LCD小小总结

一．LCD基本原理

LCD的种类分类标准比多，按驱动方式可以分为：被动矩阵式、主动矩阵式。
被动矩阵式：被动矩阵式LCD又可分为TN-LCD(TwistedNematic-LCD，扭曲向列LCD)、STN—LCD(SuperTN-LCD，超扭曲向列LCD)和DSTN-LCD(Doublelayer STN-LCD，双层超扭曲向列LCD)。这部分内容就不详细解释， 我们重点讲TFT-LCD。
主动矩阵式:目前应用比较广泛的主动矩阵式LCD，也称TFT-LCD。TFT-LCD 即是Thin-FilmTransistor Liquid-Crystal Display的缩写(薄膜电晶体液晶显示器)TFT-LCD如何点亮?TFT-LCD现在比较广泛的应用，我们从TFT-LCD说起。

由于TFT-LCD具有体积小，重量轻，低辐射，低耗电量，全彩化等优点，因此在各类显示器材上得到了广泛的应用。

 

 

1.TFT-LCD各结构的功能
（1）、背光板模组:提供光的来源;
（2）、上下偏光板，TFT Glass Substrate，液晶：形成偏振光，控制光线的通过与否;
（3）、彩色滤光片：提供TFT LCD红、绿、蓝(光的三原色)的来源;
（4）、ITO透明导电层：提供透明的导电通路;
（5）、Photo Spacer：提供一固定高度給彩色滤光片和TFT Glass Substrate。作为灌入液晶时的空间.及作为上下两层Glass的支撑。

 

                           TFT-LCD结构侧视图   

2.不同颜色的显示
我们再看下我们要显示相应颜色时，控制相应的pixel electrode就可以。如下图所示：

 

C/F彩色单元，对应到TFT的控制单元，就可以完成我们像素点颜色的控制。TFT Array等效电路如下图所示：

    

3.TFT-LCD显像原理
我们来整理下TFT-LCD整体的显示原理。
（1）SCAN IC传输信号；
完成图像信号输入；
（2）DRIVER IC传输显像控制信号；
完成TFT单元控制；
（3）当某一Sub-Pixel导通时，该Sub-Pixel因无法透光呈现黑色；
这部分完成像素点是亮还是暗。
（4）若该Sub-Pixel未导通，则因光通过CF而显示颜色。经过光的合成效果，显示器即可产生彩色效果。

 

   

4.LCD接口

LCD的接口总类很多，TTL（RGB）、LVDS、EDP、MIPI，而现在手机大都采用MIPI接口，而MIPI接口又分为command mode和 video mode。command mode主要针对驱动内含有帧buffer（ram）的cpu屏进行操作的，主控只在需要更改显示图像的时候发送pixel数据，其他时候驱动芯片自己从内部buffer里取数据显示，这种屏一般分辨率比较小。command mode 还用来配置驱动芯片的内部寄存器。video mode 主要针对没有驱动芯片内没有帧buffer(ram)的lcd进行操作的，主控要按照lcd的刷新率持续发送pixel数据。

 

MIPI-DSI是video mode 下一种应用于显示技术的串行接口，兼容DPI(显示像素接口，Display Pixel Interface)、DBI(显示总线接口，Display Bus Interface)和DCS(显示命令集，Display Command Set)，以串行的方式发送像素信息或指令给外围，而且从外围中读取状态信息或像素信息，而且在传输的过程中享有自己独立的通信协议，包括数据包格式和纠错检错机制。

MIPI-DSI具备高速模式和低速模式两种工作模式，全部数据通道都可以用于单向的高速传输，但只有第一个数据通道才可用于低速双向传输，从属端的状态信息、像素等式通过该数据通道返回。时钟通道专用于在高速传输数据的过程中传输同步时钟信号。此外，一个主机端可允许同时与多个从属端进行通信。

 

 

 

5.LCD控制器

功能模块的实现其实是芯片里面集成了一个相应的控制器，比如IIC有IIC控制器，UART有UART控制器等，像其他功能模块一样LCD也有一个控制器，来实现图形信息的处理。LCD控制器可以通过编程支持不同LCD屏的要求，例如行和列像素数，数据总线宽度，接口时序和刷新频率等。LCD控制器的主要作用，是将定位在系统存储器中的显示缓冲区中的LCD图像数据传送到外部LCD驱动器，并产生必要的控制信号，例如RGB_VSYNC,RGB_HSYNC, RGB_VCLK等。

 
VBPD(vertical back porch)：表示在一帧图像开始时，垂直同步信号以后的无效的行数

VFBD(vertical front porch)：表示在一帧图像结束后，垂直同步信号以前的无效的行数VSPW(vertical sync pulse width)：表示垂直同步脉冲的宽度，用行数计算

HBPD(horizontal back porch)：表示从水平同步信号开始到一行的有效数据开始之间的VCLK的个数HFPD(horizontal front porth)：表示一行的有效数据结束到下一个水平同步信号开始之间的VCLK的个数

HSPW(horizontal sync pulse width)：表示水平同步信号的宽度，用VCLK计算
（2）、帧的传输过程
VSYNC信号有效时，表示一帧数据的开始，   信号宽度为（VSPW +1）个HSYNC信号周期，即（VSPW +1）个无效行；

VSYNC信号脉冲之后，总共还要经过（VBPD+ 1）个HSYNC信号周期，有效的行数据才出现； 所以，在VSYNC信号有效之后，还要经过（VSPW +1  + VBPD + 1）个无效的行；

随即发出（LINEVAL + 1）行的有效数据；

最后是（VFPD + 1）个无效的行；

（3）、行中像素数据的传输过程
HSYNC信号有效时，表示一行数据的开始，信号宽度为（HSPW+ 1）个VCLK信号周期，即（HSPW +1）个无效像素；
HSYNC信号脉冲之后，还要经过（HBPD +1）个VCLK信号周期，有效的像素数据才出现；
随后发出（HOZVAL+ 1）个像素的有效数据；
最后是（HFPD +1）个无效的像素；

mipi 屏的传输时钟频率（CLKN,CLKP）等于(屏幕分辨率宽width+hsync+hfp+hbp)x ( 屏幕分辨率高height+vsync+vfp+vbp) x(RGB显示数据宽度) x 帧率/ (lane_num)/2。

一帧画面需要的数据量为(单位bit)：FRAME_BIT = (屏幕有效显示宽度+hsync+hfp+hbp) x ( 屏幕有效显示高度+vsync+vfp+vbp) x(RGB显示数据宽度24)

 一秒钟内需要传输的数据量为(单位bps)：FRAME_BIT  x  fps（帧率）。

 那为何要除以lane_num----因为mipi通讯协议中，一个CLOCK几个lane是可以同时传输数据的。

为何又要除以2----因为根据mipi通讯协议，CLK_N、CLK_P这两根时钟线的上升沿/下降沿可以获取到数据。

6.LCD调试总结

LCD调试分为两部分，lk和kernel两部分，开机的时候，先是lk中的代码先运行，lk运行完成之后，再运行kernel中的代码。

 lk代码配置

1.添加lcm driver ,如图所示，在lcm文件夹中，创建一个driver的文件夹，文件夹名字为驱动名字。
一个driver的文件夹，文件夹名字为驱动名字。

 

2.在刚才创建的文件夹里面，再创建一个driver文件，以及相应的makefile文件。

 

3.在Z:\test\base\vendor\mediatek\proprietary\bootable\bootloader\lk文件夹中，有project文件，有对应项目的mk文件，在“CUSTOM_LK_LCM=”中添加对应的驱动程序。如图所示：

 

4.在lcm文件夹内找到driverlist，在里面添加项目所需要的driver

 

5.进行lk的编译，如图所示的文件夹，并打开Linux服务器，输入./build.sh P637S15 -m lk nocp 进行编译，这是在base文件夹下的无覆盖编译。./build.sh P637S15 -m lk这是在mod下的覆盖编译，即mod中project修改mod中的common，而common来修改base。如果出现

## make completed successfully (01:49 (mm:ss)) ##，则编译成功，反之需要base文件中去查找log。

 

 

Kernel代码配置

1.跟lk一样，如所示的路径Z:\test\base\kernel-3.18\drivers\misc\mediatek\lcm中创建一个driver的文件夹，文件夹名字为驱动名字。

 

 

 

2.在刚才创建的文件夹里面，再创建一个driver文件，以及相应的makefile文件。

 

 

3.另外在Z:\test\base\kernel-3.18\arch\arm64\configs中，找到对应项目的config文件，然后添加驱动的文件夹名字。

 

 

 

4.在driverlist.h和driverlist.c中，添加驱动的.c文件。跟lk类似。

6.进行kernel的编译，如图所示的文件夹，并打开Linux服务器，输入./build.sh P637S15 -i bootim nocp 进行编译，这是在base文件夹下的无覆盖编译。./build.sh P637S15 -m lk这是在mod下的覆盖编译，即mod中project修改mod中的common，而common来修改base。如果出现## make completed successfully (01:49 (mm:ss)) ##，则编译成功，反之需要base文件中去查找log。

到此为止，lk和kernel的环境配置就到此结束了。

调试中遇到的问题总结

1.LCD寄存器赋值错误，在lk阶段时，屏幕无法正常显示，会出现黑白条纹。

这个是厂家的初始化代码给错了，我一直以为是配置环境出了问题，所以浪费了几天时间。

2.在lcm_get_params函数中，没有设置DSI的工作模式转换成HS模式，在lk阶段导致背光亮，但是屏幕不亮。

之后打电话给了厂家，厂家在自己的板子上调试好了代码，我配置好环境后还是不能亮，厂家提示我测+-5V的上电，IODVV的上电情况，以及reset上电情况，发现一切都正常。所以怀疑是初始化代码有误，所以联系了厂家来调试。

厂家首先验证了他的初始化代码的正确性，把联思芯片的驱动代码中的初始化代码，换成st7703的初始化代码，lk能进入，证明后来的初始化代码无误。

再次对比联思的驱动代码和st7703的驱动代码，发现没有把DSI的工作模式转化成HS模式，导致数据传输异常，所以会出现在lk阶段导致背光亮，但是屏幕不亮。

3.在程序中换了正确的初始化代码之后，lk正常，可是kernel一直进不去。屏幕还是黑屏，经过测试，发现+-5V掉电了。

lk正常启动之后，发现背光一直亮着，这个时候，就可以认为读到kernel了，而可能是kernel内容出错了，因为要是没有读到kernel，lk会一直重复启动，背光也会一时暗一时亮。

这是后用adb检查了一下整个开机过程的log，发现LCM_ON=1;

Log导入到文档的命令 adb shell cat dev/kmsg > C:\Users\10226267\Desktop\55.txt。

推测可能上电有问题，用示波器测了一下+-5V的电压，发现为0，所以推测kernel中有一种掉电行为。

4.推测是ESD CHECK中，触发了掉电。

先把kernel 代码中ESD CHECK关掉，编译，发现kernel正常亮了。

所以params->dsi.lcm_esd_check_table[0].para_list[0] = 0x9C;的值出错，可是查了芯片信息， 0x9C并没错，发现，初始化代码中， 0xBA寄存器中，读取 0x9C是以长包的形式读取，而MTK平台应该以短包形式读取，所以ESD CHECK有误。

后面做了几组实验，让ESD CHECK出错，在INIT中，加入+-5V上电程序，屏幕会闪。（RESUME函数中也有上电函数，所以又做了一组实验）

让ESD CHECK出错，在INIT中，不加入+-5V上电程序，屏幕在进入kernel中黑屏，无法显示正常开机画面。

当ESD CHECK有误，会对屏幕做RESET（VSP&VSN会关掉），然后走kernel里面的INIT流程。