s3c2440裸机-LCD编程-1-LCD硬件原理

1.LCD示意图

下图是LCD示意图，里面的每个点就是一个像素点。

它里面有一个电子枪，一边移动，一边发出各种颜色的光。用动态图表示如下：

电子枪是如何移动的？

有一条CLK时钟线与LCD相连，每发出一次CLK(高低电平)，电子枪就移动一个像素。

颜色如何确定？

由连接LCD的三组线RGB三原色混合而成：R(Red)、G(Green)、B(Blue)确定。

电子枪如何得知应跳到下一行？

有一条HSYNC信号线与LCD相连，每发出一次脉冲(高低电平)，电子枪就跳到下一行，该信号叫做行同步信号。

电子枪如何得知应跳到原点？

有一条VSYNC信号线与LCD相连，每发出一次脉冲(高低电平)，电子枪就跳到原点，该信号叫做帧同步信号。

RGB线上的数据从何而来？

内存里面划分一块显存(FrameBuffer)，里面存放了要显示的数据，LCD控制器从里面将数据读出来，通过RGB三组线传给电子枪，电子枪再依次打到显示屏上。

前面的信号由谁发给LCD？

有S3C2440里面的LCD控制器来控制发出信号。

2.LCD硬件原理图

①是时钟信号，每来一个CLK，电子枪就移动一个像素；

②是用来传输颜色数据；

③是垂直方向同步信号，FRAME(帧)；

④是水平方向同步信号，LINE(行)；

⑤LED+、LED-背光灯电源。

⑥TSYP、TSXP、TSYM、TSXM是触摸屏信号。（下一节会详细讲）

⑦VM接DE是数据使能 RGB LCD的模式： HV模式: HS与VS来控制刷新。比如对于分辨率为1024x600RGB的LCD，LCD控制器发出HS信号后，就会发出1024个DCLK，在每个DCLK上传输像素数据；当发出600个HS信号后，就会发出一个VS信号 DE模式：DE信号来控制刷新，比如对于分辨率为1024x600RGB的LCD，LCD控制器发出DE信号后，就要发出1024个DCLK，在每个DCLK上传输像素数据；当发出600个DE信号，刷新完一帧数据

3.LCD时序分析

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①从一行最开始的像素开始分析，如上图标号①，DE信号开始有效，电子枪每次在CLK下降沿时从数据线Dn0-Dn7上得到数据（Dn0-Dn7上的数据来源于FrameBuffer，后面会讲），然后发射到显示屏上，然后移动到下一个位置。从1 st pixel到last pixel，就这样从一行的最左边，一直移动到一行的最右边，完成了一行的显示，假设一行有x个pixel。可以看到每发送一个pixel，需要1个时钟周期（1/tc）。

②当打完一行的最后一个数据后，会收到Hsync行同步信号，那么电子枪会跳到下一行，如上图标号②，根据时序图，一个Hsync周期，也就是一行数据刷新时间th, 可以大致分为五部分组成：thp、thb、1/tc、thd、thf。

thp:称为脉冲宽度，这个时间不能太短，太短电子枪可能识别不到。

thb:电子枪正确识别到thp后，会从最右端移动最左端，这个移动的时间就是thb，称之为移动时间。

thd：表示显示一行数据的时间

thf：表示显示完最右像素，再过多久Hsync才来。

③同理，当电子枪移动到最后一行时，就会发送一个Vsync垂直同步信号，让电子枪移动回最上边。如上图标号③，根据时序图，一个Vsync周期，也就是一帧数据刷新时间tv, 可以大致分为：tvp、tvb、tvd、tvf。

tvp:Vsync信号的脉冲宽度

tvb：电子枪从最后一行移动到第一行的移动时间

tvf：表示显示完最后一行像素，再过多久Vsync才来。

假设一共有y行，那么LCD的分辨率就是x*y。

下面是LCD显示配置示意图：

从左往右看，可以看到Total width = HSYNC width + HBP + Active width + HFP。当发出一个HSYNC信号后，电子枪就会从最右边花费HBP时长移动到最左边，等到了最右边后，等待HFP时长后下一轮HSYNC信号才会发出。因此，HBP和HFP分别决定了左边和右边的黑框。

HSYNC是行同步信号的脉冲宽度（低电平有效）
HBP表示屏幕左边黑框的宽度（电子枪要花多久才能从最右边移动到最左边）行后肩
Active width表示有效数据宽度
HFP表示屏幕右边黑框的宽度（再过多久HSYNC才会发出）行前肩

同理从上往下看，Total height = Vsync width + VBP + Active width + VFP。当发出一个VSYNC信号后，电子枪就会从最下边花费VBP时长移动到最上边，等到了最下边后，等待VFP时长后下一轮VSYNC信号才会发出。因此，VBP和VFP分别决定了上边和下边的黑框。 中间灰色区域才是有效显示区域。

VSYNC是帧同步信号的脉冲宽度（低电平有效）
VBP表示屏幕上边黑框的宽度（电子枪要花多久才能从最后一行移动到最上面一行）帧后肩
Active height表示有效数据高度
VFP表示屏幕下边黑框的宽度(再过多久VSYNC才会发出) 帧前肩

总结： 行时序：

HSPW：有些地方也叫做 thp，是 HSYNC 信号宽度，也就是 HSYNC 信号持续时间。HSYNC信号不是一个脉冲，而是需要持续一段时间才是有效的，单位为 CLK。

HOZVAL：有些地方叫做 thd，显示一行数据所需的时间，假如屏幕分辨率为 1024*600，那么 HOZVAL 就是 1024，单位为 CLK。

帧时序：

VSPW：有些地方也叫做 tvp，是 VSYNC 信号宽度，也就是 VSYNC 信号持续时间，单位为 1 行的时间

LINE：有些地方叫做 tvd，显示一帧有效数据所需的时间，假如屏幕分辨率为 1024*600，那么 LINE 就是 600 行的时间。

4.FrameBuffer和BPP

FrameBuffer是在内存中的一段区域，这段区域专门用来存放颜色数据的。如下图：

BPP(Bits Per Pixels)表示每个像素占据多少位。 前面的LCD引脚功能图里，有R0-R7、G0-G7、B0-B7，那么每个像素是占据3*8=24位的， 所以硬件上LCD的BPP是确定的.

那么在FrameBuffer中，每个像素在FrameBuffer中，占据多少位BPP(Bits Per Pixels)？

虽然LCD上的引脚是固定的，但我们使用的时候，可以根据实际情况进行取舍，查看我们的硬件原理图，发现我们的LCD硬件上只有R1-R5、G0-G5、B1-B5与SOC相连，5+6+5=16BPP，所以每个像素就只占据16位数据。等效连接图如下：

5.LCD种类

S3C2440芯片手册介绍了LCD控制器支持TFT和STN两种LCD，我们常用的都是TFT材质的，本开发板采用的就是一款TFT材质的LCD.

6.LCD访问框架

如下图，LCD控制器从SDRAM中的FrameBuffer区域取出颜色数据，发送给电子枪，电子枪按照特定的时钟周期将颜色数据显示在LCD上。