ARMSC驱动TFTLCD研究报告EEVP.docx

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ARMSC驱动TFTLCD研究报告EEVP

ARMS3C2410驱动TFT-LCD的研究

介绍了S3C2410的LCD控制器的数据和控制管脚,并给出了LCD的控制流程和TFT-LCD的控制器设置规则。

参照TFT-LCDCJM10C0101的逻辑要求和时序要求设计了其驱动电路,设置了各主要LCD寄存器。

　　开发了CJM10C0101在嵌入式LINUX下的显示驱动程序,并在CJ

M10C0101上显示了清晰稳定的画面。

实验表明这套装置通用性好,能驱动大部分的TFT-LCD。

可移植性强,经过少许修改即可应用在其他嵌入式系统中。

它是S3C2410驱动TFT-LCD的一套较佳的解决方案。

　1引言

　　随着科技的发展,ARM在社会各个方面的应用越来越广。

S3C2410是三星公司生产的基于ARM920T内核的RISC微处理器,主频可达203MHz,适用于信息家电、SmartPhone、Tablet、手持设备、移动终端等领域。

其中,集成的LCD控制器具有通用性,可与大多数的LCD显示模块接口。

CJM10C0101是一种用非晶硅TFT作为开关器件的有源矩阵液晶显示器,该模块包括TFT-LCD显示屏!

驱动电路和背光源,其接口为TTL电平。

分辨率为640×480像素,用18bit数据信号能显示262144色。

6点视角是最佳视角。

　　在以三星ARM芯片S3C2410为核心,USB、UART、LCD、TOUCHPANEL等作为输入输出设备,FLASH和SDRAM作存储器,加上固化在FLASH里面的嵌入式LINUX组成的嵌入式系统中,我们致力于使此系统用本国生产的TFT-LCD作显示输出,因此研究设计了驱动CJM10C0101型26.4cm（10.4in>TFTLCD的硬件适配电路与嵌入式LINUX下的显示驱动程序。

2S3C2410LCD控制器介绍

　　2.1管脚

S3C2410LCD控制器用于传输视频数据和产生必要的控制信号,像VFRAME、VLINE、VCLK、VM等等。

除了控制信号,S3C2410还有输出视频数据的端口VD[23:

0],如图1示。

　　将要用到的管脚描述如下:

VCLK-像素时钟信号。

VD[23:

0]-LCD像素输出端口。

VM/VDEN/TP-LCD驱动器的AC偏置信号（STN>/数据使能信号（TFT>/SECTFT源驱动器数据加载脉冲信号。

　　2.2寄存器介绍

S3C2410的LCD控制寄存器主要有:

LCDCON1寄存器、LCDCON2寄存器、LCDCON3寄存器、LCDCON4寄存器和LCDCON5寄存器等,详情请见参考文献[1]。

　　2.3控制流程

　　LCD控制器由REGBANK、LCDCDMA、VIDPRCS、TIMEGEN和LPC3600组成（见图2>。

　　REGBANK有17个可编程寄存器组和256×16的调色板存储器,用来设定LCD控制器。

LCDCDMA是一个专用DMA,自动从帧存储器传输视频数据到LCD控制器,用这个特殊的DMA,视频数据可不经过CPU干涉就显示在屏幕上。

　　VIDPRCS接受从LCDCDMA来的视频数据并在将其改变到合适数据格式后经VD[23:

0]将之送到LCD驱动器,如4/8单扫描或4双扫描显示模式。

　　TIMEGEN由可编程逻辑组成,以支持不同LCD驱动器的接口时序和速率的不同要求。

TIMEGEN产生VFRAME、VLINE、VCLK、VM信号等。

　　数据流描述如下:

FIFO存储器位于LCDCDMA。

当FIFO空或部分空时,LCDCDMA要求从基于突发传输模式的帧存储器中取来数据,存入要显示的图像数据,而这个帧存储器是LCD控制器在RAM中开辟的一片缓冲区。

当这个传输请求被存储控制器中的总线仲裁器接收到后,从系统存储器到内部FIFO就会成功传输4个字。

FIFO的总大小是28个字,其中低位FIFOL是12个字,高位FIFOH是16个字。

S3C2410有两个FIFO来支持双扫描显示模式。

在单扫描模式下,只使用一个FIFO（FIFOH>。

　　2.4TFT控制器操作

S3C2410支持STN-LCD和TFT-LCD,这里我们只介绍其对TFT-LCD的控制。

　　TIMEGEN产生LCD驱动器的控制信号,如VSYNC、HSYNC、VCLK、VDEN和LEND等。

这些控制信号与REGBANK寄存器组中的LCDCON1/2/3/4/5寄存器的配置关系相当密切,基于LCD控制寄存器中的这些可编程配置,TIMEGEN产生可编程控制信号来支持不同类型的LCD驱动器。

　　VSYNC和HSYNC脉冲的产生依赖于LCDCON2/3寄存器的HOZVAL域和LINEVAL域的配置。

HOZVAL和LINEVAL的值由LCD屏的尺寸决定,如下公式:

　　HOZVAL=水平显示尺寸-1（1>

　　LINEVAL=垂直显示尺寸-1（2>

　　VCLK信号的频率取决于LCDCON1寄存器中的CLKVAL域。

VCLK和CLKVAL的关系如下,其中CLKVAL的最小值是0:

　　VCLK（Hz>=HCLK/[（CLKVAL+1>×2]（3>

　　帧频率是VSYNC信号的频率,它与LCDCON1和LCDCON2/3/4寄存器的VSYNC、VBPD、VFPD、LINEVAL、HSYNC、HBPD、HFPD、HOZVAL和CLKVAL都有关系。

大多数LCD驱动器都需要与显示器相匹配的帧频率,帧频率计算公式如下:

　　FrameRate=1/{[（VSPW+1>+（VBPD+1>+（LINEVAL+1>+（VFPD+1>]×[（HSPW+1>+

　　（HBPD+1>+（HFPD+1>+（HOZVAL+1>]×[2×（CLKVAL+1>/（HCLK>]}（4>

　　参照CJM10C0101的参数和公式（1>、（2>,可得出HOZVAL=639。

LINEVAL=479。

其余主要寄存器的值在下面给出。

　3CJM10C0101的逻辑、时序要求[2]

　　各时间参数见表1。

　　根据时序要求,我们设定VM/VDEN信号作LCD的ENAB信号,VCLK信号作LCD的NCLK信号。

要想得到合适的VM和VCLK波形,就要正确设定寄存器的值,根据寄存器的值与VM和VCLK波形的关系,我们设定了如下关键寄存器的值:

　　HSPW=10。

HBPD=100。

HFPD=47。

　　VSPW=1。

VBPD=37。

VFPD=4

S3C2410的HCLK工作频率为100MHz左右,因此根据公式（3>设CLKVAL=1。

这些值将在驱动程序中得到具体体现。

　　4硬件驱动电路组成

　　因为开发板引出管脚有限,只引出了16根视频数据线,所以我们只利用这16根数据线扩充为18根作CJM10C0101的数据输入线,即RB信号的最低两位共用一根数据线。

CJM10C0101要求其电源电压Vdd典型值为5V,并且LCD数据和控制信号的高电平输入电压V在[3.5V,Vdd]范围内,低电平输入电压Vil在[0,1.5V]范围内,故用4片74LVC4245进行3~5V的逻辑电平转换,具体电路如图4。

同时考虑到通用性,使74LVC4245的电源为3V/5V可选,这样也能驱动3V逻辑电平的TFT-LCD。

　5嵌入式Linux下驱动程序的开发[6]

　　FrameBuffer是出现在Linux2.2.xx内核当中的一种驱动程序接口,对应的源文件在linux/drivers/video/目录下,总的抽象设备文件为fbcon.c。

这种接口将显示设备抽象为帧缓冲区。

用户可以将它看成是显示内存的一个映像。

　　在使用帧缓冲时,Linux是将显卡置于图形模式下的。

　　我们根据以上对LCD各主要寄存器设置的分析得出的结果,开发了基于FrameBuffer机制的S3C2410fb驱动程序。

下面是经过调试成功的部分代码,作用是对显示屏幕初始化和设置LCD控制寄存器的值。

　　/*s3c2410fb.c*/

　　………………

　　#ifdefCONFIG-S3C2410-SMDK

　　statICstructs3c2410fb-mach-infoxxx-stn-info-initdata={

　　pixclock:

174757,bpp:

16,

　　#ifdefCONFIG-FB-S3C2410-EMUL//显示屏幕初始化

　　xres:

96,

　　#else

　　xres:

640,

　　#endif

　　yres:

480,

　　hsync-len:

5,vsync2len:

1,

　　left-margin:

7,upper-margin:

1,

　　right-margin:

3,lower-margin:

3,

　　sync:

0,cmap-static:

1,

　　reg:

{//设置LCD控制寄存器的值

　　lcdcon1:

LCD1-BPP-16T|LCD1-PNR-TFT|LCD1-CLKVAL（1>,

　　lcdcon2:

LCD2-VBPD（37>|LCD2-VFPD（4>|LCD2-VSPW（1>,

　　lcdcon3:

LCD3-HBPD（100>|LCD3-HFPD（47>,

　　lcdcon4:

LCD4-HSPW（10>|LCD4-MVAL（13>,

　　lcdcon5:

LCD5-FRM565|LCD5-HWSWP|LCD5-PWREN,

　　},

　　}。

　　#endif

　　………………

　　6结果

　　经过硬件方面的调试修改,在S3C2410开发板的VCLK和VM脚成功得到了CJM10C0101所需的时钟信号和复合控制信号,见图5,6,7和8。

在软件方面修改了S3C2410的驱动程序,经编译整个系统后再重新写到Flash中,重启后能正确显示原系统的静态启动画面,并且画面清晰稳定,达到了预期的效果。

这套装置可用在工业控制和车载通信等领域作显示输出设备,再加上适当的触摸屏可组成方便可靠的输入输出设备。

　　图5VCLK波形（tc=1/25.28MHz=39.56ns>

　　图6VM波形（t1=16.6ms>

　　图7VM波形（t3=1/31.6kHz=31.65Ls>

　　图8VM波形（t1-t2=1.432ms>

　　参考文献:

　　[1]SamsungElectronICs.User'sManualS3C2410X32-BitRISCMicroprocessor[Z].2003.372-413.

　　[2]吉林彩晶数码高科显示器有限公司.TFT-LCD模块产品说明书CJM10C0101[Z].2000.

　　[3]贾金萍,张鹏,张志东.液晶显示器电源管理的电路设计[J].液晶与显示,2004,19（3>:

2132217.

　　[4]杨宏业,张跃,何荣森.基于SA1110微处理器的掌上电脑液晶显示器的设计与实现[J].电子技术应用,2003,（1>:

10212.

　　[5]丁国华,胡容强.S3C44B0X内置的LCD控制器及其应用[J].世界电子元器件,2004,2（105>:

38241.

　　[6]魏永明,骆刚,姜君,等译.Linux设备驱动程序（第二版>[M].北京:

中国电力出版社,2002.