嵌入式体系结构及接口技术：第10章S3C44B0S3C2410通信与LCD接口技术2

1、1TM1n配套教材：配套教材：ARMARM嵌入式系统结构与编程嵌入式系统结构与编程，邱铁邱铁 编著，清华大学出版社，编著，清华大学出版社，2009,32009,3ARMARM嵌入式系统结构与编程嵌入式系统结构与编程2TM第第10章章S3C44B0/S3C2410通信与通信与LCD接口技术接口技术本章基于嵌入式微控制器本章基于嵌入式微控制器S3C44B0X和和S3C2410，介绍了通用异步收发器（，介绍了通用异步收发器（UART）、I2C总线的通信原理和总线的通信原理和S3C44B0X/S3C2410的用作图形界面接口的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控制器，每种功能

2、部件都列出了相应的典型开发实例。典型开发实例。3TM3内容提要内容提要101 S3C44B0/ S3C2410 UART102 S3C44B0/ S3C2410 I2C总线接口总线接口103 S3C44B0/S3C2410 LCD控制器控制器4TM4103 S3C44B0/S3C2410 LCD控制控制器器n在嵌入式设备中，图形界面信息的显示离不在嵌入式设备中，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开显示器，嵌入式产品由于体积和功耗的限制，大多采用制，大多采用LCD（Liquid Crystal Display）液晶显示器。）液晶显示器。5TM5LCD工作原理示意图工作原

3、理示意图6TM6n1. LCD工作原理工作原理nLCD显示器核心结构是由两块玻璃基板中间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。充斥着运动的液晶分子。n信号电压直接控制薄膜晶体的开关状态，再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。发射的光线，实现图像的显示。 7TM7n2. LCD的特点与分类的特点与分类nLCD基本上分为无源阵列彩显基本上分为无源阵列彩显STN-LCD（俗（俗称伪彩显）和薄膜晶体管有源

4、阵列彩显称伪彩显）和薄膜晶体管有源阵列彩显TFT-LCD（俗称真彩显）。（俗称真彩显）。8TM8nSTN（Super Twisted Nematic）屏幕，又屏幕，又称为超扭曲向列型液晶显示屏幕。在传统单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，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，颜色以淡绿色和以此达到显示彩色的作用，颜色以淡绿色和橘色为主。橘色为主。 9TM9nTFT（Thin Fi

5、lm Transistor）即薄膜场效应即薄膜场效应晶体管显示屏，它的每个液晶像素点都是由晶体管显示屏，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，一般提高反应时间，一般TFT屏可视角度大，一屏可视角度大，一般可达到般可达到130度左右，主要应用在高端显示度左右，主要应用在高端显示产品。产品。10TM101032 S3C44B0/S3C2410 LCD控控制器模块制器模块n在在S3C44B0和和S3C2410内部集成了内部集成了LCD控制控制器，其逻

6、辑功能是将器，其逻辑功能是将LCD的图像数据从主存的图像数据从主存的视频缓冲区域传送到外部的视频缓冲区域传送到外部LCD设备。设备。11TM11nS3C44B0 LCD控制器：控制器：n支持彩色、灰度、单色支持彩色、灰度、单色LCD面板；面板；n支持三种支持三种LCD显示模式：显示模式：4位双扫描、位双扫描、4位单扫描、位单扫描、8位单扫描；支持位单扫描；支持单色、单色、4级和级和16级灰度显示；支持级灰度显示；支持256色的色的STN显示器面板；显示器面板；n支持多虚拟显示屏（支持硬件横向、纵向滚屏）；支持多虚拟显示屏（支持硬件横向、纵向滚屏）；n支持系统主存作为显存；支持系统主存作为显存；

7、n专用的专用的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；缓存中；n支持多分辨率：支持多分辨率：640 x480，320 x240，160 x160的实际显示器和最大的实际显示器和最大4096x1024, 2048x2048, 1024x4096等的虚拟显示器；等的虚拟显示器；n支持低功耗模式（支持低功耗模式（SL_IDLE模式）。模式）。12TM12nS3C2410 LCD控制器：控制器：n支持支持STN-LCD显示器同显示器同S3C44B0nTFT-LCD显示器显示器:n支持1、2、4、8位色的调色板TFT-LCD显示；n

8、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；n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；13TM13n1 外部接口信号外部接口信号nS3C44B0的的LCD外部接口信号：外部接口信号：nVFRAME该信号是该信号是LCD控制器和控制器和LCD驱动器之间的帧同步信号，它指示一驱动器之间的帧同步信号，它指示一个新的帧的开始。个新的帧的开始。nVLINE该信号是该信号是LCD控制器和控制器和LCD驱动器之间的行同步信号。当驱动器之间的行同步信号

9、。当VLINE信号到来的时候，信号到来的时候，LCD控制器认为整个行线的数据被控制器认为整个行线的数据被LCD驱动传送。驱动传送。nVCLK该引脚是该引脚是LCD控制器和控制器和LCD驱动器之间的像素时钟，驱动器之间的像素时钟，LCD控制器控制器在在VCLK的上升沿传送数据，的上升沿传送数据， LCD驱动器在其下降沿对数据进行采样。驱动器在其下降沿对数据进行采样。nVM是送给是送给LCD驱动器的交流信号。驱动器的交流信号。VM信号被信号被LCD驱动用来选择行列电压的驱动用来选择行列电压的极性以打开或关闭像素。极性以打开或关闭像素。nVD7:0是是LCD像素数据端口。像素数据端口。14TM14n

10、S3C2410的的LCD外部接口信号：外部接口信号：nVFRAME/VSNYC/VSTV帧同步信号（帧同步信号（STN）/虚拟同步信号（虚拟同步信号（TFT）/SEC TFT信号信号nVLINE/HSYNC/CPV行同步脉冲信号（行同步脉冲信号（STN）/水平同步脉冲信号（水平同步脉冲信号（TFT）/ SEC TFT信号信号nVCLK/LCD_HCLK像素时钟信号（像素时钟信号（STN/TFT）/SEC TFT信号信号nVD23:0LCD像素数据信号（像素数据信号（STN/TFT/SEC TFT）nVM/VDEN/TPLCD驱动的交流偏置信号（驱动的交流偏置信号（STN）/数据使能信号（数据使

11、能信号（TFT）/SEC TFT信号信号nLEND/STH行结束信号（行结束信号（TFT）/SEC TFT信号信号nLCD_PWRENLCD电源控制使能信号电源控制使能信号nLCDVF0SEC TFT信号信号OEnLCDVF1SEC TFT信号信号REVnLCDVF2SEC TFT信号信号REVB15TM15n2 模块结构模块结构nS3C44B0 LCD控制器逻辑框图控制器逻辑框图 16TM16nS3C2410 LCD 控制器逻辑框图控制器逻辑框图 17TM17n3 . LCD控制器的操作控制器的操作n(1) 时钟产生器（时钟产生器（TIMEGEN）18TM18数据个数有效的水平显示尺寸VDH

12、OZVAL LCD的分辨率和显示模式的配置由下面的公式的分辨率和显示模式的配置由下面的公式表示：表示：19TM19n (2) STN显示操作显示操作nLCD控制器支持彩色、灰度、单色的显示方控制器支持彩色、灰度、单色的显示方式。式。n当需要使用灰度或彩色的显示模式时，需要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（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）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。度。单色模式绕过了这两个模块。20TM20nS3C44B0和和S3C2410支持在彩色或灰度模式支持在彩色或灰度模

13、式下不同映射的查找表，这种选择给了用户很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大的灵活性。查找表允许用户选择不同的色彩或灰度级。彩或灰度级。21TM21n灰度模式操作灰度模式操作nS3C44B0和和S3C2410支持两种灰度模式：支持两种灰度模式：4级灰度和级灰度和16级灰度，使用查找表中的两个级灰度，使用查找表中的两个bit来选择不同的模式。这两个来选择不同的模式。这两个bit使用的是在彩使用的是在彩色模式下的蓝色的查找表。色模式下的蓝色的查找表。22TM22n彩色模式操作彩色模式操作nS3C44B0的的LCD控制器支持控制器支持256色彩色模式色彩色模

14、式，S3C2410支持支持256色和色和4096色彩色模式。色彩色模式。256色模式下，采用色模式下，采用3位红色、位红色、3位绿色、位绿色、2位位蓝色。在彩色模式下使用分离的查找表。蓝色。在彩色模式下使用分离的查找表。23TM23n抖动模式和帧速率控制抖动模式和帧速率控制n在在STN-LCD显示器（单色模式除外），数据显示器（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：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用于减少闪烁的基于时间的抖动算法和用来在在STN面板上显示灰度和色阶的帧速率控制面板上显示灰度和色阶的帧速率控制（FRC）算法。）算法。

15、 n 抖动抖动 占空因子示例见占空因子示例见教材教材ARM嵌入式系嵌入式系统结构与编程统结构与编程表表10-1824TM24单色单色4位双扫描位双扫描25TM25单色单色4位单扫描内存格式位单扫描内存格式 26TM26灰度及彩色存储格式灰度及彩色存储格式n 256色彩色模式数据格式色彩色模式数据格式 27TM27n4096色彩色模式数据格式色彩色模式数据格式 28TM28nSTN-LCD的时序要求见的时序要求见教材教材ARM嵌入式嵌入式系统结构与编程系统结构与编程第第338页图页图10-2529TM29n（3） TFT显示操作显示操作nTIMEGEN为为LCD驱动产生控制信号，例如驱动产生控制

16、信号，例如VSYNC、HSYNC、VCLK、VDEN和和LEND信号。这些控制信号的产生高度依赖于在寄信号。这些控制信号的产生高度依赖于在寄存器组中的存器组中的LCDCON1/2/3/4/5寄存器的设置寄存器的设置。 30TM30nHOZVAL和和LINEVAL的设置取决于的设置取决于LCD面板面板的尺寸，使用的公式如下：的尺寸，使用的公式如下： 1HOZVAL 显示器水平像素尺寸1LINEVAL 显示器垂直像素尺寸31TM31nVCLK信号的频率依赖于信号的频率依赖于LCDCON1寄存器中寄存器中的的CLKVAL值的设定。值的设定。 21CLKVALHCLKVCLKHz32TM32n视频显示

17、操作视频显示操作n像素在像素在LCD面板上的分布面板上的分布 33TM33n24bpp显示方式数据构成显示方式数据构成 34TM34(BSWP = 0, HWSWP = 0, BPP24BL = 1) D31:8 D7:0 000H P1 无效位 004H P2 无效位 008H P3 无效位 35TM3536TM36n256色调色板使用方法色调色板使用方法nS3C2410的的TFT-LCD控制器支持控制器支持256色调色色调色板模式。用户可以从板模式。用户可以从64K种颜色中挑选种颜色中挑选256种种颜色。颜色。256色调色板包含一个色调色板包含一个256（深度）（深度）x 16bit的的S

18、PSRAM，调色板支持，调色板支持5:6:5和和5:5:5:I两种格式。两种格式。 37TM37n5:6:5的显示格式的显示格式 38TM38n5:5:5:I的显示格式的显示格式 39TM39n调色板数据格式分配调色板数据格式分配5:6:5格式格式 40TM40n调色板数据格式分配调色板数据格式分配5:6:5格式格式 41TM41n4虚拟显示器（虚拟显示器（STN/TFT）nS3C44B0和和S32410支持硬件横向、纵向滚支持硬件横向、纵向滚屏。如果使用滚屏，屏。如果使用滚屏，LCDSADD1/2寄存器中寄存器中除了除了PAGEWIDTH和和OFFSIZE的的LCDBASEU和和LCDBAS

19、EL需要被更改。存需要被更改。存储图像的视频缓冲区在尺寸上需要大于储图像的视频缓冲区在尺寸上需要大于LCD面板的尺寸。面板的尺寸。 42TM42虚拟屏幕滚屏虚拟屏幕滚屏 43TM431033 S3C44B0/S3C2410 LCD控制器控制器专用功能寄存器专用功能寄存器n1 .LCD控制寄存器控制寄存器144TM44nS3C44B0的的LCDCON145TM45S3C2410的的LCDCON146TM46nLCD控制寄存器控制寄存器2（LCDCON2） 、LCD控控制寄存器制寄存器3（LCDCON3） 、LCD控制寄存控制寄存器器4（LCDCON4） 、LCD控制寄存器控制寄存器5（LCDCO

20、N5）控制信息）控制信息 n详情见详情见教材教材ARM嵌入式系统结构与编程嵌入式系统结构与编程表表10-26、表、表10-27、表、表10-28、表、表10-29、表、表10-3047TM47n帧缓冲区起始地址寄存器帧缓冲区起始地址寄存器1（LCDADDR1）、帧缓冲区起始地址寄存器、帧缓冲区起始地址寄存器2（LCDADDR2） 、帧缓冲区起始地址寄存器、帧缓冲区起始地址寄存器3（LCDADDR3）n详情见详情见教材教材ARM嵌入式系统结构与编程嵌入式系统结构与编程表表10-31、表、表10-32、表、表10-3348TM48n8. 红色查找表寄存器红色查找表寄存器49TM49n9. 绿色查找表寄存器绿色查找表寄存器50TM50n10. 蓝色查找表寄存器蓝色查找表寄存器51TM51n抖动样式寄存器抖动样式寄存器 、抖动模式寄存器、抖动模式寄存器DITHMODE 、LCD中断请求寄存器（中断请求寄存器（LCDINTPND） 、LCD中断中断源请求寄存器（源请求寄存器（LCDSRCPND） 、LCD中断屏蔽中断屏蔽寄存器（寄存器（LCDINTMSK） 、