嵌入式实验报告规范要求.docx
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嵌入式实验报告规范要求
嵌入式实验报告
LCD的驱动控制实验
系别计算机与电子系
专业电子科学与技术
学生姓名高傲
指导教师胡劲
提交日期2012年3月28日
一、实验目的
1.1.了解LCD基本概念与原理。
1.2.理解LCD的驱动控制。
1.3.熟悉用总线方式驱动LCD模块。
1.4.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:
2.1.用总线方式直接驱动带有驱动模块的LCD。
2.2.用ARM内置的LCD控制器来驱动LCD。
三、实验原理
3.1LCD(LiquidCrystalDisplay)
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。
如果将一个偏振滤光器放置在液晶层的上表面,扭转的光线通过(如图A),而没有发生扭转的光线(如图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。
图A加电时图B不加电时
图3-15光线穿过与阴断示意图
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)。
3.2电致发光
LCD的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7-2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用于各种领域。
图3-16电致发光片的基本结构
3.3LCD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。
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S3C2410X。
图3-17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。
下图为一个典型的显示模块(HY-12864B)提供的总线接口。
图3-18曲型带驱动液晶模块的总线接口
(2) 控制器扫描方式
S3C2410X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。
S3C2410X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(time-basedditheringalgorithm)和FRC(FrameRateControl)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,使用STNLCD可以支持4096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LCD显示板。
内置的LCD控制器提供了下列外部接口信号:
VFRAME/VSYNC/STV:
帧同步信号(STN)/垂直同步信号(TFT)/SECTFT信号
VLINE/HSYNC/CPV:
行同步脉冲信号(STN)/水平同步信号(TFT)/SECTFT信号
VCLK/LCD_HCLK:
象素时钟信号(STN/TFT)/SECTFT信号
VD[23:
0]:
LCD像素数据输出端口(STN/TFT/SECTFT)
VM/VDEN/TP:
LCD驱动交流偏置信号(STN)/数据使能信号(TFT)/SECTFT信号
LEND/STH:
行结束信号(TFT)/SECTFT信号
LCD_PWREN:
LCD面板电源使能控制信号
LCDVF0:
SECTFTOE信号
LCDVF1:
SECTFTREV信号
LCDVF2:
SECTFTREVB信号
图7-5LCD控制器逻辑框图
图7-5为S3C2410X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等信号。
除了控制信号,还有显示数据的数据端口VD[23:
0]如图7-5。
LCD控制器包含REGBANK,LCDCDMA,VIDPRCS,TIMEGEN和LPC3600。
REGBANK具有17个可编程寄存器和256×16颜料存储器,用于配置LCD控制器。
LCDCDMA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。
通过使用这一专用的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VD[23:
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接口时序、速率要求。
TIMEGEN部分产生VFRAME,VLINE,VCLK,VM等信号。
(3)与ARM自带LCD驱动器有关的寄存器
表7-1端口D寄存器
Register
Address
R/W
Description
ResetValue
GPDCON
0x56000030
R/W
ConfigurethepinsofportD
0x0
GPDDAT
0x56000034
R/W
ThedataregisterforportD
Undefined
GPDUP
0x56000038
R/W
Pull-updisableregisterforportD
0xF000
Reserved
0x5600003C
–
Reserved
Undefined
GPDCON
Bit
Description
GPD15
[31:
30]
00=Input10=VD23
01=Output11=nSS0
GPD14
[29:
28]
00=Input10=VD22
01=Output11=nSS1
GPD13
[27:
26]
00=Input10=VD21
01=Output11=Reserved
GPD12
[25:
24]
00=Input10=VD20
01=Output11=Reserved
GPD11
[23:
22]
00=Input10=VD19
01=Output11=Reserved
GPD10
[21:
20]
00=Input10=VD18
01=Output11=Reserved
GPD9
[19:
18]
00=Input10=VD17
01=Output11=Reserved
GPD8
[17:
16]
00=Input10=VD16
01=Output11=Reserved
GPD7
[15:
14]
00=Input10=VD15
01=Output11=Reserved
GPD6
[13:
12]
00=Input10=VD14
01=Output11=Reserved
GPD5
[11:
10]
00=Input10=VD13
01=Output11=Reserved
GPD4
[9:
8]
00=Input10=VD12
01=Output11=Reserved
GPD3
[7:
6]
00=Input10=VD11
01=Output11=Reserved
GPD2
[5:
4]
00=Input10=VD10
01=Output11=Reserved
GPD1
[3:
2]
00=Input10=VD9
01=Output11=Reserved
GPD0
[1:
0]
00=Input10=VD8
01=Output11=Reserved
GPDDAT
BIT
Description
GPD[15:
0]
[15:
0]
Whentheportisconfiguredasinputport,datafromexternalsourcescanbe
readtothecorrespondingpin.Whentheportisconfiguredasoutputport,
datawritteninthisregistercanbesenttothecorrespondingpin.Whenthe
portisconfiguredasfunctionalpin,undefinedvaluewillberead.
GPDUP
Bit
Description
GPD[15:
0]
[15:
0]
0:
Thepull-upfunctionattachedtotothecorrespondingportpinisenabled.
1:
Thepull-upfunctionisdisabled.
(GPD[15:
12]are‘pull-updisabled’stateattheinitialcondition.)
LCD驱动控制端口与ARM的端口是共用的,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7-2LCDCON1
Register
Address
R/W
Description
ResetValue
LCDCON1
0X4D000000
R/W
LCDcontrol1register
0x00000000
LCDCON1
Bit
Description
InitialState
LINECNT(readonly)
[27:
18]
Providethestatusofthelinecounter.DowncountfromLINEVALto0
0000000000
CLKVAL
[17:
8]
DeterminetheratesofVCLKandCLKVAL[9:
0].STN:
VCLK=HCLK/(CLKVAL⨯2)(CLKVAL≥2)TFT:
VCLK=HCLK/[(CLKVAL+1)⨯2](CLKVAL≥0)
0000000000
MMODE
[7]
DeterminethetogglerateoftheVM.0=EachFrame,1=TheratedefinedbytheMVAL
0
PNRMODE
[6:
5]
Selectthedisplaymode.00=4-bitdualscandisplaymode(STN)01=4-bitsinglescandisplaymode(STN)10=8-bitsinglescandisplaymode(STN)11=TFTLCDpanel
00
BPPMODE
[4:
1]
SelecttheBPP(BitsPerPixel)mode.0000=1bppforSTN,Monochromemode0001=2bppforSTN,4-levelgraymode0010=4bppforSTN,16-levelgraymode0011=8bppforSTN,colormode0100=12bppforSTN,colormode1000=1bppforTFT1001=2bppforTFT1010=4bppforTFT1011=8bppforTFT1100=16bppforTFT1101=24bppforTFT
0000
ENVID
[0]
LCDvideooutputandthelogicenable/disable.0=DisablethevideooutputandtheLCDcontrolsignal.1=EnablethevideooutputandtheLCDcontrolsignal.
0
表7-3LCDCON2
Register
Address
R/W
Description
ResetValue
LCDCON2
0X4D000004
R/W
LCDcontrol2register
0x00000000
LCDCON2
Bit
Description
InitialState
VBPD
[31:
24]
TFT:
Verticalbackporchisthenumberofinactivelinesatthestart
ofaframe,afterverticalsynchronizationperiod.
STN:
ThesebitsshouldbesettozeroonSTNLCD.
0x00
LINEVAL
[23:
14]
TFT/STN:
ThesebitsdeterminetheverticalsizeofLCDpanel.
0000000000
VFPD
[13:
6]
TFT:
Verticalfrontporchisthenumberofinactivelinesattheend
of
aframe,beforeverticalsynchronizationperiod.
STN:
ThesebitsshouldbesettozeroonSTNLCD.
00000000
VSPW
[5:
0]
TFT:
VerticalsyncpulsewidthdeterminestheVSYNCpulse'shigh
levelwidthbycountingthenumberofinactivelines.
STN:
ThesebitsshouldbesettozeroonSTNLCD.
000000
LCDCON3
Register
Address
R/W
Description
ResetValue
LCDCON3
0X4D000008
R/W
LCDcontrol3register
0x00000000
LCDCON3
Bit
Description
Initialstate
HBPD(TFT)
[25:
19]
TFT:
HorizontalbackporchisthenumberofVCLKperiodsbetweenthefallingedgeofHSYNCandthestartofactivedata.
0000000
WDLY(STN)
STN:
WDLY[1:
0]bitsdeterminethedelaybetweenVLINEandVCLKbycountingthenumberoftheHCLK.WDLY[7:
2]arereserved.00=16HCLK,01=32HCLK,10=48HCLK,11=64HCLK
HOZVAL
[18:
8]
TFT/STN:
ThesebitsdeterminethehorizontalsizeofLCDpanel.HOZVALhastobedeterminedtomeettheconditionthattotalbytesof1lineare4nbytes.IfthexsizeofLCDis120dotinmonomode,x=120cannotbesupportedbecause1lineconsistsof15bytes.Instead,x=128inmonomodecanbesupportedbecause1lineiscomposedof16bytes(2n).LCDpaneldriverwilldiscardtheadditional8dot.
00000000000
HFPD(TFT)
[7:
0]
TFT:
HorizontalfrontporchisthenumberofVCLKperiodsbetweentheendofactivedataandtherisingedgeofHSYNC.
0X00
LINEBLANK(STN)
STN:
Thesebitsindicatetheblanktimeinonehorizontallinedurationtime.ThesebitsadjusttherateoftheVLINEfinely.TheunitofLINEBLANKisHCLKX8.Ex)IfthevalueofLINEBLANKis10,theblanktimeisinsertedtoVCLKduring80HCLK.
LCDCON4
Register
Address
R/W
Description
ResetValue
LCDCON4
0X4D00000C
R/W
LCDcontrol4register
0x00000000
LCDCON4
Bit
Description
Initialstate
MVAL
[15:
8]
STN:
ThesebitdefinetherateatwhichtheVMsignalwilltoggleif
theMMODEbitissettologic'1'.
0X00
HSPW(TFT)
WLH(STN)
[7:
0]
TFT:
HorizontalsyncpulsewidthdeterminestheHSYNCpulse's
highlevelwidthbycountingthenumberoftheVCLK.
STN:
WLH[1:
0]bitsdeterminetheVLINEpulse'shighlevelwidthby
countingthenumberoftheHCLK.
WLH[7:
2]arereserved.
00=16HCLK,01=32HCLK,
10=48HCLK,11=64HCLK
0X00
Register
Address
R/W
Description
ResetValue
LCDCON5
0X4D000010
R/W
LCDcontrol5register
0x00000000
LCDCON5
Bit
Description
Initialstate
Reserved
[31:
17]
Thisbitisreservedandthevalueshouldbe'0'.
0
VSTATUS
[16:
15]
TFT:
VerticalStatus(readonly).00=VSYNC10=ACTIVE
01=BACKPorch11=FRONTPorch
00
HSTATUS
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
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