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1、LCD 的驱动控制实验一、实验目的1. 了解LCD基本概念与原理。2. 理解LCD的驱动控制。3. 熟悉用总线方式驱动LCD模块。4. 熟悉用ARM内置的LCD控制器驱动LCD。二、实验内容学习LCD显示器的基本原理，理解其驱动控制方法。掌握两种LCD驱动方式的基本原理 和方法。并用编程实现用ARM内置的LCD控制器来驱动LCD。三、预备知识1. 用ARM SDT 2.5或ADS1.2集成开发环境，编写和调试程序的基本过程。2. ARM 应用程序的框架结构。四、实验设备及工具硬件：ARM嵌入式开发平台、用于ARM7TDMI的JTAG仿真器、PC机PentiumlOO以上。软件：PC机操作系统w
2、in98、Win2000或WinXP、ARM SDT 2.51或ADS1.2集成开发环 境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序五、实验原理及说明1. LCD （Liquid Crystal Display）原理液晶得名于其物理特性：它的分子晶体，以液态存在而非固态。这些晶体分子的液体特 性使得它具有两种非常有用的特点： 1、如果让电流通过液晶层，这些分子将会以电流的流 向方向进行排列，如果没有电流，它们将会彼此平行排列。 2、如果提供了带有细小沟槽的 外层，将液晶倒入后，液晶分子会顺着槽排列，并且内层与外层以同样的方式进行排列。 液晶的第三个特性是很神奇的：液晶层能使光线发生扭转。液晶层表现的有
3、些类似偏光器， 这就意味着它能够过滤除了那些从特殊方向射入之外的所有光线。此外，如果液晶层发生了 扭转，光线将会随之扭转，以不同的方向从另外一个面中射出。液晶的这些特点使得它可以被用来当作一种开关即可以阻碍光线，也可以允许光线 通过。液晶单元的底层是由细小的脊构成的，这些脊的作用是让分子呈平行排列。上表面也 是如此，在这两侧之间的分子平行排列，不过当上下两个表面之间呈一定的角度时，液晶随 着两个不同方向的表面进行排列，就会发生扭曲。结果便是这个扭曲的螺旋层使通过的光线 也发生扭曲。如果电流通过液晶，所有的分子将会按照电流的方向进行排列，这样就会消除 光线的扭转。如图2-33所示，如果将一个偏振
4、滤光器放置在液晶层的上表面，扭转的光线 通过（如A）,而没有发生扭转的光线（如B）将被阻碍。因此可以通过电流的通断改变LCD中的 液晶排列，使光线在加电时射出，而不加电时被阻断。也有某些设计为了省电的需要，有电 流时，光线不能通过，没有电流时，光线通过。A 加电时 B 不加电时图2-33 光线穿过与阻断示意图LCD 显示器的基本原理就是通过给不同的液晶单元供电，控制其光线的通过与否，从而 达到显示的目的。因此，lcd的驱动控制归于对每个液晶单元的通断电的控制，每个液晶单 元都对应着一个电极，对其通电，便可使光线通过（也有刚好相反的，即不通电时光线通过， 通电时光线不通过）。2电致发光LcD 的
5、发光原理是通过控制加电与否来使光线通过或挡住，从而显示图形。光源的提供 方式有两种：透射式和反射式。笔记本电脑的lcd显示屏即为透射式，屏后面有一个光源， 因此外界环境可以不需要光源。而一般微控制器上使用的lcd为反射式,需要外界提供光源， 靠反射光来工作。电致发光（el）是液晶屏提供光源的一种方式。电致发光的特点是低功耗， 与二极管发光比较而言体积小。电致发光（el）是将电能直接转换为光能的一种发光现象。电致发光片是利用此原理经 过加工制作而成的一种发光薄片，如图3-34 所示。其特点是：超薄、高亮度、高效率、低 功耗、低热量、可弯曲、抗冲击、长寿命、多种颜色选择等。因此，电致发光片被广泛应
6、用 于各种领域。图2-34 电致发光片的基本结构3LcD 的驱动控制市面上出售的lcd有两种类型：一种是带有驱动电路的lcd显示模块，这种lcd可以方便地与各种低档单片机进行接 口，如8051 系列单片机，但是由于硬件驱动电路的存在，体积比较大。这种模式常常使用 总线方式来驱动。另一种是lcd显示屏，没有驱动电路，需要与驱动电路配合使用，如图2-35所示。特 点是体积小，但却需要另外的驱动芯片。也可以使用带有LCD驱动能力的高档MCU驱动，如 ARM 系列的S3C44B0X。图2-35不带驱动电路的LCD结构(1) 总线驱动方式一般带有驱动模块的LCD显示屏使用这种驱动方式，由于LCD已经带有
7、驱动硬件电路, 因此模块给出的是总线接口，便于与单片机的总线进行接口。驱动模块具有八位数据总线， 外加一些电源接口和控制信号。而且自带显示缓存，只需要将要显示的内容送到显示缓存中 就可以实现内容的显示。由于只有八条数据线，因此常常通过引脚信号来实现地址与数据线 复用，以达到把相应数据送到相应显示缓存的目的。表2-41为一个典型的显示模块(HY 12864B)提供的总线接口。表2-41 典型带驱动液晶模块的总线接口Pii NuGscriplion1GND2Powersupply loi Logic3Powr TLpphRx I CD1Registcrsoloction ill；Dataegist
8、or I.lnstriicilonfeqistocj占Head/wrkle ielecliiri (M.lkadJ Arilt?)6Enable signal forcfiipDataline15Chip Sc loci Signal for Loft Ila If of thB Screen16ChlpSfitecI Siqnaltor RKiHI Halt -Jtlht? Screen17Reset signal19M eoativp vollaqe output19Power suppl-i h -r liackllqrit?0I1 q/-aikjijmikihi(2) 控制器扫描方式S
9、3C44B0X中具有内置的LCD控制器，它具有将显示缓存(在系统存储器中)中的LCD 图象数据传输到外部LCD驱动电路的逻辑功能。S3C44B0X中内置的LCD控制器可支持灰度LCD和彩色LCD。在灰度LCD上，使用基于时 间的抖动算法(timebased dithering algorithm)和FRC (Frame Rate Control)方法，可 以支持单色、4级灰度和16级灰度模式的灰度LCD。在彩色LCD 上,可以支持256级彩色。 对于不同尺寸的LCD，具有不同数量的垂直和水平象素、数据接口的数据宽度、接口时间及 刷新率，而LCD控制器可以进行编程控制相应的寄存器值，以适应不同的
10、LCD显示板。内置的LCD控制器提供了下列外部接口信号：VFRAME： LCD控制器和LCD驱动器之间的帧同步信号。它通知LCD屏新的一帧的显示,LCD控制器在一个完整帧的显示后发出VFRAME信号。VLINE： LCD控制器和LCD驱动器间的同步脉冲信号，LCD驱动器通过它来将水平移位 寄存器中的内容显示到LCD屏上。LCD控制器在一整行数据全部传输到LCD驱动器后发出 VLINE信号。VCLK:此信号为LCD控制器和LCD驱动器之间的象素时钟信号，LCD控制器在VCLK的 上升沿发送数据，LCD驱动器在VCLK的下降沿采样数据。VM： LCD驱动器所使用的交流信号。LCD驱动器使用VM信号
11、改变用于打开或关闭象素 的行和列电压的极性。VM信号可在每一帧触发，也可在数量可编程的一些VLINE信号后触 发。VD3:0： LCD 象素数据输出端口。VD7:4： LCD 象素数据输出端口。图2-36 LCD 控制器逻辑框图图2-36为S3C44B0X中内置的LCD控制器的逻辑框图，它用于传输显示数据并产生必要 的控制信号，如VFRAME, VLINE, VCLK,和VM。除了控制信号，还有显示数据的数据端口 VD7:0。LCD 控制器包含REGBANK, LCDCDMA, VIDPRCS,和TIMEGEN。REGBANK 具有 18 个可 编程寄存器，用于配置LCD控制器。LCDCDMA
12、为专用DMA，它可以自动地将显示数据从帧内 存中传送到LCD驱动器中。通过专用DMA，可以实现在不需要CPU介入的情况下显示数据。 VIDPRCS从LCDCDMA接收数据，变换为合适的数据格式（比如4/8位单一扫描和4位双扫描 显示模式）后通过VD7:0发送到LCD驱动器。TIMEGEN包含可编程的逻辑，以支持常见LCD 驱动器所需要的不同的接口时间、速率要求。TIMEGEN部分产生VFRAME, VLINE, VCLK, VM 等信号。 与ARM自带LCD驱动器有关的寄存器如表2-42所示，其中PCOND为端口D的引脚配置 寄存器，PDATD为端口D的数据寄存器，PUPD为端口D的上拉禁止寄
13、存器。表2-43、表2-44、表2-45分别为PCOND、PDATD、PUPD寄存器的位描述。表2-42端口D寄存器寄存器地址R/W描述复位值PCOND0X01D2001CR/W配置端口 D的管脚0x0000PDATD0X01D20020R/W端口 D的数据寄存 器Undef.PUPD0X01D20024R/W端口 D的上拉寄存 器0x0表2-43 PCOND 寄存器的位描述PCOND位描述PD01:000 =输入10 = VD0 01 =输出11 =保留PD13:200 =输入10 = VD1 01 =输出11 =保留PD25:400 =输入10 = VD2 01 =输出11 =保留PD37
14、:600 =输入10 = VD3 01 =输出11 =保留PD49:800 =输入10 = VCLK 01 =输出11 =保留PD511:1000 =输入10 = VLINE 01 =输出11 =保留PD613:1200 =输入10 = VM 01 =输出11 =保留PD715:1400 =输入10 = VFRAME 01 =输出11 =保留表2-44 PDATD 寄存器的位描述PDATD位描述PD7:07:0当端口被设置为一个输入端口， 相应的位成为管脚状态。当端口 被设置为一个输出端口，管脚状 态与相应的位一样。当端口被设 置成一个功能管脚，将会读到一 个不确定的值。表2-45 PUPD
15、寄存器的位描述PUPD位描述PD7:07:00:附在相应端口管脚的上拉电 阻使能1:上拉电阻禁用。LCD驱动控制端口与ARM的端口4是共用的，因此，要设置相应的寄存器，将其定义为 功能端口，即LCD驱动控制端口。表2-46为LCD控制寄存器LCDC0N1的设置值，表2-47为 LCDCON1 的位描述。表2-46 LCDCON1 的设置 寄存器 地址 R/W 描述 复位值LCDCON10X01F00000R/WLCD控制1寄存器0x00000000表2-47 LCDCON1 的位描述LCDCON1位描述初始化状态LINECNT(只读)31:22这些位提供行计数器状态。从LINEVAL降值到00000000000CLKVAL21:12这些位决定了VCLK的速度频率。CLKVAL9:0. VCLK = MCLK / (CLKVAL x 2) ( CLKVAL 32 )0000000000WLH
