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同步？行？列？
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下面分享100ASK_IMX6ULL裸機文檔第15章LCD程式設計之100ASK_IMX6ULL硬體原理
内容包括
1.1 LCD硬體工作原理簡介
1.2 RGB接口的LCD硬體連接配接信号
1.3 TFT材質液晶屏接口簡介(7寸1024600TN-RGB)
1.3.1 LCD關鍵特性
1.3.2 行時序
1.3.3 列時序
1.3.4 DE模式
1.3.5 RGB資料的存放形式
下面分别羅列。
1.1 LCD硬體工作原理簡介
假設上圖是一個LCD螢幕，螢幕中一個一個密密麻麻的黑點稱之為像素點，每一行有若幹個點，試想下有一個電子槍，電子槍位于某一個像素點的背後，然後向這個像素發射紅，綠，藍三種原色，這三種顔色按不同的比例組合成任意一種顔色。電子槍在像素點的背後，一邊移動一邊發出各種顔色的光，電子槍從左往右移動，到右邊邊緣之後就跳到下一行的行首，繼續從左往右移動，如此往複，一直移動到螢幕右下角的像素點，最後就跳回原點。
問題1：電子槍如何移動？
答： 有一條像素時鐘信号線（DCLK），連接配接螢幕，每來一個像素時鐘信号（DCLK），電子槍就移動一個像素。
問題2：電子槍打出的顔色該如何确定？
答：有三組紅，綠，藍信号線（RGB），連接配接螢幕，由這三組信号線（RGB）傳遞顔色
問題3：電子槍移動到LCD螢幕右邊邊緣時，如何得知需要跳到下一行的行首？
答：有一條水準同步信号線（HSYNC），連接配接螢幕，當接收到水準同步信号（HSYNC），電子槍就跳到下一行的最左邊
問題4：電子槍如何得知需要跳到原點？
答：有一條垂直同步信号線（VSYNC），連接配接螢幕，當接收到垂直同步信号線（VSYNC），電子槍就由螢幕右下腳跳到左上角（原點）
問題5：電子槍如何得知三組信号線（RGB）确定的顔色就是它是需要的呢？
答：有一條RGB資料使能信号線（DE），連接配接螢幕，當接收到資料使能信号線（DE），電子槍就知道這時由這三組信号線（RGB）确定的顔色是有效的，可以發射到該像素點。
下圖是開發闆，LCD控制器，LCD螢幕的框圖
之前提到的像素時鐘（DCLK）， 三組紅，綠，藍信号線（RGB），水準同步信号線（HSYNC），垂直同步信号線（VSYNC），RGB資料使能信号線（DE）都是從LCD控制器發出的，隻要開發闆支援LCD顯示，它肯定就會有一個LCD控制器。
問題6：RGB三組信号線上的資料從何而來？
上圖是RGB資料來源框圖，記憶體中劃出一部分區域，這塊區域被稱為Framebuffer。在Framebuffer裡面我們會構造好每一個顔色所對應的像素。Framebuffer中的值會被LCD控制器讀出來，通過RGB三組線傳給電子槍，電子槍再把它轉換成紅綠藍三種顔色打到螢幕上。在螢幕上的每一個像素，在Frambuffer裡面都有一個對應存儲空間，裡面存有螢幕上對應像素的顔色。
LCD控制器會周而複始的從Framebuffer中取出一個個像素的顔色值，發給電子槍，同時需要和DCLK，VSYNC，HSYNC，DE這些信号配合好。
1.2 RGB接口的LCD硬體連接配接信号
本次實驗程式設計的螢幕屬于RGB接口的顯示屏，RGB接口的顯示屏至少具備以下信号：
① 像素時鐘信号(DCLK)
用于同步LCD上的DE，VS，HS，RGB信号線。
② RGB資料信号（R[0:7] ,G[0:7],B[0:7]）
三組信号線組成，分别代表R(紅色)，G(綠色)，B（藍色），這三組信号中的每一組都會有8根信号，三組共同組成24根線來控制顔色資料。
有些LCD隻需要16位顔色(RGB565)，可以隻使用8條紅色資料線中的高5位，其餘3位懸空；隻使用8條綠色資料線中的高6位，其餘2位懸空；隻使用8條藍色資料線中的高5位，其餘3位懸空。
③ RGB資料使能信号（DE）
RGB接口的 LCD 有兩種驅動模式：DE 模式和 HV 模式。
在HV模式下，需要用到HS與VS來控制重新整理。比如對于分辨率為1024x600RGB的LCD，LCD控制器發出HS信号後，就會發出1024個DCLK，在每個DCLK上傳輸像素資料；當發出600個HS信号後，就會發出一個VS信号。
在DE模式下，需要用到DE信号來控制重新整理，比如對于分辨率為1024x600RGB的LCD，LCD控制器發出DE信号後，就要發出1024個DCLK，在每個DCLK上傳輸像素資料；當發出600個DE信号，重新整理完一幀資料後，又從第1行開始掃描。
編寫LCD程式時，一般都會相容兩種模式，是以程式中會設定這3個信号：資料使能信号（DE）,垂直同步信号（HS）,水準同步信号（VS）。
④ 水準同步信号
電路中常用HS或HSYNC表示，詳細說明下一小節會說明。
⑤ 垂直同步信号（幀同步或場同步）
電路中常用VS或VSYNC表示，相信說明下一小節會說明。
⑥ LCD背光電源控制信号
所謂背光，就是在LCD顯示屏的背部有很多的燈珠，用它們來照亮螢幕。
背光電路可以用GPIO引腳控制，輸出高低電平表示亮滅，隻有亮滅兩種狀态；也可以用PWM引腳來控制，它可以輸出占空比不同的方波，根據占空比來調節LCD的亮度，更加精細。
100ASK_IMX6ULL開發闆的LCD接口定義（在資料CD光牒/05_Hardware(原理圖)->Base_board->100ask_imx6ull_v1.1.pdf)），就包含了上面所述的幾種信号類型，如下圖：
1.3 TFT材質液晶屏接口簡介(7寸1024600TN-RGB)
嵌入式裝置中一般都采用TFT材質的液晶屏，如遇到别的材質的螢幕，操作方法也是相似的，可能稍微有些差異，針對差異去做修改即可，7寸1024600TN-RGB液晶螢幕接口引腳如下圖，一些關鍵的引腳做了注釋。
1.4 LCD關鍵特性
1.4.1 行時序
接下來我們檢視下100ASK_7.0寸LCD手冊時序圖(在資料CD光牒/06_Datasheet(資料手冊)->Extend_modules->7寸LCD子產品.zip->7.0-13SPEC(7寸1024600TN-RGB).pdf)：
如上圖所示，從最小的像素開始分析，電子槍每次在CLK下降沿采集資料，即從資料線上得到資料，并發射到顯示屏上，然後移動到下一個位置。DATA資料線上的資料來源就是前面介紹的FrameBuffer。就這樣從一行的最左邊，一直移動到一行的最右邊，完成了一行的顯示。
電子槍當打完一行的最後一個資料後，就會收到Hsync行同步信号，如上圖可知該LCD的Hsync有效脈沖為低脈沖，根據時序圖，一個行周期可以大緻分為四部分組成：
① thp：horizontal pulse
Hsync信号的脈沖，thpw稱為脈沖寬度，這個時間不能太短，太短電子槍可能識别不到。
② thb：horizontal back porch
③ thf：horizontal front porch
Hsync信号發出後，電子槍從最右端移動到最左端，這是需要時間的：這個移動的時間就是thb。
從Hsync結束到DE開始的區間被稱為行掃描的後肩(back porch)，從DE結束到Hsync開始稱為前肩(front porch)。
④ thd：horizontal data
thd為資料有效區，假設一行的有效像素個數為x。
1.4.2 列時序
同理，電子槍被Hsync驅動，一行一行地從上面移動到最下面時，它會收到一個Vsync信号(上圖中标為VSD)：你應該回到原點去了。如上圖可知該LCD的VSD有效脈沖為低脈沖，然後就讓電子槍移動回最上邊。VSD中的tvpw是脈沖寬度，tvb是移動時間，tvfp表示顯示完最下一行像素，再過多久VSD才來，tvd為資料有效區，tv為打完一幀所需要的時間。假設一共有y行，則LCD的分辨率就是x*y。
電子槍打完一幀的最後一個資料後，就會收到Vsync行同步信号。根據時序圖，一幀的周期可以大緻分為四部分組成：
① tvp：vertical pulse
Vsync信号的脈沖，tvpw稱為脈沖寬度，這個時間不能太短，太短電子槍可能識别不到。
② tvb：vertical back porch
③ tvf：vertical front porch
Vsync信号發出後，電子槍從最底端移動到最上端，這是需要時間的：這個移動的時間就是tvb。
在電子槍移動的過程中，Hsync信号會一直有，但是RGB上沒有有效的資料。假設一幀信号裡，含有有效資料的第1個Hsync信号發生時間稱為T1；一幀裡，最後一行有效資料的下一個Hsync信号發生的時間稱為T2。
從Vsync結束到T1的這段時間，被稱為列掃描的後肩(back porch)，從T2到Vsync開始稱為前肩(front porch)。
④ tvd：vertical data
tvd為資料有效區，假設一幀資料裡的有效行數為y。
LCD的分辨率是：x*y。
1.4.3 DE模式
RGB資料有效信号（DEN），高電平表示資料有效。
根據以上資訊大緻了解幾個關鍵信号的時序和極性，後面章節會詳細介紹。
再根據上圖，我們就可以确定像素時鐘是51.2Mhz。
1.4.4 RGB資料的存放形式
前面的LCD硬體接口圖裡用到了24條資料線：R0-R7、G0-G7、B0-B7，每個像素的顔色占據3*8=24位。硬體上LCD的資料引腳連接配接是固定的，但是我們使用的時候，在軟體上可以支援不同的像素格式，比如ARGB888，ARGB555，RGB565等等。也就是說雖然硬體上用了24條資料線，但是軟體上我們可以提供24位資料，也可以隻提供16位資料。當隻提供16位資料時，硬體上24位資料線中會有8條資料線上沒有資料。比如對于RGB565格式，R0R1R2、G0G1、B0B1B2這8條資料線上是不傳輸資料的，恒為0。
本實驗支援ARGB888和ARGB555。
ARGB888：每個像素就占據32位資料，其中最高位元組A表示灰階透明度其餘RGB資料8+8+8=24BPP，因為硬體上根本沒接透明度的資料線，是以透明度的資料沒用上。
ARGB555：每個像素就占據16位資料，其中最高位A表示灰階透明度其餘RGB資料5+5+5=15BPP，但是LCD本身沒有透明度的資料線，是以透明度資料沒用上。
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嵌入式Linux應用開發完全手冊第2版_韋東山全系列視訊文檔全集.pdf的第四篇 裸機開發 。
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