文章目錄
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- 1.LCD與OLED的差別
- 2.LCD原理
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- 2.1 顔色如何确定？
- 2.2 LCD如何“行掃描”？
- 2.3 如何跳到下一行進行“行掃描”？
- 2.4 如何進行下一個“場掃描”？
- 3.LCD時序
- 4.LCD控制器
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- 4.1 像素資料格式
- 4.2 調色闆
- 5.程式設計架構
- 6. 結構體參數
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- 6.1 引腳極性結構體
- 6.2 時序結構體
- 6.3 LCD控制器結構體
- 7.初始化LCD引腳
- 8.LCD控制器初始化
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- 8.1 LCDCON1
- 8.2 LCDCON2
- 8.3 LCDCON3
- 8.4 LCDCON4
- 8.5 LCDCON5
- 8.6 LCDSADDR
- 9.構造LCD參數結構體
1.LCD與OLED的差別
- LCD背光源與OLED自發光
- LCD無機材料，LCD壽命較長。OLED廣視角、幾乎無窮高的對比度、可以彎曲、較低耗電優點。
【ARM裸闆】LCD硬體原理、時序及初始化
2.LCD原理
- 螢幕上的每一個點稱為像素
- 每個像素點由RGB三原色組成
【ARM裸闆】LCD硬體原理、時序及初始化
2.1 顔色如何确定？
- 由RGB三組信号線組成
- 由下原理圖可知：R5條、G6條，B5條，即
RGB565
- 是以其每個像素占用多少位（BBP：bit per piexl）為2個位元組
【ARM裸闆】LCD硬體原理、時序及初始化
2.2 LCD如何“行掃描”？
- 有一條CLK時鐘線與LCD相連，每發出一次CLK(高低電平)，就移動一個像素。
2.3 如何跳到下一行進行“行掃描”？
- 有一條HSYNC（水準同步信号）信号線與LCD相連，每發出一次脈沖(高低電平)，行掃描跳到下一行的起始位置。
2.4 如何進行下一個“場掃描”？
- 有一條VSYNC（垂直同步信号）信号線與LCD相連，每發出一次脈沖(高低電平)，就跳到原點。
注意：RGB資料線上的資料從何而來？
記憶體裡面手動劃分一塊顯存(FrameBuffer)，裡面存放了要顯示的資料，LCD控制器從裡面将資料讀出來，通過RGB三組線傳給LCD，再依次打到顯示屏上。
3.LCD時序
- 分辨率 = Hsync的個數 * 一行中的有效CLK
完整時序圖：
形象時序圖：
以上兩張圖可以解釋LCD控制時序中的與Hsync
的協同（可以了解 一幀是一個垂直同步信号、一行是一個水準同步信号）Vsync
- 1.首先一幀（Vsync）中有若幹個行（Hsync），設為y，Vsync發出幀脈沖寬度
Tvp
- 2.經過
時間，才可以發送一幀的資料，從第一行開始Tvb
- 3.其次一行（Hsync）中有若幹個時鐘信号（CLK），有效的設為x，Hsync發出脈沖寬度
Thp
- 4.經過
時間，才可以發送一行的資料Thb
- 5.直到發送到一行的最後一個像素，經過
時間，才會有下一個水準同步信号（Hsync）Thf
- 6.直到發送到最後一行，經過
時間，才會有下一個垂直同步信号（Vsync）Tvf
由上可知幾個重要的信号引腳：
Hsync
、
Vsync
、
CLK
、
Dn
由上可知幾個重要的時間參數：
Tvp
、
Tvb
、
Thp
、
Thb
、
Thf
、
Tvf
4.LCD控制器
思路：
- 1.取資料：把
FrameBuffer
bpp
分辨率
- 2.發資料：把時序告訴LCD控制器、并設定引腳的極性（本款是下降沿取資料，但是有的LCD是上升沿有效，是以需要設定極性）
4.1 像素資料格式
- 使用的像素數格式如下：16BPP
【ARM裸闆】LCD硬體原理、時序及初始化
565資料格式引腳連接配接圖：
4.2 調色闆
- 本應該用
FrameBuffer
FrameBuffer
- 8bit存放的是調色闆中顔色的索引（共256中16bit顔色）
那麼當使用像素深度為8pp時候，像素深度和我們的帶寬不一緻，我們的顔色要用16位表示，如果直接用上肯定不可能，那我們就可以選擇用調色闆，調色闆中存放了256種16bpp的顔色，這時候我們color存放的就不是真實的顔色值了，而是存放的是調色闆中256種顔色的 索引
調色闆工作示意圖
5.程式設計架構
面向對象程式設計
參數層：
- 1.抽象出（不同裝置）共同的參數結構體
- 2.上層的裝置結構體指針指向所需的參數結構體
驅動層
- 1.抽象不同平台的LCD控制器結構體
- 2.上層的LCD控制器結構體指針指向所需的結構體
6. 結構體參數
6.1 引腳極性結構體
由上3.LCD時序可知幾個重要的信号引腳：
Hsync
、
Vsync
、
CLK
、
Dn
：
Hsync
、
Vsync
、
CLK
、
Dn
/* 引腳極性結構體
* NORMAL：正常極性
* INVERT：反轉極性
*/
typedef struct pins_polarity{
int vclk; /* normal：下降沿擷取資料 */
int rgb; /* normal：高電平表示1 */
int hsync; /* normal：高脈沖 */
int vsync; /* normal：高脈沖 */
}pins_polarity, *p_pins_polarity;
6.2 時序結構體
由上3.LCD時序可知幾個重要的時間參數：
Tvp
、
Tvb
、
Thp
、
Thb
、
Thf
、
Tvf
/* 時序結構體
* NORMAL：正常極性
* INVERT：反轉極性
*/
typedef struct time_sequence{
/* 垂直方向 */
int tvp; /* Vsync脈沖寬度 */
int tvb; /* 上邊黑框 Vertical Back porch */
int tvf; /* 下邊黑框 Vertical Front porch */
/* 水準方向 */
int thp; /* Hsync脈沖寬度 */
int thb; /* 左邊黑框 Horizontal Back porch*/
int tvf; /* 右邊黑框 Horizontal Front porch */
}time_sequence,*p_time_sequence;
6.3 LCD控制器結構體
包含初始化、使能、禁止函數
/* 抽象LCD控制器結構體
* 向上：接收不同的LCD參數
* 向下：使用這些參數設定對應的LCD Controller
*/
typedef struct lcd_controller{
void (*init)(p_lcd_params plcdparams); //初始化
void (*enable)(void); //使
void (*disable)(void); //禁止
}lcd_controller,*p_lcd_controller;
7.初始化LCD引腳
- 初始LCD專用引腳，配置其模式：
LCD Data
LCD Control
/* 初始化LCD引腳 */
void jz2440_pin_init(void)
{
/* 初始化 背光引腳： GPB0 */
GPBCON &= ~0x03;
GPBCON |= 0x01; //輸出模式
/* 初始化LCD專用引腳 */
GPCCON = 0xAAAAAAAA;
GPDCON = 0xAAAAAAAA;
/* 電源引腳 LCD_PWRDN */
GPGCON |= (3<<8);
}
為了友善GPC、GPD兩組，都設定為LCD專用引腳為 0xAAAAAAAA
- 由下圖S3C2440 LCD控制器時序可得，在設定寄存器時需要在時間參數上-1
【ARM裸闆】LCD硬體原理、時序及初始化
8.LCD控制器初始化
8.1 LCDCON1
/* LCDCON1[17:8] : CLKVAL, vclk = HCLK/[(CLKVAL+1)*2]
* = 100M/[(CLKVAL+1)*2]
* CLKVAL = 100/vclk/2 - 1 , vclk
* [6:5]：0b11，TFT LCD
* [4:1]：bpp mode
* [0] ：LCD video output and the logic enable(1)/disable(0)
*/
int clkval = (double)100/plcdparams->time_seq.vclk/2 - 1 + 0.5;
int bppmode = (plcdparams == 8) ? 0x0B :\ //8bpp
(plcdparams == 16) ? 0x0C :\ //16bpp
0x0D; //24bpp
LCDCON1 = (clkval << 8) | (3 << 5) | (bppmode << 1);
8.2 LCDCON2
/* 垂直
* [31:24] ：VBPD = Tvb - 1
* [23:14] ：LINEVAL = line - 1 行數值
* [13:6] ：VFPD = Tvf - 1
* [5:0] ：VSPW = Tvp -1
*/
LCDCON2 = ((plcdparams->time_seq.tvb -1) << 24) | \
((plcdparams->yres -1) << 14) | \
((plcdparams->time_seq.tvf -1) << 6 ) | \
((plcdparams->time_seq.tvp -1) << 0 );
8.3 LCDCON3
/* 水準
* [31:19] ：HBPD = Thb - 1
* [18:8] ：HOZVAL = 列 - 1 橫向像素點
* [7:0] ：HFPD = Thf - 1
*/
LCDCON3 = ((plcdparams->time_seq.thb -1) << 19) | \
((plcdparams->xres -1) << 8) | \
((plcdparams->time_seq.thf -1) << 0 );
8.4 LCDCON4
/* [23:14] ：HSPW = thp - 1 行脈沖寬度
*/
LCDCON4 = ((plcdparams->time_seq.thp -1) << 0 );
8.5 LCDCON5
/* 用來設定引腳極性, 設定16bpp資料格式, 設定記憶體中象素存放的格式
* [12] : BPP24BL,This bit determines the order of 24 bpp video memory.
* [11] : FRM565, 1-565
* [10] : INVVCLK, 0 = The video data is fetched at VCLK falling edge
* [9] : HSYNC是否反轉
* [8] : VSYNC是否反轉
* [7] : INVVD, rgb是否反轉
* [6] : INVVDEN
* [5] : INVPWREN
* [4] : INVLEND
* [3] : PWREN, LCD_PWREN output signal enable/disable
* [2] : ENLEND
* [1] : BSWP
* [0] : HWSWP
*/
pixelformat = plcdparams->pins_pol.bpp == 24 ? (1<<12) : \//24bpp
plcdparams->pins_pol.bpp == 16 ? (1) : \ //16bpp
(1<<1);//8ppp
LCDCON5 = (plcdparams->pins_pol.vclk<<10) |\
(plcdparams->pins_pol.hsync<<9) |\
(plcdparams->pins_pol.vsync<<8) |\
(plcdparams->pins_pol.rgb<<7) |\
(plcdparams->pins_pol.de<<6) |\
(plcdparams->pins_pol.pwren<<5) |\
(1<<11) | pixelformat;
8.6 LCDSADDR
- 由下圖可知：是将fb_base的[30:1]直接寫入LCDSADDR1寄存器
起始位址【ARM裸闆】LCD硬體原理、時序及初始化
結束位址 = 起始位址 + x * y * bpp/8
即為：起始位址+一幀所占空間大小
【ARM裸闆】LCD硬體原理、時序及初始化
9.構造LCD參數結構體
對于該款4.3寸LCD而言的參數設定
/* 該款4.3寸 LCD參數結構體 */
lcd_params lcd_4_3_params{
.name = "lcd4.3",
.pins_pol = {
vclk = NORMAL, /* normal：下降沿擷取資料 */
hsync = INVERT, /* normal：高脈沖 */
vsync = INVERT, /* normal：高脈沖 */
rgb = NORMAL, /* normal：高電平表示1 */
de = NORMAL, /* normal：高電平使能 data enable */
pwren = NORMAL, /* normal：高電平使能power enable */
},
.time_seq = {
/* 垂直方向 */
tvp = 10, /* Vsync脈沖寬度 */
tvb = 2, /* 上邊黑框 Vertical Back porch */
tvf = 2, /* 下邊黑框 Vertical Front porch */
/* 水準方向 */
thp = 41, /* Hsync脈沖寬度 */
thb = 2, /* 左邊黑框 Horizontal Back porch*/
thf = 2, /* 右邊黑框 Horizontal Front porch */
vlck = 9,/* MHz */
}.
.xres = 480,
.yres = 272,
.bpp = 16, /* 16bit */
.fb_base,
};