基于ARM和_CmOS_的LCD驱动设计

1、第29卷第3期中南民族大学学报(自然科学版V o l .29N o.32010年9月Journal of South 2Central U niversity fo r N ati onalities (N at .Sci .Editi on Sep.2010收稿日期2010204202基于A RM 和C O S 2 的L CD 驱动设计汪红,程浏,柴化倩(中南民族大学计算机科学学院,武汉430074摘要介绍了基于A RM 和C O S 2 的嵌入式系统中实现对L CD 显示屏驱动的方法,研究了S 3C 2440a 的L CD 控制寄存器的参数设置和L CD 屏的接口电路,结合C O S 2

2、实时操作系统下应用程序的开发,实现了在L CD 屏上的字符显示.关键词嵌入式系统;高级精简指令运算集微处理器;L CD 显示屏D esign of LCD D r iver Ba sed on AR M and C OS -W ang H ong ,Cheng L iu ,Cha i H uaqian(Co llege of Compu ter Science ,Sou th 2Cen tral U n iversity fo r N ati onality ,W uhan 430074,Ch ina Abstract A m ethod of L CD screen drive is in

3、troduced ,w h ich is based on the A RM and C O S 2 em bedded system .W e test how to configu re the L CD con tro l register of S 3C 2440a and study the in terface circu it of L CD screen .Com b ined w ith the app licati on developm en t of the C O S 2 real 2ti m e operating system ,w e are ab le to

4、disp lay characters on the L CD screen .Keywords em bedded system ;A RM ;L CD screen随着嵌入式技术的发展,嵌入式系统的应用领域越来越广泛,在很多应用中,都需要友好的人机界面.传统的数码管或者发光二极管显示已经不能满足实际应用的需求,而L CD 屏由于其功耗低,发热少,色彩丰富,纤薄的平板型结构等优点,越来越多地应用于嵌入式系统中.S 3C 2440a 是一款以A RM 920T 为内核的嵌入式微处理器,它的最高工作频率达533M H z ,内含3通道的异步串行口,U SB 主、从单元设备接口,L CD 控制器等

5、众多片上外设接口,且具低功耗、高性能,广泛适用于PDA 、便携式媒体播放器、手持式导航仪等领域.C O S 2 是一种基于优先级的抢占式的实时操作系统,其执行效率高、占用空间小、实时性能优良和可扩展性强,广泛应用于小型控制系统中.本文主要讨论的是如何在基于S 3C 2440a 和C O S 2 的嵌入式系统中实现L CD 屏的驱动.1S 3C 2440a 的L CD 控制器L CD 控制器的主要工作是将系统内存中的显示缓冲区内的图像数据,利用DM A 方式传输给外部的L CD 显示屏,实现图像的显示.S 3C 2440a 的L CD 控制器支持3种扫描类型和最大4096色的STN L CD 显

6、示,支持调色或无调色彩色T FT L CD 显示,最大可支持24bbp 模式下16M 色T FT 显示,支持多种不同尺寸的液晶屏,如640480,320240,160160等.1.1S 3C 2440a 的L CD 控制器的结构S 3C 2440a 的L CD 控制器由R EGBAN K 、L CDCDM A 、T I M EGEN 等组成,如图1所示.R EGBAN K 由可编程寄存器组和调色板存储器组成,用来产生控制信号.L CDCDM A 是L CD 专用的DM A ,自动从帧存储器传输视频数据到L CD 控制器,视频数据不需要经过CPU 的累加器中转直接发送给数据端口.T I M EG

7、EN 由可编程逻辑器件组成,产生可编程控制信号来支持不同类型的L CD 驱动器 .图1S 3C 2440a 的L CD 控制器结构F ig .1L CD contro ller arch itecture of S 3C 2440a1.2L CD 控制寄存器的配置通过对R EGBAN K 寄存器组中的L CDCON 1 2 3 4 5寄存器进行配置来产生控制信号,L CDCON 1可以对L CD 的类型、数据位数、是否需要VD EN 输出及DCL K 进行设置;L CDCON 2主要对VB PD 、V FPD 、V SPW 进行设置;L CDCON 3及L CDCON 4对HB PD 、H F

8、PD 、H SPW 进行设置;L CDCON 5用以对DCL K 、H SYN C 、V SYN C 的极性做设置.V SYN C 和H SYN C 脉冲与L CDCON 2 3的HO Z VAL 和L I N EVAL 设置相关,HO Z VAL 和L I N EVAL 的值由L CD 屏的分辨率决定,公式如下:H O ZV A L =(H oriz on ta l d isp lay siz e -1,L IN EV A L =(V ertica l d isp lay siz e - 1.V CL K 的频率取决于L CDCON 1中CL KVAL的设置,V CL K 和CL KVAL

9、的关系如下(CL KVAL的最小值是0:V CL K (H z =H CL K(CL KV A L +12.HCL K 为S 3C 2440a 中PLL 时钟发生器产生的时钟信号.V SYN C 的频率即为帧频,它与L CDCON 12 3 4均有关1,计算公式如下:F ram eR a te =1(V S PW +1+(V B PD +1+(L IN EV A L +1+(V F PD +1(H S PW +1+(+1+(+1+(+12(CL KV A L +1(H CL K .2L CD 显示屏的接口电路从图1可以看出L CD 控制寄存器的输出信号主要有V FRAM E ,VL I N E

10、 ,V CL K ,VM ,VD 23:0等.V FRAM E 是L CD 控制器和L CD 驱动器之间的帧同步信号,L CD 控制器在一个完整帧显示完成后立即插入一个V FRAM E 信号,开始新一帧的显示.VL I N E 是线同步脉冲信号,将水平线移位寄存器的内容传送给L CD 屏显示.V CL K 是像素时钟信号,VM 是L CD 驱动器的A C 信号.VD 23:0是24位L CD 像素点数据输出端口.L CD 显示屏的接口电路如图2所示.L CD 显示屏接口上的V FRAM E ,VL I N E ,V CL K ,VM ,VD 23:0端口与S 3C 2440a 的L CD 控制

11、器的输出端口对应,而T SXM ,T SY M ,T SXP ,T SYP 是用于触摸屏的端口 .图2L CD 显示屏接口电路F ig .2L CD screen interface circuit26中南民族大学学报(自然科学版第29卷3C O S2 实时操作系统C O S2 是一个开放源码、可移植、可裁剪、占先式实时操作系统,其内核提供任务调度与管理、时间管理、任务间同步与通信、内存管理和中断服务等功能2,将其移植到本系统所使用的S3C2440a上,形成一个完整的嵌入式系统,用以控制L CD屏的输出.对于基于A RM和C O S2 的嵌入式系统,在应用程序中的第一步应该是对目标设备(硬件进

12、行初始化,然后是对移植于其上的操作系统的初始化,接着就开始创建系统的初始任务,所以其M ain(函数基本组成为:in t M ain(in t argc,char33argvT arget In it(; 初始化目标板O S In it(; 初始化C O S2O ST askC reate(M ainT ask,(vo id30, &M ainT askStkM ainT askStkL engh-1,M ainT askP ri o; 创建系统初始任务O SStart(; 开始任务retu rn0;在C O S2 系统中,每一个任务都是无限的循环,因为系统会为每一个任务提供一个堆栈空间,由系

13、统在任务切换的时候恢复上下文,并执行一条reti 指令返回.如果允许任务执行到最后,那一般就会执行一条ret指令,这样很可能会破坏系统堆栈空间从而使应用程序的执行不确定.所以,每一个任务都必须被写成无限循环的形式.而这并不会造成程序的死循环,因为在占先式实时操作系统中,当出现优先级更高的任务时,会从当前任务切换到优先级更高的任务3.任务的结构一般为:vo id T ask(vo id3p data定义局部变量T i m er In it(; 在优先级最高任务内调用w h ile(1 应用程序代码O ST i m eD ly(; 可选4驱动L CD屏的设计首先设置L CD屏初始化函数,包括初始化

14、像素输出端口VD0223,设置帧缓存的开始地址,设置lcdcon1,lcdcon2,lcdcon3,lcdcon4,lcdcon5寄存器里的参数:static vo id L cd In it(vo id 端口设置rL CDCON1=(CL KVAL T FT8 (M VAL U SED7 (35 (121 0;rL CDCON2=(VB PD24 (L I N EVAL T FT14 (V FPD6 (V SPW;rL CDCON3=(HB PD19 (HO Z VAL T FT8 (H FPD;rL CDCON4=(M VAL8 (H SPW;rL CDCON5=(111 (010 (19

15、 (18 (07 (06 (13 (B S W P 1 (HW S W P; 寄存器设置 地址设置然后给L CD面板电源使能端口信号,接通电源,并开启视频输出.在输出视频信号之前先将L CD 清屏,清屏也可以看作将显示屏填充为某一颜色.完成了这一系列初始化和配置之后,开始往L CD屏输入信号.本系统的目的是在L CD屏上显示出字符,汉字由1616的点阵显示,A SC 码由816的点阵显示,这些汉字和A SC 码由字模提取软件生成字模代码存放在两个数组中4,只要将字模数据写入屏幕上各点对应的RAM中即可,代码的一个b it对应L CD屏上的一个点,为1时填充定义的颜色,为0时不填充保持底色.控制

16、L CD显示的函数为:vo id L cd p rin tf(un signed in t x,un signed in t y, un signed in t c,un signed in t bk c,un signed in t st 变量声明36第3期汪红,等:基于A RM和C O S2 的L CD驱动设计w h ile(3p Str!=0 判断是否为字符if(3p Str0xA0&3(p Str+10xA0 中文输出L cd H Z(x,y,(3p Str20xA030x0100 +3(p Str+120xA0,c,bk c,st;p Str+;i+;x+=16;else A SC

17、码输出L cd A SC (x,y,3p Str,c,bk c,st;x+=8;b reak;p Str+;i+;if(i256b reak;以上L CD显示函数定义好之后,需要在系统的m ain task(中定义一个lcdtask(函数,在此函数中调用L cd p rin tf(来执行字符显示功能.L cd p rin tf (的主要代码如下:vo id lcdtask(vo id3p dataL cd D isp lay(; L CD初始化,包括in it,电源使能,开启视频输出,清屏w h ile(1L cd p rin tf(10,65,R GB(0xFF,0xFF,0xFF,R GB

18、(0x00,0x00,0x00,1,基于A RM和C O S2 ;L cd p rin tf(84,92,R GB(0xFF,0xFF,0xFF,R GB (0x00,0x00,0x00,1,L CD屏输出字符;O ST i m eD ly(O S T I CKS PER SEC 5;至此,驱动L CD输出文本的功能全部实现.实验过程中,可以通过在C O S2 中编写的应用程序,对S3C2440a的L CD控制寄存器进行配置,提取需要的字模代码在L CD屏上进行描点,以显示出所需的文本信息.5结束语本文通过对S3C2440a的L CD控制器和L CD显示屏接口电路的分析,以及对C O S2 实时操作系统下应用程序开发结构的研究,给出了一种加载和调用字