#defineUINT32unsigned int#defineUINT16unsigned short#defineUINT8unsigned charunsigned int fb_base_addr;unsigned int bpp;unsigned int xsize;unsigned int ysize;#define GPB0_MSK    (3<<(0*2))#define GPB0_out    (1<<(0*2))/*演示函数*/void delay(int times){    int i,j;    for(i=0;i<times;i++)       for(j=0;j<400;j++);}void PutPixel(UINT32 x, UINT32 y, UINT32 color){       UINT8 red,green,blue;UINT16 *addr = (UINT16 *)fb_base_addr + (y * xsize + x);            red   = (color >> 19) & 0x1f;            green = (color >> 10) & 0x3f;            blue  = (color >>  3) & 0x1f;            color = (red << 11) | (green << 5) | blue; // 格式5:6:5            *addr = (UINT16) color;            }void DrawLine(int x1,int y1,int x2,int y2,int color){    int dx,dy,e;    dx=x2-x1;     dy=y2-y1;        if(dx>=0)    {        if(dy >= 0) // dy>=0        {            if(dx>=dy) // 1/8 octant            {                e=dy-dx/2;                while(x1<=x2)                {                    PutPixel(x1,y1,color);                    if(e>0){y1+=1;e-=dx;}                       x1+=1;                    e+=dy;                }            }            else        // 2/8 octant            {                e=dx-dy/2;                while(y1<=y2)                {                    PutPixel(x1,y1,color);                    if(e>0){x1+=1;e-=dy;}                       y1+=1;                    e+=dx;                }            }        }        else           // dy<0        {            dy=-dy;   // dy=abs(dy)            if(dx>=dy) // 8/8 octant            {                e=dy-dx/2;                while(x1<=x2)                {                    PutPixel(x1,y1,color);                    if(e>0){y1-=1;e-=dx;}                       x1+=1;                    e+=dy;                }            }            else        // 7/8 octant            {                e=dx-dy/2;                while(y1>=y2)                {                    PutPixel(x1,y1,color);                    if(e>0){x1+=1;e-=dy;}                       y1-=1;                    e+=dx;                }            }        }       }    else //dx<0    {        dx=-dx;     //dx=abs(dx)        if(dy >= 0) // dy>=0        {            if(dx>=dy) // 4/8 octant            {                e=dy-dx/2;                while(x1>=x2)                {                    PutPixel(x1,y1,color);                    if(e>0){y1+=1;e-=dx;}                       x1-=1;                    e+=dy;                }            }            else        // 3/8 octant            {                e=dx-dy/2;                while(y1<=y2)                {                    PutPixel(x1,y1,color);                    if(e>0){x1-=1;e-=dy;}                       y1+=1;                    e+=dx;                }            }        }        else           // dy<0        {            dy=-dy;   // dy=abs(dy)            if(dx>=dy) // 5/8 octant            {                e=dy-dx/2;                while(x1>=x2)                {                    PutPixel(x1,y1,color);                    if(e>0){y1-=1;e-=dx;}                       x1-=1;                    e+=dy;                }            }            else        // 6/8 octant            {                e=dx-dy/2;                while(y1>=y2)                {                    PutPixel(x1,y1,color);                    if(e>0){x1-=1;e-=dy;}                       y1-=1;                    e+=dx;                }            }        }       }}void ClearScr(UINT32 color){       UINT32 x,y;        for (y = 0; y < ysize; y++)        for (x = 0; x < xsize; x++)            PutPixel(x, y, color);}/*LCD开关*/void Lcd_EnvidOnOff(int onoff){    if (onoff == 1)    {        LCDCON1 |= 1;         // ENVID ONGPBDAT |= (1<<0);// Power on    }    else    {        LCDCON1 &= 0x3fffe;  // ENVID Off    GPBDAT &= ~(1<<0); // Power off    }}  /*端口初始化*/void Lcd_Port_Init(void){    GPCUP   = 0xffffffff;   // 禁止内部上拉    GPCCON  = 0xaaaaaaaa;   // GPIO管脚用于VD[7:0],LCDVF[2:0],VM,VFRAME,VLINE,VCLK,LEND     GPDUP   = 0xffffffff;   // 禁止内部上拉    GPDCON  = 0xaaaaaaaa;   // GPIO管脚用于VD[23:8]      GPBCON &= ~(GPB0_MSK);  /*下面三行打开LCD背光驱动电路*/    GPBCON |= GPB0_out;    GPBDAT &= ~(1<<0);}void Tft_Lcd_Init(void){/*          * 设置LCD控制器的控制寄存器LCDCON1~5         * 1. LCDCON1:         *    设置VCLK的频率：VCLK(Hz) = HCLK/[(CLKVAL+1)x2]         *    选择LCD类型: TFT LCD            *    设置显示模式: 16BPP         *    先禁止LCD信号输出         * 2. LCDCON2/3/4:         *    设置控制信号的时间参数         *    设置分辨率，即行数及列数         * 现在，可以根据公式计算出显示器的频率：         * 当HCLK=100MHz时，         * Frame Rate = 1/[{(VSPW+1)+(VBPD+1)+(LIINEVAL+1)+(VFPD+1)}x         *              {(HSPW+1)+(HBPD+1)+(HFPD+1)+(HOZVAL+1)}x         *              {2x(CLKVAL+1)/(HCLK)}]         *            = 60Hz         * 3. LCDCON5:         *    设置显示模式为16BPP时的数据格式: 5:6:5         *    设置HSYNC、VSYNC脉冲的极性(这需要参考具体LCD的接口信号): 反转         *    半字(2字节)交换使能         */        LCDCON1 = (4<<8) | (LCDTYPE_TFT<<5) | \                  (BPPMODE_16BPP<<1) | (ENVID_DISABLE<<0);        LCDCON2 = (1<<24) | (271<<14) | \                  (1<<6) | (9);        LCDCON3 = (1<<19) | (479<<8) | (1);        LCDCON4 = 40;        LCDCON5 = (1<<11) | (1 << 9) | (1 << 8) | (1 << 3) | (0<<1)|(1 << 0);        /*         * 设置LCD控制器的地址寄存器LCDSADDR1~3         * 帧内存与视口(view point)完全吻合，         * 图像数据格式如下：         *         |----PAGEWIDTH----|         *    y/x  0   1   2       239         *     0   rgb rgb rgb ... rgb         *     1   rgb rgb rgb ... rgb         * 1. LCDSADDR1:         *    设置LCDBANK、LCDBASEU         * 2. LCDSADDR2:         *    设置LCDBASEL: 帧缓冲区的结束地址A[21:1]         * 3. LCDSADDR3:         *    OFFSIZE等于0，PAGEWIDTH等于(240*2/2)         */        LCDSADDR1 = ((LCDFRAMEBUFFER>>22)<<21) | LOWER21BITS(LCDFRAMEBUFFER>>1);        LCDSADDR2 = LOWER21BITS((LCDFRAMEBUFFER+ \                    (480)*(272)*2)>>1);        LCDSADDR3 = (0<<11) | (480*2/2);        /* 禁止临时调色板寄存器 */        TPAL = 0;fb_base_addr = LCDFRAMEBUFFER;        bpp = 8;        xsize = 480;        ysize = 272;}void Lcd_PowerEnable(int invpwren, int pwren){         LCDCON5 = (LCDCON5 & (~(1<<5))) | (invpwren<<5);  // 设置LCD_PWREN的极性: 正常/反转    LCDCON5 = (LCDCON5 & (~(1<<3))) | (pwren<<3);     // 设置是否输出LCD_PWREN}    /*主函数*/int main(void){    Lcd_Port_Init();                     // 设置LCD引脚，打开背光电路    Tft_Lcd_Init();                      // 初始化LCD控制器    Lcd_PowerEnable(0, 1);               // 设置LCD_PWREN有效，它用于打开LCD的电源    Lcd_EnvidOnOff(1);                   // LCD信号输出使能，LCDCON1[0]=0，才可写LCDADDR2，写完LCDADDR2应使能LCD信号输出ClearScr(0x0);                       // 清屏，黑色DrawLine(0  , 0  , 479, 0  , 0xff0000);    // 红色    DrawLine(0  , 0  , 0  , 271, 0x00ff00);    // 绿色    DrawLine(479, 0  , 479, 271, 0x0000ff);    // 蓝色    DrawLine(0  , 271, 479, 271, 0xffffff);    // 白色    DrawLine(0  , 0  , 479, 271, 0xffff00);    // 黄色    DrawLine(479, 0  , 0  , 271, 0x8000ff);    // 紫色    DrawLine(240, 0  , 240, 271, 0xe6e8fa);    // 银色    DrawLine(0  , 136, 479, 136, 0xcd7f32);    // 金色while(1);Lcd_EnvidOnOff(0);          return 0;}

头文件

/* WOTCH DOG register */#define     WTCON           (*(volatile unsigned long *)0x53000000)/* SDRAM regisers */#define     MEM_CTL_BASE    0x48000000#define     SDRAM_BASE      0x30000000/*GPIO registers*/#define GPBCON              (*(volatile unsigned long *)0x56000010)#define GPBDAT              (*(volatile unsigned long *)0x56000014)/*clock registers*/#defineLOCKTIME(*(volatile unsigned long *)0x4c000000)#defineMPLLCON(*(volatile unsigned long *)0x4c000004)#defineUPLLCON(*(volatile unsigned long *)0x4c000008)#defineCLKCON(*(volatile unsigned long *)0x4c00000c)#defineCLKSLOW(*(volatile unsigned long *)0x4c000010)#defineCLKDIVN(*(volatile unsigned long *)0x4c000014)// LCD CONTROLLER#define LCDCON1     (*(volatile unsigned long *)0x4d000000) //LCD control 1#define LCDCON2     (*(volatile unsigned long *)0x4d000004) //LCD control 2#define LCDCON3     (*(volatile unsigned long *)0x4d000008) //LCD control 3#define LCDCON4     (*(volatile unsigned long *)0x4d00000c) //LCD control 4#define LCDCON5     (*(volatile unsigned long *)0x4d000010) //LCD control 5#define LCDSADDR1   (*(volatile unsigned long *)0x4d000014) //STN/TFT Frame buffer start address 1#define LCDSADDR2   (*(volatile unsigned long *)0x4d000018) //STN/TFT Frame buffer start address 2#define LCDSADDR3   (*(volatile unsigned long *)0x4d00001c) //STN/TFT Virtual screen address set#define REDLUT      (*(volatile unsigned long *)0x4d000020) //STN Red lookup table#define GREENLUT    (*(volatile unsigned long *)0x4d000024) //STN Green lookup table #define BLUELUT     (*(volatile unsigned long *)0x4d000028) //STN Blue lookup table#define DITHMODE    (*(volatile unsigned long *)0x4d00004c) //STN Dithering mode#define TPAL        (*(volatile unsigned long *)0x4d000050) //TFT Temporary palette#define LCDINTPND   (*(volatile unsigned long *)0x4d000054) //LCD Interrupt pending#define LCDSRCPND   (*(volatile unsigned long *)0x4d000058) //LCD Interrupt source#define LCDINTMSK   (*(volatile unsigned long *)0x4d00005c) //LCD Interrupt mask#define TCONSEL      (*(volatile unsigned long *)0X4D000060) //LPC3600 Control#define PALETTE     0x4d000400                              //Palette start address