第10章S3C44B0S3C2410通信與LCD接口技術(shù)(2)

1、1TM1n配套教材：配套教材：ARMARM嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與編程嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與編程，邱鐵邱鐵 編著，清華大學(xué)出版社，編著，清華大學(xué)出版社，2009,32009,3ARMARM嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與編程嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與編程2TM第第10章章S3C44B0/S3C2410通信與通信與LCD接口技術(shù)接口技術(shù)本章基于嵌入式微控制器本章基于嵌入式微控制器S3C44B0X和和S3C2410，介紹了通用異步收發(fā)器（，介紹了通用異步收發(fā)器（UART）、I2C總線的通信原理和總線的通信原理和S3C44B0X/S3C2410的用作圖形界面接口的的用作圖形界面接口的LCD控制器，每種功能部件都列出了相應(yīng)的控制器，每種功能

2、部件都列出了相應(yīng)的典型開發(fā)實(shí)例。典型開發(fā)實(shí)例。3TM3內(nèi)容提要內(nèi)容提要101 S3C44B0/ S3C2410 UART102 S3C44B0/ S3C2410 I2C總線接口總線接口103 S3C44B0/S3C2410 LCD控制器控制器4TM4103 S3C44B0/S3C2410 LCD控制控制器器n在嵌入式設(shè)備中，圖形界面信息的顯示離不在嵌入式設(shè)備中，圖形界面信息的顯示離不開顯示器，嵌入式產(chǎn)品由于體積和功耗的限開顯示器，嵌入式產(chǎn)品由于體積和功耗的限制，大多采用制，大多采用LCD（Liquid Crystal Display）液晶顯示器。）液晶顯示器。5TM5LCD工作原理示意圖工作原

3、理示意圖6TM6n1. LCD工作原理工作原理nLCD顯示器核心結(jié)構(gòu)是由兩塊玻璃基板中間顯示器核心結(jié)構(gòu)是由兩塊玻璃基板中間充斥著運(yùn)動(dòng)的液晶分子。充斥著運(yùn)動(dòng)的液晶分子。n信號(hào)電壓直接控制薄膜晶體的開關(guān)狀態(tài)，再信號(hào)電壓直接控制薄膜晶體的開關(guān)狀態(tài)，再利用晶體管控制液晶分子，液晶分子具有明利用晶體管控制液晶分子，液晶分子具有明顯地光學(xué)各向異性，能夠調(diào)制來自背光燈管顯地光學(xué)各向異性，能夠調(diào)制來自背光燈管發(fā)射的光線，實(shí)現(xiàn)圖像的顯示。發(fā)射的光線，實(shí)現(xiàn)圖像的顯示。 7TM7n2. LCD的特點(diǎn)與分類的特點(diǎn)與分類nLCD基本上分為無源陣列彩顯基本上分為無源陣列彩顯STN-LCD（俗（俗稱偽彩顯）和薄膜晶體管有源

4、陣列彩顯稱偽彩顯）和薄膜晶體管有源陣列彩顯TFT-LCD（俗稱真彩顯）。（俗稱真彩顯）。8TM8nSTN（Super Twisted Nematic）屏幕，又屏幕，又稱為超扭曲向列型液晶顯示屏幕。在傳統(tǒng)單稱為超扭曲向列型液晶顯示屏幕。在傳統(tǒng)單色液晶顯示器上加入了彩色濾光片，并將單色液晶顯示器上加入了彩色濾光片，并將單色顯示矩陣中的每一像素分成三個(gè)像素，分色顯示矩陣中的每一像素分成三個(gè)像素，分別通過彩色濾光片顯示紅、綠、藍(lán)三原色，別通過彩色濾光片顯示紅、綠、藍(lán)三原色，以此達(dá)到顯示彩色的作用，顏色以淡綠色和以此達(dá)到顯示彩色的作用，顏色以淡綠色和橘色為主。橘色為主。 9TM9nTFT（Thin Fi

5、lm Transistor）即薄膜場(chǎng)效應(yīng)即薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管顯示屏，它的每個(gè)液晶像素點(diǎn)都是由晶體管顯示屏，它的每個(gè)液晶像素點(diǎn)都是由集成在像素點(diǎn)后面的薄膜晶體管來控制，使集成在像素點(diǎn)后面的薄膜晶體管來控制，使每個(gè)像素都能保持一定電壓，從而可以大大每個(gè)像素都能保持一定電壓，從而可以大大提高反應(yīng)時(shí)間，一般提高反應(yīng)時(shí)間，一般TFT屏可視角度大，一屏可視角度大，一般可達(dá)到般可達(dá)到130度左右，主要應(yīng)用在高端顯示度左右，主要應(yīng)用在高端顯示產(chǎn)品。產(chǎn)品。10TM101032 S3C44B0/S3C2410 LCD控控制器模塊制器模塊n在在S3C44B0和和S3C2410內(nèi)部集成了內(nèi)部集成了LCD控制控制器，其邏

6、輯功能是將器，其邏輯功能是將LCD的圖像數(shù)據(jù)從主存的圖像數(shù)據(jù)從主存的視頻緩沖區(qū)域傳送到外部的視頻緩沖區(qū)域傳送到外部LCD設(shè)備。設(shè)備。11TM11nS3C44B0 LCD控制器：控制器：n支持彩色、灰度、單色支持彩色、灰度、單色LCD面板；面板；n支持三種支持三種LCD顯示模式：顯示模式：4位雙掃描、位雙掃描、4位單掃描、位單掃描、8位單掃描；支持位單掃描；支持單色、單色、4級(jí)和級(jí)和16級(jí)灰度顯示；支持級(jí)灰度顯示；支持256色的色的STN顯示器面板；顯示器面板；n支持多虛擬顯示屏（支持硬件橫向、縱向滾屏）；支持多虛擬顯示屏（支持硬件橫向、縱向滾屏）；n支持系統(tǒng)主存作為顯存；支持系統(tǒng)主存作為顯存；

7、n專用的專用的DMA傳送支持，負(fù)責(zé)將存儲(chǔ)在主存中的視頻幀直接傳送到傳送支持，負(fù)責(zé)將存儲(chǔ)在主存中的視頻幀直接傳送到LCD緩存中；緩存中；n支持多分辨率：支持多分辨率：640 x480，320 x240，160 x160的實(shí)際顯示器和最大的實(shí)際顯示器和最大4096x1024, 2048x2048, 1024x4096等的虛擬顯示器；等的虛擬顯示器；n支持低功耗模式（支持低功耗模式（SL_IDLE模式）。模式）。12TM12nS3C2410 LCD控制器：控制器：n支持支持STN-LCD顯示器同顯示器同S3C44B0nTFT-LCD顯示器顯示器:n支持1、2、4、8位色的調(diào)色板TFT-LCD顯示；n

8、支持16位、24位色的非調(diào)色板真彩顯示，在24位色模式下最大支持16M顯存；n支持多分辨率：640 x480，320 x240，160 x160的實(shí)際顯示器和它支持最大4MB虛擬顯存，在16bit色模式下最大支持2048x1024等的虛擬顯示器；13TM13n1 外部接口信號(hào)外部接口信號(hào)nS3C44B0的的LCD外部接口信號(hào)：外部接口信號(hào)：nVFRAME該信號(hào)是該信號(hào)是LCD控制器和控制器和LCD驅(qū)動(dòng)器之間的幀同步信號(hào)，它指示一驅(qū)動(dòng)器之間的幀同步信號(hào)，它指示一個(gè)新的幀的開始。個(gè)新的幀的開始。nVLINE該信號(hào)是該信號(hào)是LCD控制器和控制器和LCD驅(qū)動(dòng)器之間的行同步信號(hào)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器之間的行同步信號(hào)

9、。當(dāng)VLINE信號(hào)到來的時(shí)候，信號(hào)到來的時(shí)候，LCD控制器認(rèn)為整個(gè)行線的數(shù)據(jù)被控制器認(rèn)為整個(gè)行線的數(shù)據(jù)被LCD驅(qū)動(dòng)傳送。驅(qū)動(dòng)傳送。nVCLK該引腳是該引腳是LCD控制器和控制器和LCD驅(qū)動(dòng)器之間的像素時(shí)鐘，驅(qū)動(dòng)器之間的像素時(shí)鐘，LCD控制器控制器在在VCLK的上升沿傳送數(shù)據(jù)，的上升沿傳送數(shù)據(jù)， LCD驅(qū)動(dòng)器在其下降沿對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣。驅(qū)動(dòng)器在其下降沿對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣。nVM是送給是送給LCD驅(qū)動(dòng)器的交流信號(hào)。驅(qū)動(dòng)器的交流信號(hào)。VM信號(hào)被信號(hào)被LCD驅(qū)動(dòng)用來選擇行列電壓的驅(qū)動(dòng)用來選擇行列電壓的極性以打開或關(guān)閉像素。極性以打開或關(guān)閉像素。nVD7:0是是LCD像素?cái)?shù)據(jù)端口。像素?cái)?shù)據(jù)端口。14TM14n

10、S3C2410的的LCD外部接口信號(hào)：外部接口信號(hào)：nVFRAME/VSNYC/VSTV幀同步信號(hào)（幀同步信號(hào)（STN）/虛擬同步信號(hào)（虛擬同步信號(hào)（TFT）/SEC TFT信號(hào)信號(hào)nVLINE/HSYNC/CPV行同步脈沖信號(hào)（行同步脈沖信號(hào)（STN）/水平同步脈沖信號(hào)（水平同步脈沖信號(hào)（TFT）/ SEC TFT信號(hào)信號(hào)nVCLK/LCD_HCLK像素時(shí)鐘信號(hào)（像素時(shí)鐘信號(hào)（STN/TFT）/SEC TFT信號(hào)信號(hào)nVD23:0LCD像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)（像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)（STN/TFT/SEC TFT）nVM/VDEN/TPLCD驅(qū)動(dòng)的交流偏置信號(hào)（驅(qū)動(dòng)的交流偏置信號(hào)（STN）/數(shù)據(jù)使能信號(hào)（數(shù)據(jù)使

11、能信號(hào)（TFT）/SEC TFT信號(hào)信號(hào)nLEND/STH行結(jié)束信號(hào)（行結(jié)束信號(hào)（TFT）/SEC TFT信號(hào)信號(hào)nLCD_PWRENLCD電源控制使能信號(hào)電源控制使能信號(hào)nLCDVF0SEC TFT信號(hào)信號(hào)OEnLCDVF1SEC TFT信號(hào)信號(hào)REVnLCDVF2SEC TFT信號(hào)信號(hào)REVB15TM15n2 模塊結(jié)構(gòu)模塊結(jié)構(gòu)nS3C44B0 LCD控制器邏輯框圖控制器邏輯框圖 16TM16nS3C2410 LCD 控制器邏輯框圖控制器邏輯框圖 17TM17n3 . LCD控制器的操作控制器的操作n(1) 時(shí)鐘產(chǎn)生器（時(shí)鐘產(chǎn)生器（TIMEGEN）18TM18數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)有效的水平顯示尺寸VDH

12、OZVAL LCD的分辨率和顯示模式的配置由下面的公式的分辨率和顯示模式的配置由下面的公式表示：表示：19TM19n (2) STN顯示操作顯示操作nLCD控制器支持彩色、灰度、單色的顯示方控制器支持彩色、灰度、單色的顯示方式。式。n當(dāng)需要使用灰度或彩色的顯示模式時(shí)，需要當(dāng)需要使用灰度或彩色的顯示模式時(shí)，需要通過基于時(shí)間的抖動(dòng)算法和幀速率控制（通過基于時(shí)間的抖動(dòng)算法和幀速率控制（RFC）方法模塊，實(shí)現(xiàn)灰度或色彩的平滑過）方法模塊，實(shí)現(xiàn)灰度或色彩的平滑過度。單色模式繞過了這兩個(gè)模塊。度。單色模式繞過了這兩個(gè)模塊。20TM20nS3C44B0和和S3C2410支持在彩色或灰度模式支持在彩色或灰度模

13、式下不同映射的查找表，這種選擇給了用戶很下不同映射的查找表，這種選擇給了用戶很大的靈活性。查找表允許用戶選擇不同的色大的靈活性。查找表允許用戶選擇不同的色彩或灰度級(jí)。彩或灰度級(jí)。21TM21n灰度模式操作灰度模式操作nS3C44B0和和S3C2410支持兩種灰度模式：支持兩種灰度模式：4級(jí)灰度和級(jí)灰度和16級(jí)灰度，使用查找表中的兩個(gè)級(jí)灰度，使用查找表中的兩個(gè)bit來選擇不同的模式。這兩個(gè)來選擇不同的模式。這兩個(gè)bit使用的是在彩使用的是在彩色模式下的藍(lán)色的查找表。色模式下的藍(lán)色的查找表。22TM22n彩色模式操作彩色模式操作nS3C44B0的的LCD控制器支持控制器支持256色彩色模式色彩色模

14、式，S3C2410支持支持256色和色和4096色彩色模式。色彩色模式。256色模式下，采用色模式下，采用3位紅色、位紅色、3位綠色、位綠色、2位位藍(lán)色。在彩色模式下使用分離的查找表。藍(lán)色。在彩色模式下使用分離的查找表。23TM23n抖動(dòng)模式和幀速率控制抖動(dòng)模式和幀速率控制n在在STN-LCD顯示器（單色模式除外），數(shù)據(jù)顯示器（單色模式除外），數(shù)據(jù)必須經(jīng)過抖動(dòng)算法處理。抖動(dòng)有兩個(gè)函數(shù)：必須經(jīng)過抖動(dòng)算法處理。抖動(dòng)有兩個(gè)函數(shù)：用于減少閃爍的基于時(shí)間的抖動(dòng)算法和用來用于減少閃爍的基于時(shí)間的抖動(dòng)算法和用來在在STN面板上顯示灰度和色階的幀速率控制面板上顯示灰度和色階的幀速率控制（FRC）算法。）算法。

15、 n 抖動(dòng)抖動(dòng) 占空因子示例占空因子示例見見教材教材ARM嵌入式系嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與編程統(tǒng)結(jié)構(gòu)與編程表表10-1824TM24單色單色4位雙掃描位雙掃描25TM25單色單色4位單掃描內(nèi)存格式位單掃描內(nèi)存格式 26TM26灰度及彩色存儲(chǔ)格式灰度及彩色存儲(chǔ)格式n 256色彩色模式數(shù)據(jù)格式色彩色模式數(shù)據(jù)格式 27TM27n4096色彩色模式數(shù)據(jù)格式色彩色模式數(shù)據(jù)格式 28TM28nSTN-LCD的時(shí)序要求的時(shí)序要求見見教材教材ARM嵌入式嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與編程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與編程第第338頁圖頁圖10-2529TM29n（3） TFT顯示操作顯示操作nTIMEGEN為為L(zhǎng)CD驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生控制信號(hào)，例如驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生控制

16、信號(hào)，例如VSYNC、HSYNC、VCLK、VDEN和和LEND信號(hào)。這些控制信號(hào)的產(chǎn)生高度依賴于在寄信號(hào)。這些控制信號(hào)的產(chǎn)生高度依賴于在寄存器組中的存器組中的LCDCON1/2/3/4/5寄存器的設(shè)置寄存器的設(shè)置。 30TM30nHOZVAL和和LINEVAL的設(shè)置取決于的設(shè)置取決于LCD面板面板的尺寸，使用的公式如下：的尺寸，使用的公式如下： 1HOZVAL 顯示器水平像素尺寸1LINEVAL 顯示器垂直像素尺寸31TM31nVCLK信號(hào)的頻率依賴于信號(hào)的頻率依賴于LCDCON1寄存器中寄存器中的的CLKVAL值的設(shè)定。值的設(shè)定。 21CLKVALHCLKVCLKHz32TM32n視頻顯示

17、操作視頻顯示操作n像素在像素在LCD面板上的分布面板上的分布 33TM33n24bpp顯示方式數(shù)據(jù)構(gòu)成顯示方式數(shù)據(jù)構(gòu)成 34TM34(BSWP = 0, HWSWP = 0, BPP24BL = 1) D31:8 D7:0 000H P1 無效位 004H P2 無效位 008H P3 無效位 35TM3536TM36n256色調(diào)色板使用方法色調(diào)色板使用方法nS3C2410的的TFT-LCD控制器支持控制器支持256色調(diào)色色調(diào)色板模式。用戶可以從板模式。用戶可以從64K種顏色中挑選種顏色中挑選256種種顏色。顏色。256色調(diào)色板包含一個(gè)色調(diào)色板包含一個(gè)256（深度）（深度）x 16bit的的S

18、PSRAM，調(diào)色板支持，調(diào)色板支持5:6:5和和5:5:5:I兩種格式。兩種格式。 37TM37n5:6:5的顯示格式的顯示格式 38TM38n5:5:5:I的顯示格式的顯示格式 39TM39n調(diào)色板數(shù)據(jù)格式分配調(diào)色板數(shù)據(jù)格式分配5:6:5格式格式 40TM40n調(diào)色板數(shù)據(jù)格式分配調(diào)色板數(shù)據(jù)格式分配5:6:5格式格式 41TM41n4虛擬顯示器（虛擬顯示器（STN/TFT）nS3C44B0和和S32410支持硬件橫向、縱向滾支持硬件橫向、縱向滾屏。如果使用滾屏，屏。如果使用滾屏，LCDSADD1/2寄存器中寄存器中除了除了PAGEWIDTH和和OFFSIZE的的LCDBASEU和和LCDBAS

19、EL需要被更改。存需要被更改。存儲(chǔ)圖像的視頻緩沖區(qū)在尺寸上需要大于儲(chǔ)圖像的視頻緩沖區(qū)在尺寸上需要大于LCD面板的尺寸。面板的尺寸。 42TM42虛擬屏幕滾屏虛擬屏幕滾屏 43TM431033 S3C44B0/S3C2410 LCD控制器控制器專用功能寄存器專用功能寄存器n1 .LCD控制寄存器控制寄存器144TM44nS3C44B0的的LCDCON145TM45S3C2410的的LCDCON146TM46nLCD控制寄存器控制寄存器2（LCDCON2） 、LCD控控制寄存器制寄存器3（LCDCON3） 、LCD控制寄存控制寄存器器4（LCDCON4） 、LCD控制寄存器控制寄存器5（LCDCO

20、N5）控制信息）控制信息 n詳情詳情見見教材教材ARM嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與編程嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與編程表表10-26、表、表10-27、表、表10-28、表、表10-29、表、表10-3047TM47n幀緩沖區(qū)起始地址寄存器幀緩沖區(qū)起始地址寄存器1（LCDADDR1）、幀緩沖區(qū)起始地址寄存器、幀緩沖區(qū)起始地址寄存器2（LCDADDR2） 、幀緩沖區(qū)起始地址寄存器幀緩沖區(qū)起始地址寄存器3（LCDADDR3）n詳情詳情見見教材教材ARM嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與編程嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與編程表表10-31、表、表10-32、表、表10-3348TM48n8. 紅色查找表寄存器紅色查找表寄存器49TM49n9. 綠色查找表寄存器綠色查找表寄存器50TM50n10. 藍(lán)色查找表寄存器藍(lán)色查找表寄存器51TM51n抖動(dòng)樣式寄存器抖動(dòng)樣式寄存器 、抖動(dòng)模式寄存器抖動(dòng)模式寄存器DITHMODE 、LCD中斷請(qǐng)求寄存器（中斷請(qǐng)求寄存器（LCDINTPND） 、LCD中斷中斷源請(qǐng)求寄存器（源請(qǐng)求寄存器（LCDSRCPND） 、LCD中斷屏蔽中斷屏蔽寄存器（寄存器（LCDINTMSK） 、