2021年10月20日 | mini2440裸机编程--------LCD驱动

记录一下lcd编程的过程。文章有一部分是转载的。

要想正确使用LCD，必须注意两点：1、时序；2、显示缓存区。

1、时序

LCD一般需要三个时序信号：VSYNC、HSYNC和VCLK。VSYNC是垂直同步信号，在每进行一个帧（即一个屏）的扫描之前，该信号就有效一次，由该信号可以确定LCD的场频，即每秒屏幕刷新的次数（单位Hz）。HSYNC是水平同步信号，在每进行一行的扫描之前，该信号就有效一次，由该信号可以确定LCD的行频，即每秒屏幕从左到右扫描一行的次数（单位Hz）。VCLK是像素时钟信号。

s3c2440处理LCD的时钟源是HCLK，通过寄存器LCDCON1中的CLKVAL可以调整VCLK频率大小，它的公式为：

VCLK＝HCLK÷[(CLKVAL＋1)×2]

例如，HCLK的频率为100MHz，要想驱动像素时钟信号为6.4MHz的LCD屏，则通过上式计算CLKVAL值，结果CLKVAL为6.8，取整后（值为6）放入寄存器LCDCON1中相应的位置即可。由于CLKVAL进行了取整，因此我们把取整后的值代入上式，重新计算VCLK，得到VCLK＝7.1MHz。

按理说，对于一个已知尺寸（即水平显示尺寸HOZVAL和垂直显示尺寸LINEVAL已知）的LCD屏，只要确定了VCLK值，行频和场频就应该知道了。但这样还不行的，因为在每一帧时钟信号中，还会有一些与屏显示无关的时钟出现，这就给确定行频和场频带来了一定的复杂性。如在HSYNC信号先后会有水平同步信号前肩（HFPD）和水平同步信号后肩（HBPD）出现，在VSYNC信号先后会有垂直同步信号前肩（VFPD）和垂直同步信号后肩（VBPD）出现，在这些信号时序内，不会有有效像素信号出现，另外HSYNC和VSYNC信号有效时，其电平要保持一定的时间，它们分别叫做水平同步信号脉宽HSPW和垂直同步信号脉宽VSPW，这段时间也不能有像素信号。因此计算行频和场频时，一定要包括这些信号。

HBPD + HFPD + HSPW + HOZVAL  =  一个HSYNC的时间，

VSPW + VFPD + VBPD + LINEVAL = 扫描一帧的时间。

在s3c2440中，所有的这些信号（VSPW、VFPD、VBPD、LINEVAL、HBPD、HFPD、HSPW和HOZVAL）都是实际值减1的结果。这些值是通过寄存器LCDCON2、LCDCON3和LCDCON4来配置，只要把这些值配置成与所要驱动的LCD中相关内容的数据一致即可。例如，我们所要显示的LCD屏大小为320×240，因此HOZVAL＝320－1，LINEVAL＝240－1。水平同步信号的脉宽、前肩和后肩分别为30、20和38，则HSPW＝30－1，HFPD＝20－1，HBPD＝38－1；垂直同步信号的脉宽、前肩和后肩分别为3、12和15，则VSPW＝3－1，VFPD＝12－1，VBPD＝15－1。

下面我们就具体计算一下行频（HSF）和场频（VSF）：

HSF＝VCLK÷[(HSPW＋1)＋(HSPD＋1)＋(HFPD＋1)＋(HOZVAL＋1)]

       ＝7.1÷408＝17.5kHz

VSF＝HSF÷[(VSPW＋1)＋(VBPD＋1)＋(VFPD＋1)＋(LINEVAL＋1)]

       ＝17.5÷270＝64.8Hz

在有些情况下，s3c2440的LCD时钟信号的默认极性与所控制的LCD时钟信号的极性相反，这时可以通过寄存器LCDCON5的相关位来改变某些时钟信号的极性。

2、显示缓存区

只要把所要显示的数据放入显示缓存区内，就可以在屏幕上呈现内容。（显示缓存区的功能从硬件上是怎么实现的？）从数据手册上讲的，lcd有一个dedicated dma，应该是这个dma支持了显示缓存区的实现，但是这个dma与其他普通的dma通道有什么区别呢？应该是每次VSYNC出现后，就利用dma把缓存中的数据传输到屏幕上，这样就实现了通过修改缓存的数据，就能对应的控制屏幕上的显示。

显示缓存区是我们自己编程时开辟的一段内存区。一般我们是通过定义一个与屏幕尺寸大小相同的二维数组来开辟该空间的，这样控制屏幕内容会方便一些，如当屏幕的尺寸为320×240时，可以定义该缓存区为LCD_BUFFER[240][320]。由于s3c2440支持16位和24位的非调色板真彩色的TFT型LCD模式，而24位颜色模式是用32位数据来表示的，所以前面定义的那个二维数据的数据类型应该是半字整型或全字整型的。例如，在24位颜色模式下，我们想要在尺寸大小为320×240屏幕的中心处设置为白色像素，则：LCD_BUFFER[120][160]＝0xffffffff。

在s3c2440中，寄存器LCDSADDR1和LCDSADDR2用于设置显示缓存区，即把我们定义的那个二维数组告诉s3c2440。其中LCDBANK的9位数据指定LCD的BANK，即显示缓存区的第30位到第22位地址；LCDBASEU的21位数据指定了LCD的基址，即显示缓存区开始地址的第21位到第1位；LCDBASEL的21位数据指定了LCD的尾址，即显示缓存区结束地址的第21位到第1位。例如，我们想要在尺寸为320×240的屏幕上显示24位颜色，定义的显示缓存区数组为LCD_BUFFER[240][320]，则LCDBANK等于LCD_BUFFER的第30位到第22位数据值（因为LCD_BUFFER表示的就是数组的首地址），LCDBASEU等于LCD_BUFFER的第21位到第1位数据值，由于是用32位数据表示24为颜色，因此每个像素值是4个字节，所以LCDBASEL等于(LCD_BUFFER＋(240×320×4))结果的第21位到第1位的数据值。另外寄存器LCDSADDR3有两个内容：OFFSIZE和PAGEWIDTH。OFFSIZE用于虚拟屏幕的偏移长度，如果我们不使用虚拟屏幕，就把它置为0；PAGEWIDTH定义了视口的宽，单位是半字，如在上面的例子中，PAGEWIDTH应该为320×32÷16。

下面我们给出一段具体的TFT型LCD显示的实例。其中mini2440 X35屏幕的大小为240*320，所设置的颜色为24位真彩色模式。

#define LCD_WIDTH 240

#define LCD_HEIGHT 320

#define LCD_PIXCLOCK 4

#define LCD_RIGHT_MARGIN 25

#define LCD_LEFT_MARGIN 0

#define LCD_HSYNC_LEN 4

#define LCD_UPPER_MARGIN 0

#define LCD_LOWER_MARGIN 4

#define LCD_VSYNC_LEN 9

//#define LCD_CON5 ( (1 << 11)| (1<<0) | (1 << 8) | (1 << 6) | (1 << 9) | ( 1<< 10))

#define LCD_CON5 ( (1 << 11)| (1<<0) | (1 << 8) | (1 << 6) | ( 1<< 10) )

//#define LCD_CON5 ((1<<11) | (1 << 9) | (1 << 8) | (1 << 3) | (1 << 0))  // this doesnot work

//显示尺寸

#define LINEVAL  (LCD_HEIGHT-1)

#define HOZVAL   (LCD_WIDTH-1)

//for LCDCON1

#define CLKVAL_TFT          6            //设置时钟信号

#define MVAL_USED          0            //

#define PNRMODE_TFT      3            //TFT型LCD

#define BPPMODE_TFT      13           //24位TFT型LCD

//for LCDCON5

#define BPP24BL          0     //32位数据表示24位颜色值时，低位数据有效，高8位无效

#define INVVCLK        0     //像素值在VCLK下降沿有效

#define INVVLINE       1     //翻转HSYNC信号

#define INVVFRAME   1     //翻转VSYNC信号

#define INVVD            0     //正常VD信号极性

#define INVVDEN        0     //正常VDEN信号极性

#define PWREN           1     //使能PWREN信号

#define BSWP                     0     //颜色数据字节不交换

#define HWSWP           0     //颜色数据半字不交换

//定义显示缓存区  24bpp

volatile U32 LCD_BUFFER[LCD_HEIGHT][LCD_WIDTH];

#define M5D(n)            ((n) & 0x1fffff)     //用于设置显示缓存区时，取低21位地址

unsigned char ASCII_A[]=           //A

{

0x00, 0x00, 0x00, 0x10, 010, 0x18, 0x28, 0x28, 0x24, 0x3C, 0x44, 0x42, 0x42, 0xE7, 0x00, 0x00

};

unsigned char ASCII_R[]=           //R         

{

0x00, 0x00, 0x00, 0xFC, 0x42, 0x42, 0x42, 0x7C, 0x48, 0x48, 0x44, 0x44, 0x42, 0xE3, 0x00, 0x00

};

unsigned char ASCII_M[]=          //M

{

0x00, 0x00, 0x00, 0xEE, 0x6C, 0x6C, 0x6C, 0x6C, 0x54, 0x54, 0x54, 0x54, 0x54, 0xD6, 0x00, 0x00

};

static void lcd_test_word(void);

static void lcd_test_circle(void);

//绘制屏幕背景颜色，颜色为c

void Brush_Background( U32 c)

{

    int x,y ;

    for( y = 0 ; y < LCD_HEIGHT ; y++ )

    {

           for( x = 0 ; x < LCD_WIDTH ; x++ )

           {

                     LCD_BUFFER[y][x] = c ;

           }

    }

}

static __inline int square_sum(int y, int x)

{

    return (LCD_HEIGHT/2 - y) * (LCD_HEIGHT/2 - y) +  (LCD_WIDTH/2 - x) * (LCD_WIDTH/2 - x); 

}

//画实心圆，颜色为c。圆心在屏幕中心，半径为80个像素

void Draw_Circular(U32 c)

{

       int x,y ;

       int radius = 80;

       int SquareOfR = radius*radius;

    for( y = 0 ; y < LCD_HEIGHT ; y++ )

    {

           for( x = 0 ; x < LCD_WIDTH ; x++ )

           {                   

                     if (square_sum(y,x) <= SquareOfR )

                                LCD_BUFFER[y][x] = c ;

           }

    }

}

static void __irq lcd_frame_sync(void)

{ 

  led_toggle(3);

  if(rLCDSRCPND & 0x2) {  // int_frsyn

  uart_printf("int_frsyn ");

rLCDSRCPND &= 0x01;

    rLCDINTPND &= 0x01;

  } else if(rLCDSRCPND & 0x1) { //int_Ficnt

  uart_printf("int_ficnt ");

  rLCDSRCPND &= 0x02;

      rLCDINTPND &= 0x02;

  }

  ClearPending(BIT_LCD);

}

void lcd_test_init(void)

{

       //配置LCD相关引脚

   rGPCUP  = 0x00000000;

       rGPCCON = 0xaaaa02a9;

       rGPDUP  = 0x00000000;

       rGPDCON = 0xaaaaaaaa;

       rLCDCON1=(CLKVAL_TFT<<8)|(MVAL_USED<<7)|(PNRMODE_TFT<<5)|(BPPMODE_TFT<<1)|0;

    rLCDCON2 = (LCD_UPPER_MARGIN << 24) | ((LCD_HEIGHT - 1) << 14) | (LCD_LOWER_MARGIN << 6) | (LCD_VSYNC_LEN << 0);

    rLCDCON3 = (LCD_RIGHT_MARGIN << 19) | ((LCD_WIDTH  - 1) <<  8) | (LCD_LEFT_MARGIN << 0);

    // rLCDCON4 = (13 <<  8) | (LCD_HSYNC_LEN << 0);

   rLCDCON4 =  (LCD_HSYNC_LEN << 0);

       rLCDCON5   =  LCD_CON5;

       rLCDSADDR1=(((U32)LCD_BUFFER>>22)<

       rLCDSADDR2=M5D( ((U32)LCD_BUFFER+(LCD_WIDTH*LCD_HEIGHT*4))>>1 );

       rLCDSADDR3=LCD_WIDTH;

    //   rLCDINTMSK|= 3;      // 屏蔽LCD中断

   rLCDSRCPND = 0x00;

       rLCDINTPND = 0x00;

   rLCDINTMSK = 0x07;  

       ClearPending(BIT_LCD);

   EnableIrq(BIT_LCD);

       pISR_LCD = (U32)lcd_frame_sync;

   rTPAL     = 0x0;

       rTCONSEL &= ~((1<<4) | 1); //无效LPC3480

   rGPGUP=rGPGUP&(~(1<<4))|(1<<4);      //GPG4上拉电阻无效

       rGPGCON=rGPGCON&(~(3<<8))|(3<<8); //设置GPG4为LCD_PWREN

       rGPGDAT = rGPGDAT | (1<<4) ;               //GPG4置1

       rLCDCON5 = rLCDCON5&(~(1<<3))|(1<<3);   //有效PWREN信号

       rLCDCON5 = rLCDCON5&(~(1<<5))|(0<<5);   //PWREN信号极性不翻转

       rLCDCON1|=1;                   //LCD开启

}

void lcd_test(void)

{

       lcd_test_init();

       lcd_test_word();

}

static __inline void put_pixel(int y, int x, U32 color)

{

     LCD_BUFFER[y][x] = color ;

}

// 8 * 16

static void draw_letter(int y, int x, U32 color, unsigned char letter[])

{

int height, width;

int mask = 0x80;

    for( height = 0; height < 16; height++) {

mask = 0x80;

for( width = 0; width < 8; width++) {

            if( letter[height] & mask) {