s3c2440裸板驱动之LCD

        s3c2440片上集成了LCD控制器，用于驱动外接LCD屏，LCD屏的硬件特性是固定的，LCD裸板编程重

点是根据外接LCD的硬件特性和用户需求配置LCD控制器的寄存器组。而配置寄存器的重点又是理解LCD的

工作时序，本文重点分析了LCD的工作时序和与时序相关的寄存器的配置，也结合代码简单介绍LCD使用

思路。

 

        LCD控制器提供了驱动外接LCD屏所需的所有控制信号,REGBANK是LCD控制器的寄存器组，含17个寄

存器及一块256*16的调色板内存，用来设置各项参数,LCDCDMA是LCD控制器专用的DMA信道，可以自动的

从系统总线上取到图像数据。将相关寄存器设置好后，并将帧内存（frame memory）的地址告诉LCD控制

器，它即可自动的发起DMA传输，从帧内存中得到图像数据，最终在上述信号的控制下出现在数据总线，

VD[23:0]上。用户只需要把要显示的图像数据写入帧内存中。

 

LCD相关名词解释：

        数据传输方式有4位单扫，4位双扫，8位单扫等

单扫：从上到下，从左到右，一个一个地发送数据。

双扫：整屏分上下两部分，每一部分单扫

4位、8位：多少位表示多少根数据线，4位双扫亦是8根数据线

BPP：bit per piexl,表示每个像素使用多少位来表示其颜色。

    1BPP：单色（黑白）

    2BPP：4级灰度（共四种颜色）

    4BPP：16级灰度（共16种颜色）

    8BPP：256色

    2BPP：4096色

    16BPP：64k色

调色板：颜色库，一块存着RGB颜色值的内存。调色板颜色值一般为16BPP，565格式或5551格式。

        一般8BPP的显示模式要用到调色板，此时帧缓冲区中的数据不是像素的颜色值，而是调

色板中颜色值的索引值，真正的颜色值是调色板中的颜色值。这样8BPP显示模式的像素实际是

16BPP的。

 

 TFT LCD Timing Example：

 

 名词解释：

 

VSYNC：垂直同步信号

VSYNC频率：帧/秒，垂直频率或场频率，相当于显示器的频率

VDEN：数据有效使能

HSYNC：水平同步信号

VCLK：像素时钟

VD：数据信号

LEND：行结束信号（行有效数据结束信号）（这不是必须的）

 

VSPW (vertical sync pulse width)：表示VSYNC信号脉冲宽度值为（VSPW+1）个HSYNC信号周期。(若

                                放在一周期最后，则可形象理解为电子枪回扫所需的时间)，即

                                （VSPW+1）行，这（VSPW+1）行数据无效。

VBPD (vertical back porch)：表示VSYNC脉冲信号结束以后还要经过（VBPD+1）个HSYNC信号周期，有

                          效的行数据才出现。所以，在VSYNC信号刚刚开始之后，总共要经过

                         （VSPW+1 +VBPD+1）个无效的行，第一个有效的行才出现。

LINEVAL：表示（LINEVAL+1）个有效行。

VFPD (vertical front porch)：表示有效行结束后要经过（VFPD+1）个无效行。

 

HSPW (hertical sync pulse width)：概念与VSPW相似，表示HSYNC信号脉冲宽度值为（HSPW+1）个

                                                                VCLKC信号周期。(若放在一HSYNC周期最后，则可形象理解为电

                                子枪行回扫所需的时间)，即（HSPW+1）个像素，这（HSPW+1）

                                个像素数据无效。

HBPD (hertical back porch)：表示HSYNC脉冲信号结束以后还要经过（HBPD+1）个VCLK信号周期，有

                           效的像素数据才出现。所以，在HSYNC信号刚刚开始之后，总共要经过

                          （HSPW+1 +HBPD+1）个无效的像素，第一个有效的像素才出现。

HOZVAL：表示一行中的（HOZVAL+1）个有效像素。

HFPD (vertical front porch)：表示有效像素结束后要经过（HFPD+1）个无效像素。

 

反映在屏幕上的关系示意图：

 

 具体结合2440开发板上日立液晶模组TX09D70VM1CBA的时序图分析：

 

 

         时序图原图中T5的相对长度与实际不符，我用红色部分把它投影到VSYNC周期里面，相对关系就非

常清晰明了了。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 解释其中四个单词：

Vertical Sync Start：有效行开始到下一个VSYNC开始的行数

Vertical Sync end：有效行开始到下一个VSYNC结束的行数

       则有 Vertical Sync end - Vertical Sync Start = 1个VSYNC信号脉冲宽度（VSPW+1 行）

Vertical Blank Time:总黑框行数，值为（VSPW+1+VBPD+1+VFPD+1)

Vertical Display End:有效行。

       

         对于s3c2440控制器，与时序相关的要配置的项是VBPD、LINEVAL、VFPD、VSPW、HBPD、HOZVAL、

HFPD。

    结合8.2时序图和表8.1数据分析得：

VSPW +1= T1=1,  VSPW=0

VBPD+1 = T0-T2-T1=327 - 322 - 1 = 4,  VBPD =3

VFPD+1 = T2-T5= 322 -320 = 2,  VFPD = 1

LINEVAL +1=T5 =320,  LINEVAL = 319

同理：

HSPW +1= T7=5,  HSPW=4

HBPD+1 = T6-T7-T8=273 - 5 - 251 = 17,  HBPD =16

HFPD+1 = T8-T11= 251 -240 = 11,  HFPD = 10

HOZVAL +1=T5 =240,  HOZVAL = 239

        其他寄存器的配置及寄存器的位操作技巧，由于内容多繁杂，就不展开讨论了。也不难，只是需要大

家花时间细心去推敲。

 

 裸板LCD的使用步骤：

 1、配置引脚用于LCD，函数：Lcd_Port_Init()

2、根据显示模式，配置LCD控制寄存器组，函数：void Tft_Lcd_Init(int type)

3、打开LCD电源

4、使能LCD控制器输出信号

5、初始化调色板： 函数：Lcd_Palette8Bit_Init() 

6、清屏 ClearScr(0x0) 

7、向帧内存中写图像。

下面的代码参考了百问网韦东山老师提供的源码。

 

1、配置引脚用于LCD，函数：Lcd_Port_Init()

/* * 初始化用于LCD的引脚 */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);  // Power enable pin    GPBCON |= GPB0_out;    GPBDAT &= ~(1<<0);// Power off    printf("Initializing GPIO ports..........\n");}

2、根据显示模式，配置LCD控制寄存器组，以MODE_TFT_8BIT_240320为例。

           函数：void Tft_Lcd_Init(int type):

 

/* * 初始化LCD控制器 * 输入参数： * type: 显示模式 *      MODE_TFT_8BIT_240320  : 240*320 8bpp的TFT LCD *      MODE_TFT_16BIT_240320 : 240*320 16bpp的TFT LCD *      MODE_TFT_8BIT_640480  : 640*480 8bpp的TFT LCD *      MODE_TFT_16BIT_640480 : 640*480 16bpp的TFT LCD */void Tft_Lcd_Init(int type){    switch(type)    {    case MODE_TFT_8BIT_240320:        /*         * 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: 8BPP         *    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8BPP时，调色板中的数据格式: 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         *    字节交换使能         */        LCDCON1 = (CLKVAL_TFT_240320<<8) | (LCDTYPE_TFT<<5) | \                  (BPPMODE_8BPP<<1) | (ENVID_DISABLE<<0);        LCDCON2 = (VBPD_240320<<24) | (LINEVAL_TFT_240320<<14) | \                  (VFPD_240320<<6) | (VSPW_240320);        LCDCON3 = (HBPD_240320<<19) | (HOZVAL_TFT_240320<<8) | (HFPD_240320);        LCDCON4 = HSPW_240320;        LCDCON5 = (FORMAT8BPP_565<<11) | (HSYNC_INV<<9) | (VSYNC_INV<<8) | \                  (BSWP<<1);         /*         * 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(8BPP时，帧缓冲区中的数据为调色板中的索引值)：         *         |----PAGEWIDTH----|         *    y/x  0   1   2       239         *     0   idx idx idx ... idx         *     1   idx idx idx ... idx         * 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)         */        LCDSADDR1 = ((LCDFRAMEBUFFER>>22)<<21) | LOWER21BITS(LCDFRAMEBUFFER>>1);        LCDSADDR2 = LOWER21BITS((LCDFRAMEBUFFER+ \                    (LINEVAL_TFT_240320+1)*(HOZVAL_TFT_240320+1)*1)>>1);        LCDSADDR3 = (0<<11) | (LCD_XSIZE_TFT_240320/2);         /* 禁止临时调色板寄存器 */        TPAL = 0;         fb_base_addr = LCDFRAMEBUFFER;        bpp = 8;        xsize = 240;        ysize = 320;                break;            ......}

3、打开LCD电源。

函数：Lcd_PowerEnable(0, 1);       // 设置LCD_PWREN有效，它用于打开LCD的电源

 

/* * 设置是否输出LCD电源开关信号LCD_PWREN * 输入参数： *     invpwren: 0 - LCD_PWREN有效时为正常极性 *               1 - LCD_PWREN有效时为反转极性 *     pwren:    0 - LCD_PWREN输出有效 *               1 - LCD_PWREN输出无效 */void Lcd_PowerEnable(int invpwren, int pwren){    GPGCON = (GPGCON & (~(3<<8))) | (3<<8);   // GPG4用作LCD_PWREN    GPGUP  = (GPGUP & (~(1<<4))) | (1<<4);    // 禁止内部上拉                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}    

4、使能LCD控制器输出信号

函数：Lcd_EnvidOnOff(1);          // 使能LCD控制器输出信号

/* * 设置LCD控制器是否输出信号 * 输入参数： * onoff: *      0 : 关闭 *      1 : 打开 */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    }}    

5、初始化调色板：

 函数：Lcd_Palette8Bit_Init();     // 初始化调色板

 

/* * 设置调色板 */void Lcd_Palette8Bit_Init(void){    int i;      volatile unsigned int *palette; LCDCON1 &= ~0x01;// stop lcd controller        LCDCON5 |= (FORMAT8BPP_565<<11); // 设置调色板中数据格式为5:6:5     palette = (volatile unsigned int *)PALETTE;    for (i = 0; i < 256; i++)        *palette++ = DEMO256pal[i]; LCDCON1 |= 0x01;// re-enable lcd controller}、

6、清屏

ClearScr(0x0){//往帧内存中写0，或者用临时调色板方法。}          

 7、向帧内存中写图像。先在屏幕指定位置画一个点，再画一条线。

        函数：void PutPixel(UINT32 x, UINT32 y, UINT32 color)

      void DrawLine(int x1,int y1,int x2,int y2,int color)

指定位置画一点：

 /* * 画点 * 输入参数： *     x、y : 象素坐标 *     color: 颜色值 *         对于16BPP: color的格式为0xAARRGGBB (AA = 透明度), *     需要转换为5:6:5格式 *         对于8BPP: color为调色板中的索引值， *     其颜色取决于调色板中的数值 */void PutPixel(UINT32 x, UINT32 y, UINT32 color){    UINT8 red,green,blue;     switch (bpp){        case 16:        {            UINT16 *addr = (UINT16 *)fb_base_addr + (y * xsize + x);            red   = (color >> 19) & 0x1f; // 5 BIT            green = (color >> 10) & 0x3f; // 6 bit            blue  = (color >>  3) & 0x1f; // 5 bit            color = (red << 11) | (green << 5) | blue; // 格式5:6:5            *addr = (UINT16) color;            break;        }                case 8:        {            UINT8 *addr = (UINT8 *)fb_base_addr + (y * xsize + x);            *addr = (UINT8) color;            break;        }         default:            break;    }}

需要注意的是PutPixel()传入的颜色值是32位的，格式是AARRGGBB，这里转为565格式，要取出

R、G、B所在位的高5位，高6位，高5位，然后合并为565格式。

画任意一条线段： 

/* * 画线 * 输入参数： *     x1、y1 : 起点坐标 *     x2、y2 : 终点坐标 *     color  : 颜色值 *         对于16BPP: color的格式为0xAARRGGBB (AA = 透明度), *     需要转换为5:6:5格式 *         对于8BPP: color为调色板中的索引值， *     其颜色取决于调色板中的数值 */void DrawLine(int x1,int y1,int x2,int y2,int color){} 

        实现方法大家可以参考东山老师源码，也可以参考bresenham算法，无非就是一条线段，取距离这

条线段最近的离散的整数点，每取一个整数点PutPixel.