嵌入式實訓資料

嵌入式實訓11——維信科技一、實驗目的1．了解LCD基本概念與原理。2．理解LCD的驅(qū)動控制（維信科技，太原最好的IT培訓）。3．熟悉用總線方式驅(qū)動LCD模塊。4．熟悉用ARM內(nèi)置的LCD控制器驅(qū)動LCD。二、實驗內(nèi)容學習LCD顯示器的基本原理，理解其驅(qū)動控制方法。掌握兩種LCD驅(qū)動方式的基本原理和方法。并用編程實現(xiàn)：1．用總線方式直接驅(qū)動帶有驅(qū)動模塊的LCD。2．用ARM內(nèi)置的LCD控制器來驅(qū)動LCD。三、預備知識（維信科技，太原最好的IT培訓）1．用ARMSDT2.5或ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境，編寫和調(diào)試程序的基本過程。2．ARM應用程序的框架結(jié)構(gòu)。四、實驗設備及工具硬件：ARM嵌入式開發(fā)平臺、用于ARM7TDMI的JTAG仿真器、PC機Pentium100以上（維信科技，太原最好的IT培訓）。軟件：PC機操作系統(tǒng)win98、Win2000或WinXP、ARMSDT2.51或ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境、仿真器驅(qū)動程序、超級終端通訊程序五、實驗原理及說明1．LCD（LiquidCrystalDisplay）原理液晶得名于其物理特性：它的分子晶體，以液態(tài)存在而非固態(tài)。這些晶體分子的液體特性使得它具有兩種非常有用的特點：如果讓電流通過液晶層，這些分子將會以電流的流向方向進行排列，如果沒有電流，它們將會彼此平行排列。2、如果提供了帶有細小溝槽的外層，將液晶倒入后，液晶分子會順著槽排列，并且內(nèi)層與外層以同樣的方式進行排列。液晶的第三個特性是很神奇的：液晶層能使光線發(fā)生扭轉(zhuǎn)。液晶層表現(xiàn)的有些類似偏光器，這就意味著它能夠過濾除了那些從特殊方向射入之外的所有光線。此外，如果液晶層發(fā)生了扭轉(zhuǎn)，光線將會隨之扭轉(zhuǎn)，以不同的方向從另外一個面中射出。液晶的這些特點使得它可以被用來當作一種開關(guān)——即可以阻礙光線，也可以允許光線通過。液晶單元的底層是由細小的脊構(gòu)成的，這些脊的作用是讓分子呈平行排列。上表面也是如此，在這兩側(cè)之間的分子平行排列，不過當上下兩個表面之間呈一定的角度時（維信科技，太原最好的IT培訓），液晶隨著兩個不同方向的表面進行排列，就會發(fā)生扭曲。結(jié)果便是這個扭曲的螺旋層使通過的光線也發(fā)生扭曲。如果電流通過液晶，所有的分子將會按照電流的方向進行排列，這樣就會消除光線的扭轉(zhuǎn)。如圖2-33所示，如果將一個偏振濾光器放置在液晶層的上表面，扭轉(zhuǎn)的光線通過(如A)，而沒有發(fā)生扭轉(zhuǎn)的光線(如B)將被阻礙。因此可以通過電流的通斷改變LCD中的液晶排列，使光線在加電時射出，而不加電時被阻斷。也有某些設計為了省電的需要，有電流時，光線不能通過，沒有電流時，光線通過。偏振濾光器偏振濾光器沒有扭轉(zhuǎn)的光線扭轉(zhuǎn)的光線VLINE：LCD控制器和LCD驅(qū)動器間的同步脈沖信號，LCD驅(qū)動器通過它來將水平移位寄存器中的內(nèi)容顯示到LCD屏上。LCD控制器在一整行數(shù)據(jù)全部傳輸?shù)絃CD驅(qū)動器后發(fā)出VLINE信號（維信科技，太原最好的IT培訓）。VCLK：此信號為LCD控制器和LCD驅(qū)動器之間的象素時鐘信號，LCD控制器在VCLK的上升沿發(fā)送數(shù)據(jù)，LCD驅(qū)動器在VCLK的下降沿采樣數(shù)據(jù)。VM：LCD驅(qū)動器所使用的交流信號。LCD驅(qū)動器使用VM信號改變用于打開或關(guān)閉象素的行和列電壓的極性。VM信號可在每一幀觸發(fā)，也可在數(shù)量可編程的一些VLINE信號后觸發(fā)。VD[3:0]：LCD象素數(shù)據(jù)輸出端口。VD[7:4]：LCD象素數(shù)據(jù)輸出端口。圖2-36LCD控制器邏輯框圖圖2-36為S3C44B0X中內(nèi)置的LCD控制器的邏輯框圖，它用于傳輸顯示數(shù)據(jù)并產(chǎn)生必要的控制信號，如VFRAME,VLINE,VCLK,和VM。除了控制信號，還有顯示數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)端口VD[7:0]。LCD控制器包含REGBANK,LCDCDMA,VIDPRCS,和TIMEGEN（維信科技，太原最好的IT培訓）。REGBANK具有18個可編程寄存器，用于配置LCD控制器。LCDCDMA為專用DMA，它可以自動地將顯示數(shù)據(jù)從幀內(nèi)存中傳送到LCD驅(qū)動器中。通過專用DMA，可以實現(xiàn)在不需要CPU介入的情況下顯示數(shù)據(jù)。VIDPRCS從LCDCDMA接收數(shù)據(jù)，變換為合適的數(shù)據(jù)格式（比如4/8位單一掃描和4位雙掃描顯示模式）后通過VD[7:0]發(fā)送到LCD驅(qū)動器。TIMEGEN包含可編程的邏輯，以支持常見LCD驅(qū)動器所需要的不同的接口時間、速率要求。TIMEGEN部分產(chǎn)生VFRAME,VLINE,VCLK,VM等信號。(3)與ARM自帶LCD驅(qū)動器有關(guān)的寄存器如表2-42所示，其中PCOND為端口D的引腳配置寄存器，PDATD為端口D的數(shù)據(jù)寄存器，PUPD為端口D的上拉禁止寄存器。表2-43、表2-44、表2-45分別為PCOND、PDATD、PUPD寄存器的位描述。表2-42端口D寄存器寄存器地址R/W描述復位值PCOND0x01D2001CR/W配置端口D的管腳0x0000PDATD0x01D20020R/W端口D的數(shù)據(jù)寄存器Undef.PUPD0x01D20024R/W端口D的上拉寄存器0x0表2-43PCOND寄存器的位描述PCOND位描述PD0[1:0]00=輸入10=VD001=輸出11=保留PD1[3:2]00=輸入10=VD101=輸出11=保留PD2[5:4]00=輸入10=VD201=輸出11=保留PD3[7:6]00=輸入10=VD301=輸出11=保留PD4[9:8]00=輸入10=VCLK01=輸出11=保留PD5[11:10]00=輸入10=VLINE01=輸出11=保留PD6[13:12]00=輸入10=VM01=輸出11=保留PD7[15:14]00=輸入10=VFRAME01=輸出11=保留表2-44PDATD寄存器的位描述PDATD位描述PD[7:0][7:0]當端口被設置為一個輸入端口，相應的位成為管腳狀態(tài)。當端口被設置為一個輸出端口，管腳狀態(tài)與相應的位一樣。當端口被設置成一個功能管腳，將會讀到一個不確定的值。表2-45PUPD寄存器的位描述PUPD位描述PD[7:0][7:0]0:附在相應端口管腳的上拉電阻使能1:上拉電阻禁用。LCD驅(qū)動控制端口與ARM的端口4是共用的，因此，要設置相應的寄存器，將其定義為功能端口，即LCD驅(qū)動控制端口（維信科技，太原最好的IT培訓）。表2-46為LCD控制寄存器LCDCON1的設置值，表2-47為LCDCON1的位描述。表2-46LCDCON1的設置寄存器地址R/W描述復位值LCDCON10x01F00000R/WLCD控制1寄存器0x00000000表2-47LCDCON1的位描述LCDCON1位描述初始化狀態(tài)LINECNT(只讀)[31:22]這些位提供行計數(shù)器狀態(tài)。從LINEVAL降值到00000000000CLKVAL[21:12]這些位決定了VCLK的速度頻率。CLKVAL[9:0].VCLK=MCLK/(CLKVALx2)(CLKVAL32)0000000000WLH[11:10]這些位通過計算系統(tǒng)時鐘的數(shù)量來決定VLINE脈沖的高電平寬度。00=4個時鐘,01=8個時鐘,10=12個時鐘,11=16個時鐘00WDLY[9:8]這些位通過計算系統(tǒng)時鐘的數(shù)量來決定VLINE和VCLK之間的延時。00=4個時鐘,01=8個時鐘,10=12個時鐘,11=16個時鐘00MMODE[7]該位決定了VM的翻轉(zhuǎn)頻率。.0=每幀,1=MVAL定義的頻率。0DISMODE[6:5]由這些位選擇顯示模式。00=4字節(jié)雙掃描顯示模式01=4字節(jié)單掃描顯示模式10=8字節(jié)單掃描模式11=不使用00INVCLK[4]該位控制VCLK有效邊沿的極性。0=顯示數(shù)據(jù)從VCLK的下降沿得到。1=顯示數(shù)據(jù)從VCLK的上升沿得到0INVLINE[3]該位說明了行脈沖的極性。0=標準1=反相0INVFRAME[2]該位說明了幀脈沖極性。0=標準1=反相0INVVD[1]該位說明了顯示數(shù)據(jù)（VD[7：0]）極性0=標準1=VD[7:0]輸出反相0ENVID[0]LCD顯示輸出和邏輯使能/禁止。0=顯示輸出和邏輯禁止1=顯示輸出和邏輯使能0顯示方式設為8位單掃方式，VLINE和VCLK之間的時滯設為16倍系統(tǒng)時鐘，VLINE高電平為16倍系統(tǒng)時鐘，CLKVAL設為20。LCDCON2寄存器的設置和位描述如表2-48和表2-49所示。表2-48LCDCON2的設置寄存器地址R/W描述復位值LCDCON20x01F00004R/WLCD控制2寄存器0x00000000表2-49LCDCON2的設置LCDCON2位描述初始化狀態(tài)LINEBLANK[31:21]這些位說明了在一個水平線持續(xù)時間內(nèi)的空白時間，它們能夠?qū)LINE的速度進行微調(diào)。LINEBLANK的單位是MCLK。如果LINEBLANK的值是10，10個系統(tǒng)時鐘內(nèi)，空白時間插入到VCLK中。0x000HOZVAL[20:10]這些位決定了LCD面板的水平范圍。HOZVAL要先被確定以滿足第一行的字節(jié)數(shù)是162n個字節(jié)的條件。如果在單音色模式下LCD的x范圍大小是120dot象素，x=120是不支持的，因為一行由1615個字節(jié)組成。改為在單音色模式下，x=128是支持的，因為一行由16個字節(jié)組成。多出的8dot象素將會被LCD面板驅(qū)動丟掉。0x000LINEVAL[9:0]這些位決定了LCD屏幕的水平范圍0x000LCD的分辨率為320×240，根據(jù)下面的公式可以計算出HOZVAL和LINEVAL的值，LINEBLANK設為15（維信科技，太原最好的IT培訓）。HOZVAL=（水平顯示范圍/有效顯示數(shù)據(jù)行數(shù)量）-1在彩色模式下：水平顯示范圍=3*水平像素數(shù)量LINEVAL=（垂直顯示范圍）-1；如果是在單掃描顯示形式下。LCDSADDR1寄存器的設置和位描述如表2-50和表2-51所示。表2-50LCDSADDR1寄存器的設置寄存器地址R/W描述復位值LCDSADDR10x01F00008R/W幀緩沖開始地址1寄存器0x000000表2-51LCDSADDR1寄存器的位描述LCDSADDR1位描述初始化狀態(tài)MODESEL[28:27]這些位選擇黑白，灰度，或彩色模式。00=黑白模式01=4級灰度模式10=16級灰度模式11=彩色模式00LCDBANK[26:21]這些位說明在系統(tǒng)存儲器中，顯示緩沖區(qū)的BANK位置A[27:22]。LCD幀緩沖要按4MB對齊，因為當移動視頻端口時，該值不會改變。所以，使用malloc函數(shù)時要注意。0x00LCDBASEU[20:0]這些位說明高端地址計數(shù)器的起始地址的A[21：1]，它是用于雙掃描LCD的高端幀存儲器或者單掃描LCD的幀存儲器。0x000000設置為彩色模式，LCDBANK=0xc000000，LCDBASEU=0x0。LCDSADDR2寄存器的設置和位描述如表2-52和表2-53所示（維信科技，太原最好的IT培訓）。表2-52LCDSADDR2寄存器的設置寄存器地址R/W描述復位值LCDSADDR20x01F0000CR/W幀緩沖起始地址2寄存器0x000000表2-53LCDSADDR2寄存器的位描述LCDSADDR2位描述初始化狀態(tài)BSWP[29]字節(jié)交換控制位1：交換使能0：交換禁止DMALCD通過4字猝發(fā)訪問得到幀存儲數(shù)據(jù)。在小端模式下，幀存儲數(shù)據(jù)在BSWP=0時按4n+3th,4n+2th,4n+1th,4n-thdata的序列顯示。如果BSWP=1，順序是4n-th,4n+1th,4n+2th,4n+3th。如果CPU是一個小端模式，幀緩沖只能用字節(jié)訪問模式訪問，因為BSEP是1，在小端模式下按字節(jié)訪問的數(shù)據(jù)可以正確的顯示。其它情況下，BSWP必須是0。0MVAL[28:21]如果MMODE位設為邏輯‘1’，這些位定義了VM信號的翻轉(zhuǎn)頻率。0x00LCDBASEL[20:0]這些位說明了低端地址計數(shù)器的起始地址的A[21：1]，它用于雙掃描LCD的低幀存儲器。LCDBASEL=LCDBASEU+(PAGEWIDTH+OFFSIZE)x(LINEVAL+1)0x0000LCDSADDR3寄存器的設置和位描述如表2-54和表2-55所示。表2-54LCDSADDR3寄存器的設置寄存器地址R/W描述復位值LCDSADDR30x01F00010R/W虛擬屏幕地址設置0x000000表2-55LCDSADDR3寄存器的位描述LCDSADDR3位描述初始化狀態(tài)OFFSIZE[19:9]虛擬屏幕偏移尺寸（半字數(shù)量）。這個值定義了前面一個LCD線上最后顯示的半字的地址，與在下一個LCD線上最先顯示的半字地址的差。0x0000PAGEWIDTH[8:0]虛擬屏幕頁寬（半字數(shù)量）。這個值定義了幀內(nèi)可視窗口的寬度。0x000OFFSIZE＝0，PAGEWIDTH＝320/2。六、實驗步驟1．