2021年10月15日 | S3C2440开发板裸机程序系列06—LCD控制器

1.概述

S3C2440对LCD的支持还是很强大的，有广度有深度，这里只简单学一种，后续有精力再实践各种模式。

本篇从显示模式、显示时序、硬件连接、控制器寄存器设置等几个方面进行展开。

2.LCD显示模式

如前面所述，S3C2440支持多种灰度和彩色显示模式。这里只介绍16BPP（bit per pixel），即每个像素点用16bit，即占用2个字节。16BPP又有2种显示格式：5:6:5格式和5:5:5:1格式。

这里只以565格式为例。从上图可清楚的明白RGB三色对应的各位的对应关系。

3.LCD显示时序

LCD采用”之”字扫描，从左上角开始，将显示像素数据一行一行的显示到屏幕上，对于4.3寸屏，分辨率为480*272，所以需要扫描272行，每行480个像素数据，并且是在每一个VCLK像素时钟内读取这个像素数据。实践硬件扫描时，需要有VSYNC垂直同步信号，HSYNC水平同步信号，（可能还有消隐信号），所以实际扫描数要大于480*272。见下图：

水平同步信号的脉宽。（单位：VCLK个）

HSPW+1: 是HSYNC水平同步信号的脉宽。（单位：VCLK个）

HBPD+1: 是HSYNC之后还要经过(HBPD+1)个VCKL才是有效数据。（单位：VCLK个）

HOZVAL+1: 是有效数据，对于4.3寸屏就是480。（单位：VCLK个）

HFPD+1: 是一行末的(HFPD+1)个无效数据。（单位：VCLK个）

VSPW+1: 是VSYNC垂直同步信号的脉宽。（单位：1行扫描周期）

VBPD+1: 是VSYNC之后还要经过(VBPD+1)个行扫描周期才是有效数据。（单位：1行扫描周期）

1Line: 是有效数据，对于4.3寸屏就是272行。（单位：1行扫描周期）

VFPD+1: 是一帧末的(VFPD+1)个无效数据。（单位：1行扫描周期）

4. 硬件连接

S3C2440数据手册中LCD控制器结构描述如下图所示。

TQ2440的40Pin的LCD接口如下图所示。

TQ2440学习板上的4.3寸LCD屏是国显4.3寸数字液晶屏 KD43G18-40NB-A1，但是配套资料给出的LCD资料是” WXCAT43-TG6#001_V1.0.pdf”，在网上也没有找到KD43G18-40NB-A1的datasheet。” WXCAT43-TG6#001_V1.0.pdf”中接口规范如下图。

结合上面3个图，40个引脚说明如下：

VLED – Pin1, Pin2 接背光源

GPC[8:15] – VD[0:7]  Pin3_Pin10

GPD[0:15] – VD[8:23]  Pin12_Pin19, Pin21_Pin28

GPG4 – LCD_POWER  Pin30

GPE15 – I2CSDA  Pin31

GPE14 – I2CSCL  Pin32

GPC4 – VM(VDEN)  Pin33

GPC3 – VFRAME(VSYNC)  Pin34

GPC2 – VLINE(HYSNC)  Pin35

GPC1 – VCLK  Pin36

AIN6 – TSXM  Pin37

AIN7 – TSXP  Pin38

AIN4 – TSYM  Pin39

AIN5 – TSYP  Pin40

GND – Pin11, Pin20, Pin29

说明：

a．关于LCD供电

这里GPG4接LCD_POWER，可以控制LCD的开关，低电平将关闭LCD。

b．AIN4567，是与ADC功能共用的引脚，用于控制触摸功能。

c．GPIO的引脚功能。如下图。

d．关于GPC0，即LEND，行结束信号。查遍了TQ2440_V2核心板原理图和TQ2440底板原理图，没有看到这个引脚，所以确认这个引脚根本没有引出。实际编程也用不要这个引脚。

5. 控制器寄存器设置

简单编程只需要设置8个寄存器：

LCDCON1 – LCDCON5 : 功能模式的选择和设置

LCDADDR1 – LCDADDR3 : 设置图像帧数据地址的。

下面均已4.3寸屏， 480*272分辨率进行说明设置，先给出” WXCAT43-TG6#001_V1.0.pdf”中的相关数据如下。

由datasheet时序关系图可知，各参数对应关系如下：

thf = HFPD+1 , => HFPD=1

thp = HSPW+1, => HSPW=40

thb = HBPD+1, => HBPD=1  注意： thp+thb=43

tvf = VFPD+1, => VFPD=1

tvp = VSPW+1, => VSPW=9  

tvb = VBPD+1, => VBPD=1  注意：tvp+tvb=12

LCDCON1控制寄存器1

CLKVAL: 由datasheet可知VCLK的典型值为9MHz，HCLK在这里启动程序中设置为100MHz，因此:  9=100/[(CLKVAL+1)*2]=>CLKVAL=4.55555，取4 。

PNRMODE: 取值3，TFT LCD面板

BPPMODE: 取值12,16BPP

ENVID: 使能信号，取值1。

其它取默认值即可。因此， LCDCON1 = (4<<8)|(3<<5)|(12<<1)|(1<<0)

LINEVAL: (LINEVAL+1)即是LCD屏的垂直像素数，因此LINEVAL取值272-1=271

由上面计数可知，VBPD=1 , VFPD=1, VSPW=9

即： LCDCON2 = (1<<24)|(271<<14)|(1<<6)|(9<<0)

HOZVAL : (HOZVAL+1)即是LCD屏的水平像素数，因此HOZVAL取值480-1=479

由上面计数可知，HBPD=1 , HFPD=1

即： LCDCON3 = (1<<19)|(479<<8)|(1<<0)

LCDCON4 = (HSPW) 

LCDCON5

FRM565 : 取值1

INVVCLK : VCLK有效的极性，还得上datasheet图，如下。所以，应该取0.

8位和9位，取值1

3位：LCD的电源信号是否有效，这个值最后再设置为1.

BSWP和HWSWP取值含义如下：

根据帧数据实际存储情况取值。本程序取值为 BSWP=0，HWSWP=1

按照如下设置：

#define LOW21BITS(n)     ((n) & 0x1fffff)  // To get lower 21bits

volatile unsigned short LCD_BUFFER[272][480];

#define LCD_XSIZE_TFT          (480)        

#define LCD_YSIZE_TFT          (272)

rLCDSADDR1 = (((unsigned int)LCD_BUFFER >> 22) << 21) | LOW21BITS((unsigned int)LCD_BUFFER >> 1);

rLCDSADDR2 = LOW21BITS( ((unsigned int)LCD_BUFFER + (LCD_YSIZE_TFT * LCD_XSIZE_TFT *2) ) >> 1 );

rLCDSADDR3 = (0 << 11) | (LCD_XSIZE_TFT / 1);

这样，向LCD_BUFFER数组中写入颜色数据，就可以自动显示到TFT屏上了。

从上面可知，数据端口VD[0:23]，共24个，推理可知正好可以传送RGB的24位像素数据。但是，我们这里的颜色数据是565模式，共16位，怎么传送的呢？S3C2440的datasheet中有说明，见下图： 

这样我们就明白了，并且空余的GPIO引脚还可以用做其它用途，呵呵

6.LCD显示程序

向帧数据数组中写入数据，LCD控制器将自动向显示屏显示，因此主程序只要向LCD_BUFFER中放置RGB数据即可。

本例，通过串口交互，按下字母n时，将分别循环显示绿，蓝，红。

可以向清屏函数参数代入不同颜色值即可。

00000 000000 11111 = 31     纯蓝

00000 111111 00000 = 2016   纯绿

11111 000000 00000 = 63488  纯红

 清屏函数：

void Lcd_ClearScr( unsigned int c)

{

unsigned int x,y ;

    for( y = 0 ; y < 272 ; y++ )

    {

    for( x = 0 ; x < 480 ; x++ )

    {

LCD_BUFFER[y][x] = c ;

    }

    }

}