s3c2440 LCD控制器

一、LCD系统结构图

对于ARM的SOC(片上系统),它的ARM芯片一般会集成LCD控制器，它主要就是用于产生控制LCD显示所必须的控制时序和控制逻辑。本文主要就是讲述如何配置S3C2440的LCD控制器。一个完整的LCD系统结构图如下:

 


显示缓存    :用于存放要在LCD屏幕上显示的数据，一般缓存大小是根据LCD的分辨率来设置。
LCD控制器:产生LCD显示所必须的时序和控制逻辑信号。
LCD驱动器:将控制LCD的逻辑信号转换为该型号LCD能识别的电压值，使该型号的LCD工作。通常LCD驱动器会以COF/COG的形式与LCD 基板制做在一起。

LCD控制器和LCD驱动器的区别？

答:例如S3C2440的LCD控制器的引脚输出LCD_PWR为高电平时表示打开LCD的电源，这只是一个打开LCD的信号，但是不同的LCD打开电源的驱动电压可能不相同,A型号的LCD可能驱动电压为12V，B型号的LCD驱动电压可能为15V。正是由于这个原因，每个不同的LCD总是和它们的驱动器集成在一起。但是不同的LCD的控制逻辑和控制时序却是相同的。这个控制逻辑就由集成到LCD控制器来完成。所以本文主要介绍S3C2440的配置。

二、S3C2440 LCD控制时序

s3c2440 LCD控制时序图如下:



VSYNC (Vertical Synchronous):帧同步信号

HSYNC (Horizontal Synchronous):行同步信号

VDEN(Video Display enable):数据有效信号

VCLK(Video Clock):像素时钟，一个时钟周期显示一个像素。(需用户配置)

VD(Video Data):像素数据，一般2个字节或者3个字节表示一个像素的值。

LEND(Line End):行结束信号。

HOZVAL(Horizontal Value):LCD屏幕的列数。(需用户配置)

LINEVAL(Line Value):LCD屏幕的行数。(需用户配置)

VSPW(Vertical Sync Pulse Width):VSYNC信号的宽度。(需用户配置)

VBPD(Vertical Back Porch Delay):VSYNC同步信号下降沿后无效行数。(需用户配置)

VFPD(Vertical Front Porch Delay):VSYNC同步信号上升沿前无效行数。(需用户配置)

HSPW(Horizontal Sync Pulse Width):HSYNC信号的宽度。(需用户配置)

HBPD(Horizontal Back Porch Delay):HSYNC同步信号下降沿后无效像素点个数。(需用户配置)

HFPD(Horizontal Front Porch Delay):HSYNC同步信号上升沿前无效像素点个数。(需用户配置)

LCD控制器的时序如下:

1.VSYNC信号从低变高，表示一帧数据的开始。

2.VSYNC信号高电平保持(VSPW+1)个HSYNC信号周期，这段时间内行数据无效。

3.VSYNC信号从高变低后还要经过(VBPD+1)个HSYNC信号周期，这段时间内行数据无效。

4.随后发出(LINEVAL+1)个有效行数据。

5.最后在VSYNC从低变高前经过(VFPD+1)个HSYNC信号周期，这段时间内行数据无效。

这就是一帧数据的显示过程，随后将再次发送一个VSYNC有效信号开始新的一帧数据的传送。

现在深入到一行中像素数据的传输过程

1.HSYNC信号从低变高，表示一行数据的开始。

2.HSYNC信号高电平保持(HSPW+1)个VCLK信号周期，这段时间内像素数据无效。

3.HSYNC信号从高变低后还要经过(HBPW+1)个VCLK信号周期，这段时间内像素数据无效。

4.随后即连续发出(HOZVAL+1)个像素的有效数据。

5.最后在HSYNC从低变高前经过(HFPD+1)个VLCK信号周期，这段时间内像素数据无效。

这就是一行数据的显示过程，随后将再次发送一个HSYNC有效信号开始新的一行数据的传送。直到传送完(LINEVAL+1)行为止。

注1:这些需要用户配置的数据请查阅相关的LCD显示器手册。

注2:(VSPW+VFPD+VBFD)为帧消隐时间，(HSPW+HFPD+HBFD)为行消隐时间，主要是为保护LCD显示器

三、S3C2440 LCD控制器配置

要使LCD控制器工作必须配置这些寄存器:LCDCON1,LCDCON2,LCDCON3,LCDCON4,LCDCON5,LCDSADDR1,LCDSADDR2,LCDSADDR3。其中很多的配置都是根据LCD手册，本人使用的LCD用户手册如下:



3.1 LCDCON1寄存器



LCDCON1=(CLKVAL<<8) | (PNRMODE<<5) | (BBPMODE<<1) | ENVID;

CLKVAL=0x4,PNRMODE=0x3;BBPMODE=0x0c;ENVID=0;

LCD手册Dclk=9MHz~15MHz, HCLK=100MHz, Dclk=VCLK=HCLK/[(CLKVAL+1)x2]=100/((4+1)*2)=10MHz

3.2 LCDCON2寄存器



LCDCON2 = (VBPD_480272<<24) | (LINEVAL_TFT_480272<<14) | (VFPD_480272<<6) | (VSPW_480272);

根据LCD手册有VBPD_480272=(2-1),LINEVAL_TFT_480272=(272-1),VFPD_480272=(2-1),VSPW_480272=(10-1)

3.3 LCDCON3寄存器



LCDCON3 = (HBPD_480272<<19) | (HOZVAL_TFT_480272<<8) | (HFPD_480272);

根据LCD手册有HBPD_480272=(2-1),HOZVAL_TFT_480272=(480-1),HFPD_480272=(2-1)

3.4 LCDCON4寄存器



LCDCON4 = HSPW_480272;

根据LCD用户手册HSPW_480272=(41-1)

3.5 LCDCON5寄存器





LCDCON5 = (FORMAT8BPP_565<<11) | (HSYNC_INV<<9) | (VSYNC_INV<<8) | (HWSWP<<1);

根据LCD手册FORMAT8BPP_565=1,HSYNC_INV=1,VSYNC_INV=1,HWSWP=1

以上主要是根据LCD手册设置了LCD控制器的时序，下面我们要设置LCD的显示缓存地址

3.6 LCDSADDR1寄存器



#define LOWER21BITS(n)  ((n) & 0x1fffff)

#define LCDFRAMEBUFFER 0x30400000

LCDSADDR1 = ((LCDFRAMEBUFFER>>22)<<21) | LOWER21BITS(LCDFRAMEBUFFER>>1);

3.7 LCDSADDR2寄存器



LCDSADDR2 = LOWER21BITS((LCDFRAMEBUFFER+ (LINEVAL_TFT_480272+1)*(HOZVAL_TFT_480272+1)*2)>>1);

其中LINEVAL_TFT_480272=(272-1)，HOZVAL_TFT_480272=(480-1)

3.8 LCDSADDR3寄存器



LCDSADDR3 = (0<<11) | (LCD_XSIZE_TFT_480272*2/2);

四、LCD初始化程序

/*初始化用于LCD的引脚*/
void Lcd_Port_Init(void)
{
GPCUP   = 0xffffffff;   // 禁止内部上拉
GPCCON  = 0xaaaaaaaa;   // GPIO管脚用于VD[7:0],LCDVF[2:0],VM,VFRAME,VLINE,VCLK,LEND
GPDUP   = 0xffffffff;   // 禁止内部上拉
GPDCON  = 0xaaaaaaaa;   // GPIO管脚用于VD[23:8]
GPBCON &= ~(GPB0_MSK);  // Power enable pin
GPBCON |= GPB0_out;
GPBDAT &= ~(1<<0);			// Power off
}

/*初始化LCD控制器*/
void Tft_Lcd_Init(void)
{
/*
* 设置LCD控制器的控制寄存器LCDCON1~5
* 1. LCDCON1:
*    设置VCLK的频率：VCLK(Hz) = HCLK/[(CLKVAL+1)x2]
*    选择LCD类型: TFT LCD
*    设置显示模式: 16BPP
*    先禁止LCD信号输出
* 2. LCDCON2/3/4:
*    设置控制信号的时间参数
*    设置分辨率，即行数及列数
* 现在，可以根据公式计算出显示器的频率：
* 当HCLK=100MHz时，
* Frame Rate = 1/[{(VSPW+1)+(VBPD+1)+(LIINEVAL+1)+(VFPD+1)}x
*              {(HSPW+1)+(HBPD+1)+(HFPD+1)+(HOZVAL+1)}x
*              {2x(CLKVAL+1)/(HCLK)}]
*            = 60Hz
* 3. LCDCON5:
*    设置显示模式为16BPP时的数据格式: 5:6:5
*    设置HSYNC、VSYNC脉冲的极性(这需要参考具体LCD的接口信号): 反转
*    半字(2字节)交换使能
*/
LCDCON1 = (CLKVAL_TFT_480272<<8) | (LCDTYPE_TFT<<5) | \
(BPPMODE_16BPP<<1) | (ENVID_DISABLE<<0);
LCDCON2 = (VBPD_480272<<24) | (LINEVAL_TFT_480272<<14) | \
(VFPD_480272<<6) | (VSPW_480272);
LCDCON3 = (HBPD_480272<<19) | (HOZVAL_TFT_480272<<8) | (HFPD_480272);
LCDCON4 = HSPW_480272;
LCDCON5 = (FORMAT8BPP_565<<11) | (HSYNC_INV<<9) | (VSYNC_INV<<8) | \
(HWSWP<<1);

/*
* 设置LCD控制器的地址寄存器LCDSADDR1~3
* 帧内存与视口(view point)完全吻合，
* 图像数据格式如下：
*         |----PAGEWIDTH----|
*    y/x  0   1   2       479
*     0   rgb rgb rgb ... rgb
*     1   rgb rgb rgb ... rgb
* 1. LCDSADDR1:
*    设置LCDBANK、LCDBASEU
* 2. LCDSADDR2:
*    设置LCDBASEL: 帧缓冲区的结束地址A[21:1]
* 3. LCDSADDR3:
*    OFFSIZE等于0，PAGEWIDTH等于(480*2/2)
*/
LCDSADDR1 = ((LCDFRAMEBUFFER>>22)<<21) | LOWER21BITS(LCDFRAMEBUFFER>>1);
LCDSADDR2 = LOWER21BITS((LCDFRAMEBUFFER+ \
(LINEVAL_TFT_480272+1)*(HOZVAL_TFT_480272+1)*2)>>1);
LCDSADDR3 = (0<<11) | (LCD_XSIZE_TFT_480272*2/2);

/* 禁止临时调色板寄存器 */
TPAL = 0;

fb_base_addr = LCDFRAMEBUFFER;
bpp = 16;
xsize = 480;
ysize = 272;
}

void Lcd_PowerEnable(int invpwren, int pwren)
{
GPGCON = (GPGCON & (~(3<<8))) | (3<<8);   // GPG4用作LCD_PWREN
GPGUP  = (GPGUP & (~(1<<4))) | (1<<4);    // 禁止内部上拉

LCDCON5 = (LCDCON5 & (~(1<<5))) | (invpwren<<5);  // 设置LCD_PWREN的极性: 正常/反转
LCDCON5 = (LCDCON5 & (~(1<<3))) | (pwren<<3);     // 设置是否输出LCD_PWREN
}

/*
* 设置LCD控制器是否输出信号
* 输入参数：
* onoff: 0 : 关闭 1 : 打开
*/
void Lcd_EnvidOnOff(int onoff)
{
if (onoff == 1)
{
LCDCON1 |= 1;         // ENVID ON
}
else
{
LCDCON1 &= 0x3fffe;  // ENVID Off
}
}

#include "lcddrv.h"
#include "framebuffer.h"
int main()
{
Lcd_Port_Init();                     // 设置LCD引脚
Tft_Lcd_Init();                      // 初始化LCD控制器
Lcd_PowerEnable(0, 1);               // 设置LCD_PWREN有效，它用于打开LCD的电源
Lcd_EnvidOnOff(1);                   // 使能LCD控制器输出信号
Lcd_Palette8Bit_Init();              // 初始化调色板
ClearScr(0x0);

while (1){;}
return 0;
}

五、完整程序代码

可在tq2440板子上运行

功能:按PC键盘上的1,2,3,4显示4张不同的图片

源码链接:http://download.csdn.net/detail/hongwazi_2010/5749017

LCD控制时序http://hi.baidu.com/trical/item/15372a08d5cdf3eb359902f4