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1、8. LCD顯示實驗 實驗目的瞭解TFT型彩色LCD顯示的工作原理和介面掌握S3C2440與LCD顯示的介面原理掌握LCD色彩及繪製簡單圖形的編譯 實驗內容編寫程式，實現在任意位置畫長方形的功能（或者其他的繪圖功能）以 及顯示圖片 實驗設備DMA2440XP教學平台ADS 1.2 試用版內建開發環境和除錯軟體 USB連接線、串列連接線、電源4.3橫式TFT 彩色螢幕18.1 LCD 原理簡介 LCD顯示器，即人們常說的液晶顯示器，具有低耗電，體積小等特點， 被廣泛應用於嵌入式系統中。 在LCD顯示器中，顯示面板薄膜被分成很多小柵格，每個小柵格有一個 電極控制，通過改變柵格上的電壓就能控制格內液
2、晶分子的排列，從而控 制光路的導通。彩色顯示通過利用三種原色混合的原理顯示不同的色彩： 彩色面板中，每個圖元都是有三個液晶單格構成的，其中每個單格前面都 分別有紅色，綠色或藍色的過濾片；光線經過過濾片的處理變成紅色，藍 色或則綠色，利用三原色的原理組合出不同的色彩。 常見的LCD包括TN（Twist Nematic）型顯示器（扭轉向列型顯示器，如 TN_LCD, STN_LCD和DSTN_LCD）和TFT（Tin Film Transistor薄膜電晶體）型顯 示器。這兩種顯示器的基本原理比較接近，不同點在於：TN型顯示器通過 電極控制液晶分子，FET有電容效應，顯示質量較差；TFT型顯示器則
3、通過 FET控制液晶分子，FET有電容效應，所以液晶分子能在下一次電極變化前 保持原有的排列，因此TFT型顯示器的顏色數量和更新速度都優於TN型顯示 器。2ARM晶片中內建LCD控制器（以S3C2440為例）主要是將記憶體中的圖像 資訊傳送到LCD驅動器中。一般的ARM晶片中內建的LCD控制器支援多種LCD 顯示模式，比如單色，灰階，偽彩色或真彩色等。三星ARM晶片內置的LCD 控制器還提供虛擬螢幕功能，大圖片在顯示的時候可以上下左右移動。三 星ARM晶片的LCD控制器中還帶有查色表（調色板）功能。這個功能可以在 LCD顯示器上顯示最接近原始圖顏色特徵的圖片。 ARM晶片連接不同的LCD顯示設
4、備時，需要通過設置控制暫存器來調整顯 示狀態，以便正常顯示。因此，對LCD控制器的控制實際上轉換成對映射到 記憶體空間的暫存器值的控制。38.2 S3C2440的內部LCD控制器介紹 S3C2440內置的LCD控制器支援單色，4級灰階，或16級灰階的黑白螢幕， 也可以支援256色和4096色的彩色STN LCD螢幕。它也支援調色TFT彩色LCD ，並且也支援16位元和24位元的真實色彩顯示。 LCD控制器可以通過編譯選擇支援不同的LCD螢幕的要求，例如行和列圖元 ，資料匯流排寬度，介面時序和更新頻率。 LCD控制器的主要作用就是，將定位於系統記憶體的顯示緩衝區的LCD圖像 資料傳送到外部LCD
5、驅動器。 LCD控制器的主要特性： STN LCD顯示器 支援3種類型的LCD顯示幕：4位元雙掃描，4位元單掃描，和8位元單掃描顯示類型 ； 支援單色，4色灰階，16色灰階的黑白色以及256色和4096色的彩色STN LCD螢幕； 支援多種螢幕大小； 典型的螢幕大小：640X480,320X240,160X160 最大虛擬螢幕大小：4Mbytes 在256色下最大虛擬螢幕大小：40961024，20482048，102440964TFT LCD顯示：支援1，2，4或8-bpp（bit per pixel）調色彩色TFT顯示幕；支援16-bpp或24-bpp的真彩TFT顯示幕；在每圖元24位元元
6、元模式在，最大可支援16M彩色TFT；支援多種螢幕大小；典型實際螢幕大小：640480，320240，160160以及其他最大虛擬螢幕大小是4Mbytes在64K彩色模式下最大虛擬螢幕大小：20481024和其他5LCD功能方塊圖 68.3 LCD外部介面信號 下圖為控制信號：VFRAME/VSYNC/STV：LCD控制器和LCD驅動器之間的封包同步信號。它通知LCD 螢 幕新的一封包顯示，LCD 控制器在一個完整封包的顯示後發出VFRAME 信號。VLINE/HSYNC/CPV：LCD控制器和LCD驅動器間的同步脈衝信號，LCD驅動器透過它 來將水平移位暫存器中的內容顯示到LCD螢幕上。LC
7、D控制器在一整行資料全部傳 輸到LCD驅動器後，插入一個 VLINE信號。7VCLK：此信號為LCD控制器和LCD驅動器之間的圖元時鐘信號，LCD控制器 在VCLK的上升準位發送資料，LCD驅動器在VCLK的下降準位採樣資料。VM：LCD驅動器所使用的交流信號。LCD驅動器使用VM信號改變用於打開 或關閉象素的行和列電壓的極性，從而控制圖點的顯示或熄滅。VM信號 可以與每個封包同步，也可以與可變數量的VLINE信號同步。VD0.23：LCD象素資料輸出埠，也就是我們所說的RGB信號線，採用的 是5：6：5模式。其他的部分，在S3C2440手冊上有詳細說明。 88.4 LCD控制器操作 LCD顯
8、示掃描方式 LCD控制器支援三種驅動：4位元元單掃描方式，4位元元雙掃描方式和8位元元單掃 描方式。 下圖展示了彩色模式下的幾種掃描方式，至於單色的掃描模式與彩色的很類似。910畫素位元組資料格式（BSWP=0，HWSWP=0）本教學平台採用的是64K色的真彩TFT，每畫素16位元，採用的是5：6：5顯示模式 。 虛擬螢幕顯示 S3C2440硬體支援水平移動或垂直滾動，如果要使螢幕滾動，可以通過修改 LCDSADDR1和LCDSADDR2暫存器中的LCDBASEU和LCDBASEL的值來實現，而不是透過修 改PAGEWIDTH和OFFSIZE來實現。LCDBASEU，LCDBASEL，PAGE
9、WTDTH和OFFSIZE的定義 也可以透過下頁的圖來認識： 1112FT控制器操作 TIMEGEN產生LCD驅動器的控制信號，像VSYNC，HSYNC，VCLK，VDEN和LEND信號。 VSYNC和HSYNC脈衝的產生依賴於LCDCON2/3暫存器中的HOZVAL和LINEVAL的設置。 HOZVAL和LINEVAL通過下面的等式由LCD螢幕的大小來決定： HOZVAL=水平顯示大小-1 LINEVAL=垂直顯示大小-1 VCLK信號的頻率依賴於LCDCON1暫存器中的CLKVAL，下表定義了VCLK和 CLKVAL的關係。CLKVAL的最小值是0。 VCLK（Hz）=HCLK/(CLKV
10、AL+1)213封包速度是VSYNC信號頻率，封包速度依賴於LCDCON1和LCDCON2/3/4暫存器 中的VSYNC，VBPD，VFPD，LINEVAL，HSYNC，HBPD，HFPD，HOZVA，以及 CLKVAL值。大部分的LCD驅動器需要適合的封包速度。按下面的公式來計算 封包速度：Fram Rate=1/(VSPW+1)+(VBPD+1)+(LINEVAL+1)+(VFPD+1)(HSPW +1)+ (HBPD+1)+ (HFPD+1)+(HOZVAL+1)2(CLKVAL+1)/(HCLK)14TFT時序例子158.5 LCD相關暫存器 LCD 控制暫存器1（LCDCON1） 1
11、6LCD控制器2（LCDCON2）17LCD控制器3（LCDCON3） 18LCD控制器4（LCDCON4） 19LCD控制器5（LCDCON5） 2021封包緩衝區起始位址暫存器1（LCDSADDR1）22封包緩衝區起始位址暫存器2（LCDSADDR2）23封包緩衝區起始位址暫存器3（LCDSADDR3） 24紅色查表 25綠色查表26藍色查表278.6 LCD電路介面說明 相關CPU與LCD介面連線說明：BUF_VD0BUF_VD23：(經過緩衝後的資料線 DATA0DATA23) BUF_GPB1_PWM：通過PWM信號來控制背光，BUF_GPB1_ PWMGPB1/TOUT1接腳通過緩衝後的信號。 288.7 實驗步驟新建一個工程名為Lcd，並新建原始檔案、輸入程式，設置好工程編譯產 生映射檔。硬體連接：用串列線將PC的COM1與實驗箱的UART1連起來，再用USB連接 線(A-B)將PC的USB HOST介面與實驗箱的USB Device介面連起來，最後 插上12V電源。下載、除錯並執行：該步驟操作過程與手冊5-3.2小節的步驟是類似的。結合實驗內容和原理，觀察實驗現象，實驗結果應該可以顯示各種顏色 的長方形或者圖片。完成實驗練習題。298.8 LCD顯示應用編譯實例 LCD顯示實驗函數 程式如下：3031
