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S3C2440的LCD简单应用与实现

发布时间:2020-08-25 发布时间:
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LCD的种类可分为:STN ,TFT ,LTPS ,OLED。其他类别各自有各自的优缺点。由于FL2440上面用的是TFT类型,我们单独来说一下这个。TFT LCD大大缩短了屏幕响应时间,其响应时间小于80ms。并且改善了STN连续显示时屏幕模糊闪烁,提高了动态画面的播放力,呈现出色彩饱和度和对比度都非常不错,缺点就是功耗太高。

TFT LCD的TTL信号

VSYNC 垂直同步信号

HSYNC水平同步信号

HCLK 像素时钟信号

VD[23:0] 数据信号

LEND 行结束信号(非必须)

PWREN 电源开关信号

显示器上的数据组成格式

一幅图像被称为一帧(frame),每帧由多行组成,每行有多个像素组成,每一个像素的颜色用若干位的数据来表示。对于单色显示器,每个像素使用1位来表示,称为1BPP;对于256色显示器,每个像素使用8位来表示,称为8BPP.

显示器从屏幕左上方开始,一行一行地取得每个像素的数据并显示出来,当显示到一行的最右边时,跳到下一行的最左边开始显示下一行,当显示完所有行时,跳到左上边开始下一帧。显示器沿着“Z”字行的路线进行扫描,使用HSYNC、VSYNC信号来控制扫描路线跳转,HSYNC表示“是跳到最左边的时候了”,VSYNC表示“是跳到最上边的时候了”。

VSYNC信号出现的频率表示一秒钟内能显示多少帧图像,称为垂直频率或者场频率。就是常说的“显示器频率”;HSYNC信号出现的频率称为水平频率。现在来看一下时序图。

VSYNC可以理解为一帧图像有效地信号,在它低电平有效的时候,要连续发出(LINEVAL+1)个行有效数据HSYNC信号;而在HSYNC有效地时候,要连续发出(HOZVAL+1)个像素有效数据,这时像素数据的频率是由VCLK控制,VCLK是作为时序图的基准信号。我们开发板上用的屏是240*320的3.5寸触摸屏,那么LINEVAL+1=240,HOZVAL+1=320。开始时,对垂直频率理解很模糊,后面干脆理解为一帧图像有效地信号,这样正好与它的“显示器频率”相对应。在时序图中,可以看见VSWP/VBPD/VFPD和HSPW/HBPD/HFPD这几个参数,这是由于LCD在工作中往往四周会有黑框,我们通过设置这几个参数,可以控制使LCD的实际显示区域(数据有效区)与屏幕大小相当,这样就看不到黑框。

VSPW表示VSYNC信号的脉冲宽度为(VSPW+1)个HSYNC信号周期,即VSPW+1行,这VSPW+1行数据无效。

VSPD表示VSYNC信号脉冲之后,还要经过VSPD+1个HSYNC信号周期,有效行才出现。

VFPD表示在连续发出LINEVAL+1行有效数据后,还要经过VFPD+1个无效行,之后完整的一帧结束。

HSPW表示HSYNC信号脉冲宽度为(HSPW+1)个VCLK信号周期,即HSPW+1个像素是无效的。

HBPD表示在HSYNC信号脉冲之后,还要经过HBPD+1个VCLK信号周期,有效像素才能够出现。

HFPD表示在连续发出HOZVAL+1个像素的有效数据之后,还要发出(HFPD+1)个无效像素,完整的一行结束。

VCLK是像素时钟,计算公式如下:

VCLK=HCLK/[(CLKVAL+1)*2]

CLKVAL可以通过LCDCON1设置,HCLK是100MHz,根据驱动的LCD的像素时钟为6.4MHz,代入得到CLKVAL值为6.8,取整后(6)存入到LCDCON1中,此时得到的VCLK为7.1MHz。

现在看一下场频(VSF)和行频(HSF)的计算公式:

HSF=VCLK/[(HSPW+1)+(HSPD+1)+(HFPD+1)+(HOZVAL+1)]=7.1/408=17.5KHz

VSF=HSF/[(VSPW+1)+(VBPD+1)+(VFPD+1)+(LINEVAL+1)]=17.5/270=64.8Hz

接下来了解一下24BPP模式下图像数据格式。

现在设置好VSYNC、HSYNC、VCLK等信号的参数之后,并将帧内存(frame memory)d地址告诉LCD控制器,它即可自动的发起DMA传输从帧内存中得到图像数据,最终在上述信号的控制下出现在数据总线VD[23:0]上。在内存中使用4个字节(32位)来表示一个像素,其中的3个字节从高到低分别表示红、绿、蓝,剩余的一个字节无效。是低字节还是高字节无效,可以通过LCDCON5[12]来设置,设置为0,低字节有效,设置为1,高字节有效。
----------------------------------------------------------华丽分割------------------------------------------------------------------------------------------
现在还要说一个问题就是显示缓存区。这是要用到三个帧内存地址寄存器LCDSADDR1~LCDSADDR3
先来看一下帧内存与视口(view point)对应关系。视口就是要真正显示的区域
关于缓存区(内存地址)我们定义一个二维数组LCD_BUFFER[240][320],来存储像素数据。在LCDSADDR1中,用来保存帧内存的起始地址,视口所对应的内存起始地址。看一下具体寄存器格式:
可以看出,帧内存地址A[30:22]对应LCDBANK[29:21],视口的起始地址LCDBASEU[21:0]对应帧内存起始地址A[21:1]。
在LCDSADDR2中,用来保存帧缓存区结束地址A[21:1]。LCDBASEL等于LCD_BUFFER+(240*320*4)的结果的21位到1位的数据值。
在LCDSADDR3中,OFFSIZE用于虚拟屏幕偏移长度,不用可以设置为0;PAGEWIDTH用于定义视口宽度,以半字为单位。因此我们定义PAGEWIDTH=320*32/16。
现在我们来看一段代码分析:

#inlcude "2440addr.h"
#define U32 unsigned int

#define M5D(n) ((n) & 0x1fffff) /*用于设置显示缓存区时,取低21位地址*/


#define LCD_WIDTH 320 /*屏幕的宽*/

#define LCD_HEIGHT 240 /*屏幕的高*/

/*垂直同步信号的脉宽、后肩和前肩*/

#define VSPW (3-1)

#define VBPD (15-1)

#define VFPD (12-1)

/*水平同步信号的脉宽、后肩和前肩*/

#define HSPW (30-1)

#define HBPD (38-1)

#define HFPD (20-1)

/*显示尺寸*/

#define LINEVAL (LCD_HEIGHT-1)

#define HOZVAL (LCD_WIDTH-1)

/*for LCDCON1*/

#define CLKVAL_TFT 6 /*设置时钟信号*/

#define MVAL_USED 0

#define PNRMODE_TFT 3 /*TFT型LCD*/

#define BPPMODE_TFT 13 /*24位TFT型LCD 24BPP*/

/*for LCDCON5*/

#define BPP24BL 0 /*32位数据表示24位颜色值时,低位数据有效,高8位无效*/

#define INVVCLK 0/*像素值在VCLK下降沿有效*/

#define INVVLINE 1/*翻转HSYNC信号*/

#define INVVFRAME 1/*翻转VSYNC信号*/

#define INVVD 0 /*正常VD信号极性*/

#define INVVDEN 0/*正常VDEN信号极性*/

#define PWREN 1 /*使能PWREN信号*/

#define BSWP0 /*颜色数据字节不交换*/

#define HWSWP 0 /*颜色数据半字不交换*/

/*定义显示缓存区*/

volatile U32 LCD_BUFFER[LCD_HEIGHT][LCD_WIDTH];

extern unsigned char gImage_xiaogou[];

/*延时程序*/

void delay(int a)

{

int k;
for(k=0;k

}

/*绘制屏幕背景颜色,颜色为c*/

void Brush_Background( U32 c)

{

int x,y ;

for( y = 0 ; y < LCD_HEIGHT ; y++ )

{
for( x = 0 ; x < LCD_WIDTH ; x++ )

{
LCD_BUFFER[y][x] =c;

}
}

}

/*画实心圆,颜色为c。圆心在屏幕中心,半径为80个像素*/

void Draw_Circular(U32 c)

{

int x,y ;

int tempX,tempY;

int radius = 80;

int SquareOfR = radius*radius;

for( y = 0 ; y < LCD_HEIGHT ; y++ )/*将屏幕分成四个区域*/

{

for( x = 0 ; x < LCD_WIDTH ; x++ )

{

if(y<=120 && x<=160)

{

tempY=120-y;

tempX=160-x;

}

else if(y<=120&& x>=160)

{

tempY=120-y;

tempX=x-160;

}

else if(y>=120&& x<=160)

{

tempY=y-120;

tempX=160-x;

}

else

{

tempY = y-120;

tempX = x-160;

}

/*x2+y2与r2比较,画圆,因为π(x2+y2)=πr2(圆),两边比较时把π约掉,进行比较*/

if ((tempY*tempY+tempX*tempX)<=SquareOfR)

LCD_BUFFER[y][x] = c ;

}

}

}

void Main(void)

{

/*配置LCD相关引脚*/

rGPCUP = 0x00000000;

rGPCCON = 0xaaaa02a9;

rGPDUP = 0x00000000;

rGPDCON=0xaaaaaaaa;

/*设置LCD的类型、像素时钟、设置像素位数、使能LCD信号的输出。*/

rLCDCON1=(CLKVAL_TFT<<8)|(MVAL_USED<<7)|(PNRMODE_TFT<<5)|(BPPMODE_TFT<<1)|0;

/*这个非常重要。设置垂直方向各信号时间参数。*/

rLCDCON2=(VBPD<<24)|(LINEVAL<<14)|(VFPD<<6)|(VSPW);

rLCDCON3=(HBPD<<19)|(HOZVAL<<8)|(HFPD);/*设置水平方向各信号的时间参数*/

rLCDCON4=(HSPW); /*设置HSYNC信号脉冲宽度*/

rLCDCON5 = (BPP24BL<<12) | (INVVCLK<<10) | (INVVLINE<<9) | (INVVFRAME<<8) | (0<<7) | (INVVDEN<<6) | (PWREN<<3) |(BSWP<<1) | (HWSWP);

/*******************************************************************************************/

rLCDSADDR1=(((U32)LCD_BUFFER>>22)<<21)|M5D((U32)LCD_BUFFER>>1);

rLCDSADDR2=M5D( ((U32)LCD_BUFFER+(LCD_WIDTH*LCD_HEIGHT*4))>>1 );

rLCDSADDR3=LCD_WIDTH*32/16;
/*在s3c2440中,寄存器LCDSADDR1和LCDSADDR2用于设置显示缓存区,即把我们定义的那个二维数组告诉s3c2440。其中LCDBANK的9位数据指定LCD的BANK,即显示缓存区的第30位到第22位地址;LCDBASEU的21位数据指定了LCD的基址,即显示缓存区开始地址的第21位到第1位;LCDBASEL的21位数据指定了LCD的尾址,即显示缓存区结束地址的第21位到第1位。例如,我们想要在尺寸为320×240的屏幕上显示24位颜色,定义的显示缓存区数组为LCD_BUFFER[240][320],则LCDBANK等于LCD_BUFFER的第30位到第22位数据值(因为LCD_BUFFER表示的就是数组的首地址),LCDBASEU等于LCD_BUFFER的第21位到第1位数据值,由于是用32位数据表示24为颜色,因此每个像素值是4个字节,所以LCDBASEL等于(LCD_BUFFER+(240×320×4))结果的第21位到第1位的数据值。另外寄存器LCDSADDR3有两个内容:OFFSIZE和PAGEWIDTH。OFFSIZE用于虚拟屏幕的偏移长度,如果我们不使用虚拟屏幕,就把它置为0;PAGEWIDTH定义了视口的宽,单位是半字,如在上面的例子中,PAGEWIDTH应该为320×32÷16。

*/
/***********************************************************************************************/

rLCDINTMSK|=(3); /*屏蔽LCD中断*/

rTCONSEL = 0; /*无效LPC3600*/

rGPGUP=rGPGUP|(1<<4); /*GPG4上拉电阻无效*/

rGPGCON=rGPGCON|(3<<8); /*设置GPG4为LCD_PWREN*/

rGPGDAT = rGPGDAT | (1<<4) ; /*GPG4置1*/

rLCDCON5=rLCDCON5&(~(1<<3))|(1<<3); /*有效PWREN信号*/

rLCDCON5=rLCDCON5&(~(1<<5))|(0<<5); /*PWREN信号极性不翻转*/

rLCDCON1|=1; /*LCD开启,必须设置,否则LCD不工作*/

while(1)

{

/*黑色背景,白色实心圆*/

Brush_Background(0x0);

Draw_Circular(0xffffff);

delay(5000000);

/*白色背景,黑色实心圆*/

Brush_Background(0xffffff);

Draw_Circular(0x0);

delay(5000000);


/*蓝色背景,黄色实心圆 */

Brush_Background(0xff);

Draw_Circular(0xffff00);

delay(5000000);


/*绿色背景,品色实心圆*/

Brush_Background(0xff00);

Draw_Circular(0xff00ff);

delay(5000000);


/*红色背景,青色实心圆*/

Brush_Background(0xff0000);

Draw_Circular(0xffff);

delay(5000000);


/*青色背景,红色实心圆*/

Brush_Background(0xffff);

Draw_Circular(0xff0000);

delay(5000000);


/*品色背景,绿色实心圆*/

Brush_Background(0xff00ff);

Draw_Circular(0xff00);

delay(5000000);


/*黄色背景,蓝色实心圆*/

Brush_Background(0xffff00);

Draw_Circular(0xff);

delay(5000000);

}

}




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