第10章S3C44B0_S3C2410_2440通信与LCD接口技术(2).ppt

配套教材 ARM嵌入式系统结构与编程 第2版邱铁编著 清华大学出版社 2013 8E mail openembed ARM嵌入式系统结构与编程 第10章S3C44B0 S3C2410 S3C2440通信与LCD接口技术 本章基于嵌入式微控制器S3C44B0X和S3C2410 S3C2440 介绍了通用异步收发器 UART I2C总线的通信原理和S3C44B0X S3C2410 S3C2440的用作图形界面接口的LCD控制器 每种功能部件都列出了相应的典型开发实例 内容提要 10 1S3C44B0 S3C2410 S3C2440UART10 2S3C44B0 S3C2410 S3C2440I2C总线接口10 3S3C44B0 S3C2410 S3C2440LCD控制器 10 3S3C44B0 S3C2410 S3C2440LCD控制器 在嵌入式设备中 图形界面信息的显示离不开显示器 嵌入式产品由于体积和功耗的限制 大多采用LCD LiquidCrystalDisplay 液晶显示器 LCD工作原理示意图 1 LCD工作原理LCD显示器核心结构是由两块玻璃基板中间充斥着运动的液晶分子 信号电压直接控制薄膜晶体的开关状态 再利用晶体管控制液晶分子 液晶分子具有明显地光学各向异性 能够调制来自背光灯管发射的光线 实现图像的显示 2 LCD的特点与分类LCD基本上分为无源阵列彩显STN LCD 俗称伪彩显 和薄膜晶体管有源阵列彩显TFT LCD 俗称真彩显 STN SuperTwistedNematic 屏幕 又称为超扭曲向列型液晶显示屏幕 在传统单色液晶显示器上加入了彩色滤光片 并将单色显示矩阵中的每一像素分成三个像素 分别通过彩色滤光片显示红 绿 蓝三原色 以此达到显示彩色的作用 颜色以淡绿色和橘色为主 TFT ThinFilmTransistor 即薄膜场效应晶体管显示屏 它的每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来控制 使每个像素都能保持一定电压 从而可以大大提高反应时间 一般TFT屏可视角度大 一般可达到130度左右 主要应用在高端显示产品 10 3 2S3C44B0 S3C2410 S3C2440LCD控制器模块 在S3C44B0和S3C2410 S3C2440内部集成了LCD控制器 其逻辑功能是将LCD的图像数据从主存的视频缓冲区域传送到外部LCD设备 S3C44B0LCD控制器 支持彩色 灰度 单色LCD面板 支持三种LCD显示模式 4位双扫描 4位单扫描 8位单扫描 支持单色 4级和16级灰度显示 支持256色的STN显示器面板 支持多虚拟显示屏 支持硬件横向 纵向滚屏 支持系统主存作为显存 专用的DMA传送支持 负责将存储在主存中的视频帧直接传送到LCD缓存中 支持多分辨率 640 x480 320 x240 160 x160的实际显示器和最大4096x1024 2048x2048 1024x4096等的虚拟显示器 支持低功耗模式 SL IDLE模式 S3C2410 S3C2440LCD控制器 支持STN LCD显示器同S3C44B0TFT LCD显示器 支持1 2 4 8位色的调色板TFT LCD显示 支持16位 24位色的非调色板真彩显示 在24位色模式下最大支持16M显存 支持多分辨率 640 x480 320 x240 160 x160的实际显示器和它支持最大4MB虚拟显存 在16bit色模式下最大支持2048x1024等的虚拟显示器 1 外部接口信号S3C44B0的LCD外部接口信号 VFRAME该信号是LCD控制器和LCD驱动器之间的帧同步信号 它指示一个新的帧的开始 VLINE该信号是LCD控制器和LCD驱动器之间的行同步信号 当VLINE信号到来的时候 LCD控制器认为整个行线的数据被LCD驱动传送 VCLK该引脚是LCD控制器和LCD驱动器之间的像素时钟 LCD控制器在VCLK的上升沿传送数据 LCD驱动器在其下降沿对数据进行采样 VM是送给LCD驱动器的交流信号 VM信号被LCD驱动用来选择行列电压的极性以打开或关闭像素 VD 7 0 是LCD像素数据端口 S3C2410 S3C2440的LCD外部接口信号 VFRAME VSNYC VSTV帧同步信号 STN 虚拟同步信号 TFT SECTFT信号VLINE HSYNC CPV行同步脉冲信号 STN 水平同步脉冲信号 TFT SECTFT信号VCLK LCD HCLK像素时钟信号 STN TFT SECTFT信号VD 23 0 LCD像素数据信号 STN TFT SECTFT VM VDEN TPLCD驱动的交流偏置信号 STN 数据使能信号 TFT SECTFT信号LEND STH行结束信号 TFT SECTFT信号LCD PWRENLCD电源控制使能信号LCDVF0SECTFT信号 OELCDVF1SECTFT信号 REVLCDVF2SECTFT信号 REVB 2 模块结构S3C44B0LCD控制器逻辑框图 S3C2410 S3C2440LCD控制器逻辑框图 3 LCD控制器的操作 1 时钟产生器 TIMEGEN LCD的分辨率和显示模式的配置由下面的公式表示 2 STN显示操作LCD控制器支持彩色 灰度 单色的显示方式 当需要使用灰度或彩色的显示模式时 需要通过基于时间的抖动算法和帧速率控制 RFC 方法模块 实现灰度或色彩的平滑过度 单色模式绕过了这两个模块 S3C44B0和S3C2410 S3C2440支持在彩色或灰度模式下不同映射的查找表 这种选择给了用户很大的灵活性 查找表允许用户选择不同的色彩或灰度级 灰度模式操作S3C44B0和S3C2410 S3C2440支持两种灰度模式 4级灰度和16级灰度 使用查找表中的两个bit来选择不同的模式 这两个bit使用的是在彩色模式下的蓝色的查找表 彩色模式操作S3C44B0的LCD控制器支持256色彩色模式 S3C2410 S3C2440支持256色和4096色彩色模式 256色模式下 采用3位红色 3位绿色 2位蓝色 在彩色模式下使用分离的查找表 抖动模式和帧速率控制在STN LCD显示器 单色模式除外 数据必须经过抖动算法处理 抖动有两个函数 用于减少闪烁的基于时间的抖动算法和用来在STN面板上显示灰度和色阶的帧速率控制 FRC 算法 抖动占空因子示例见教材 ARM嵌入式系统结构与编程 表10 18 单色4位双扫描 单色4位单扫描内存格式 灰度及彩色存储格式 256色彩色模式数据格式 4096色彩色模式数据格式 STN LCD的时序要求见教材 ARM嵌入式系统结构与编程 第338页图10 25 3 TFT显示操作TIMEGEN为LCD驱动产生控制信号 例如VSYNC HSYNC VCLK VDEN和LEND信号 这些控制信号的产生高度依赖于在寄存器组中的LCDCON1 2 3 4 5寄存器的设置 HOZVAL和LINEVAL的设置取决于LCD面板的尺寸 使用的公式如下 VCLK信号的频率依赖于LCDCON1寄存器中的CLKVAL值的设定 视频显示操作像素在LCD面板上的分布 24bpp显示方式数据构成 256色调色板使用方法S3C2410 S3C2440的TFT LCD控制器支持256色调色板模式 用户可以从64K种颜色中挑选256种颜色 256色调色板包含一个256 深度 x16bit的SPSRAM 调色板支持5 6 5和5 5 5 I两种格式 5 6 5的显示格式 5 5 5 I的显示格式 调色板数据格式分配5 6 5格式 调色板数据格式分配5 6 5格式 4 虚拟显示器 STN TFT S3C44B0和S3C2410 S3C2440支持硬件横向 纵向滚屏 如果使用滚屏 LCDSADD1 2寄存器中除了PAGEWIDTH和OFFSIZE的LCDBASEU和LCDBASEL需要被更改 存储图像的视频缓冲区在尺寸上需要大于LCD面板的尺寸 虚拟屏幕滚屏 10 3 3S3C44B0 S3C2410 S3C2440LCD控制器专用功能寄存器 1 LCD控制寄存器1 S3C44B0的LCDCON1 S3C2410 S3C2440的LCDCON1 LCD控制寄存器2 LCDCON2 LCD控制寄存器3 LCDCON3 LCD控制寄存器4 LCDCON4 LCD控制寄存器5 LCDCON5 控制信息详情见教材 ARM嵌入式系统结构与编程 表10 26 表10 27 表10 28 表10 29 表10 30 帧缓冲区起始地址寄存器1 LCDADDR1 帧缓冲区起始地址寄存器2 LCDADDR2 帧缓冲区起始地址寄存器3 LCDADDR3 详情见教材 ARM嵌入式系统结构与编程 表10 31 表10 32 表10 33 9 红色查找表寄存器 9 绿色查找表寄存器 10 蓝色查找表寄存器 抖动样式寄存器 抖动模式寄存器DITHMODE LCD中断请求寄存器 LCDINTPND LCD中断源请求寄存器 LCDSRCPND LCD中断屏蔽寄存器 LCDINTMSK LPC3600控制寄存器 LPCSEL 详情见教材 ARM嵌入式系统结构与编程 表10 37 表10 38 表10 39 表10 40 表10 41 表10 42 表10 43 10 3 4S3C44B0 S3C2410 S3C2440LCD控制器设计实例 1 LCD控制器接口设计 2 软件设计LCD软件主要包括以下功能 LCD初始化 画点 画直线 画圆 画椭圆等 程序的主要源代码详情见教材 ARM嵌入式系统结构与编程 第354页 思考与练习题 采用FIFO的方式进行UAR