基于ARM7TDMI的S3C44B0X嵌入式微处理器技术课件课件第12章.ppt

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1、第12章 LCD控制器本章重点本章重点:LCD控制器外部接口信号含义；LCD控制器组成及操作；显示操作，包括查找表、灰度彩色方式操作、抖动算法和FRC；显示类型；虚拟显示与数据传送速率；特殊功能寄存器的含义与参数设置、参数计算方法。12.1 概 述 LCD控制器在S3C44B0X芯片中，它把系统存储器中显示缓冲区的LCD图像数据，传送到外部LCD驱动器，并且产生相应的控制信号。LCD控制器支持单色、每像素2位（4级灰度）或每像素4位（16级灰度）方式以及每像素8位（256级彩色）方式，支持彩色STN LCD屏。LCD控制器能被编程支持不同的需求，如不同的屏幕水平行数和垂直像素数、数据接口的数据

2、线宽度、接口定时和刷新速率。LCD控制器特征 支持彩色灰度单色LCD；支持三种类型LCD：4位双扫描、4位单扫描、8位单扫描；支持多种虚拟显示屏（支持硬件水平垂直滚屏）；系统存储器被用作显示存储器；DMA支持从系统存储器显示缓冲区获取图像数据；支持多种屏幕规格：典型的LCD屏大小有：640*480、320*240、160*160像素。最大的虚拟屏（彩色方式）有：4096*1024、2048*2048、1024*4096等；支持节电模式（SL_IDLE）。LCD控制器外部接口信号 VFRAME VLINE VCLK VM VD3：0：使用如图12.1所示。VD7：4：使用如图12.1所示。图12

3、.1 单色显示类型图 12.2 LCD控制器12.2.1 LCD控制器组成 LCD控制器组成框图如图12.2所示：在S3C44B0X中，LCD控制器用于传送显示数据、产生所需的控制信号，如VFRAME、VLINE、VCLK和VM。S3C44B0X有显示数据的数据端口，如图12.2中VD7：4、VD3：0。LCD控制器由REGBANK、LCDCDMA、VIDPRCS和TIMEGEN组成。12.2.2 LCD控制器定时发生器 TIMEGEN产生用于LCD驱动器的控制信号，如VFRAME、VLINE、VCLK和VM。图12.3给出了当MMODE=0和MMODE=1并且MVAL7：0=0 x2的对应图

4、例。(P296)VM频率在MMODE=1时，基于MVAL7：0的值，计算公式如下：VM频率=VLINE频率(2*MVAL)（式12.1）VFRAME和VLINE脉冲的产生，由LCDCON2寄存器中HOZVAL域和LINEVAL域的配置控制。每个域与LCD大小和显示方式有关，参考下式：HOZVAL=(水平显示大小有效的VD数据位数)-1 （式12.2）在单扫描显示方式 LINEVAL=(垂直显示大小)-1 （式12.3）在双扫描显示方式 LINEVAL=(垂直显示大小2)-1 （式12.4）VCLK信号频率能被控制，由LCDCON1寄存器的CLKVAL域控制。表12.1确定了VCLK和CLKVA

5、L的关系。CLKVAL最小值是2。(P296)VCLK(Hz)=MCLK/(CLKVAL*2)（式12.5）帧的频率是VFRAME信号的频率。大部分LCD驱动器有它们自己的帧频率。帧频率计算公式如下：frame_rate(Hz)=1/(1/VCLK)*(HOZVAL+1)+(1/MCLK)*(WLH+WDLY+LINEBLANK)*(LINEVAL+1)(式12.6)VCLK(Hz)=(HOZVAL+1)/(1/(frame_rate*(LINEVAL+1)-(WLH+WDLY+LINEBLANK)/MCLK)(式12.7)12.2.3 显示操作 查找表 S3C44B0X能够支持调色板，用于对

6、各种颜色的选择或灰度级别的映射。查找表就是调色板。在4级灰度方式，用户能够从16级灰度中选择出4级灰度。在16级灰度方式，灰度级不能被选择，全部16级灰度必须使用已有的16级灰度。在用8位二进制数表示的256种颜色方式中，3位作为红，3位作为绿，2位作为蓝。256种颜色的形成是由8种红色、8种绿色和4种蓝色组合而成。在彩色方式中，查找表能被用作选择表，从16种红色中选出8种，从16种绿色中选出8种，从16种蓝色中选出4种。灰度方式操作 LCD控制器支持两种灰度方式，其中每像素对应2位的4级灰度方式，使用查找表时，允许从16级灰度中选择4级。彩色方式操作 使用抖动算法和FRC，LCD控制器能支持

7、每像素8位256色的显示方式。彩色显示方式对红、绿、蓝使用各自的查找表。12.2.4 抖动和FRC DITHFRC（DITHering and FRC）模块，即抖动和帧频控制模块，有两个功能。基于时间的抖动算法用于减少显示的闪烁，而FRC用于在STN面板上显示不同的灰度级。在STN LCD显示时，存在着闪烁噪声。在屏幕上为了减少闪烁噪声，在两帧之间像素显示与不显示的平均概率应该尽可能地相同。抖动运行周期举例见表12.2。（P298）推荐的抖动模式见表12.3。（P299）图12.4为 DP3_5模式举例对应的示意图。（P299）12.2.5 像素占空比 S3C44B0X中的LCD控制器中，有8

8、个特殊功能寄存器可以设置不同占空比的预抖动数据，名称分别是DP6_7、DP4_5、DP3_4、DP5_7、DP2_3、DP3_5、DP4_7和DP1_2。12.2.6 LCD自我刷新方式 LCD控制器能够支持自我刷新方式（self refresh mode）以减少功耗。自我刷新方式的设定通过在LCDCON3寄存器SELFREF位写1实现。该位写1后，LCD控制器从下一行进入自我刷新方式。如果需要退出自我刷新方式，用户应该执行如下步骤：首先在LCDCON1寄存器中禁止ENVID位；其次在LCDCON3寄存器中禁止SELFREF位；最后在LCDCON1寄存器中使能ENVID位。12.2.7 SL_

9、IDLE模式 在功耗管理模块中，SL_IDLE模式将被用来进入LCD驱动器自我刷新方式。12.2.8 定时要求 图像数据从存储器传送到LCD驱动器使用VD7：0信号。VCLK信号用作数据传到LCD驱动器的移位寄存器的时钟。每一行数据移到LCD驱动器的移位寄存器后，VLINE信号使得这一行数据显示到液晶屏上。VM信号提供了一个AC信号，用于改变行和列电压的极性，决定对应像素显示与否。由于LCD等离子使用DC电压倾向于品质恶化，所以使用AC信号。图12.3给出了LCD驱动器接口的定时要求。（P296）12.3 显示类型与存储器数据格式12.3.1 显示类型 LCD控制器支持3种类型的LCD驱动器：

10、4位双扫描、4位单扫描、8位单扫描。图12.1给出了单色显示的3种不同的显示类型。(P294)4位双扫描显示类型(图12.1(a)4位单扫描显示类型(图12.1(b)8位单扫描显示类型(图12.1(c)彩色显示12.3.2 存储器数据格式 参见图12.5，当帧缓冲区起始地址2寄存器中BSWP=0时，存储器显示缓冲区中的数据与LCD屏显示像素位置的对应关系如下所述。单色4位双扫描显示 存储器显示缓冲区中的数据与LCD屏显示像素位置的对应关系见图12.5(a)。（P301）存储器显示缓冲区：地址 数据 0000H A31：0 0004H B31：0 1000H L31：0 1004H M31：0

11、单色4位单扫描显示与8位单扫描显示 存储器显示缓冲区中的数据与LCD屏显示像素位置的对应关系见图12.5(b)。（P301）存储器显示缓冲区：地址 数据 0000H A31：0 0004H B31：0 0008H C31：0 其他 在4级灰度方式，每2位显示数据对应1个像素。在16级灰度方式，每4位显示数据对应1个像素。在彩色方式，每8位显示数据对应1个像素。其中bit7：5对应红色，bit4：2对应绿色，bit1：0对应蓝色。12.4 虚拟显示与数据传送速率的计算12.4.1 虚拟显示 S3C44B0X支持硬件水平或垂直滚动，参见图12.6。（P303）在图12.6中，如果屏幕被滚动，在LC

12、DSADDR12寄存器中的LCDBASEU和LCDBASEL域的值需要被改变，但LCDSADDR3寄存器PAGEWIDTH和OFFSIZE的值不改变。为了实现虚拟显示，保存图像数据的显示缓冲区的大小，应该大于实际LCD面板显示屏幕全部像素所需数据区域的大小。图12.6中两个大方框表示显示缓冲区，位于系统存储器内，两个小方框表示实际屏幕对应的一帧数据区，也称视口。LCDBASEU表示一帧数据的起始地址，PAGEWIDTH为可见帧宽（半字个数），OFFSIZE为偏移量，定义了LCD一行最后一个半字的地址与新一行第一个半字地址之间的差值（半字个数）。对双扫描方式，LCDBASEL定义了低半帧数据起址

13、：LCDBASEL=LCDBASEU+(PAGEWIDTH+OFFSIZE)*(LINEVAL+1)具体计算参考12.5节。12.4.2 数据传送速率的计算 参考式12.5，如果MCLK=66MHz，VCLK最大值=66/(CLKVAL*2)=66/4=16.5MHz，也就是说，数据传送速率最大为16.5MHz，因此，LCD控制器可以支持现有各种LCD驱动器。为了在LCDCON1中设定CLKVAL值，必须先计算数据传送速率，即VCLK值：数据传送速率=HS*VS*FR*MV 式中HS是LCD的行尺寸，VS是LCD的列尺寸，FR是帧频，MV是模式值，模式值取值见表12.4。(P303)假如HS=

14、320，VS=240，FR=70，MV=3/8，则数据传送速率：HS*VS*FR*MV =320*240*70*3/8=2016000Hz=2.016MHz 因此VCLK的值取值范围应大于2MHz，小于16.5MHz，可以取316MHz。根据VCLK=MCLK(CLKVAL*2)，可以计算出CLKVAL，取值范围为211。当MCLK=60MHz时，参考表12.1，VCLK最大值为15MHz，也就是数据传送速率最大值为15MHz。12.5 LCD控制器特殊功能寄存器 帧缓冲区起始地址1寄存器 帧缓冲区起始地址1寄存器，即LCDSADDR1，地址为0 x01F00008，可读写，Reset值为0

15、x00000000，具体含义见表12.5。帧缓冲区起始地址2寄存器 帧缓冲区起始地址2寄存器，即LCDSADDR2，地址为0 x01F0000C，可读写，Reset值为0 x00000000，具体含义见表12.6。帧缓冲区起始地址3寄存器 帧缓冲区起始地址3寄存器，即LCDSADDR3，地址为0 x01F00010，可读写，Reset值为0 x00000，具体含义见表12.7。帧缓冲区起始地址寄存器参数设定计算举例 以下举例说明了求LCDBASEL的方法，同时说明了图12.6中虚拟显示滚屏和帧缓冲区起始地址寄存器中相关参数的具体含义。【例12.1】假定LCD面板为320*240像素，4级灰度，

16、4位单扫描方式，虚拟屏大小为1024*1024像素，LCDBASEU=0 x64。可以计算：1个半字=8个像素 ；4级灰度，每个像素占2位 虚拟屏1行=1024像素=128个半字 ；10248=128 LCD 1行=320像素=40个半字 ；3208=40 OFFSIZE=128-40=88=0 x58个半字 ；虚拟屏1行半字个数减LCD 1行半字个数 PAGEWIDTH=320像素=40=0 x28个半字 ；3208=40 LINEVAL=240-1 ；LCD屏行数-1 LCDBASEL =LCDBASEU+(PAGEWIDTH+OFFSIZE)*(LINEVAL+1)=100+(40+88

17、)*240=0 x3c64【例12.2】假如LCD面板为320*240像素，16级灰度，单扫描方式，帧起址=0 xc500000，偏移点数（偏移像素个数）=2048点。（P305）【例12.3】假定LCD面板为320*240像素，16级灰度，双扫描方式，帧起址=0 xc500000，偏移点数（偏移像素个数）=2048点。（P305）【例12.4】假定LCD面板为320*240像素，彩色，单扫描方式，帧起址=0 xc500000，偏移点数（偏移像素个数）=1024点。（P306）LCD控制寄存器1 LCD控制寄存器1，即LCDCON1，地址为0 x01F00000，可读写，Reset值为0 x0

18、0000000，具体含义见表12.8。（P306）LCD控制寄存器2 LCD控制寄存器2，即LCDCON2，地址为0 x01F00004，可读写，Reset值为0 x00000000，具体含义见表12.9。（P307）LCD控制寄存器3 LCD控制寄存器3，即LCDCON3，地址为0 x01F00040，可读写，Reset值为0 x0，具体含义见表12.10。（P307）红绿蓝查找表寄存器 红、绿、蓝查找表寄存器，即REDLUT、GREENLUT、BLUELUT，地址分别为0 x01F00014、0 x01F00018、0 x01F0001C，可读写，Reset值分别为0 x00000000、0 x00000000、0 x0000，具体含义见表12.11、12.12、12.13。（P308）蓝色查找表寄存器也可以用于4级灰度方式，具体用法见12.2.3节。抖动模式占空比参数寄存器 8个抖动模式占空比参数寄存器设定的Reset值见表12.14，其内容用户可更改。（P308）抖动模式寄存器 抖动模式寄存器，即DITHMODE，地址及Reset值，见表12.15。（P309）END