第10章S3C44B0S3C2410通信与LCD接口技术(2)

1TM1配套教材：《ARM嵌入式系统结构与编程》，邱铁编著，清华大学出版社，2009,3ARM嵌入式系统结构与编程2TM第10章S3C44B0/S3C2410通信与LCD接口技术本章基于嵌入式微控制器S3C44B0X和S3C2410，介绍了通用异步收发器（UART）、I2C总线的通信原理和S3C44B0X/S3C2410的用作图形界面接口的LCD控制器，每种功能部件都列出了相应的典型开发实例。3TM3内容提要10．1S3C44B0/S3C2410UART10．2S3C44B0/S3C2410I2C总线接口10．3S3C44B0/S3C2410LCD控制器4TM410．3S3C44B0/S3C2410LCD控制器在嵌入式设备中，图形界面信息的显示离不开显示器，嵌入式产品由于体积和功耗的限制，大多采用LCD（LiquidCrystalDisplay）液晶显示器。5TM5LCD工作原理示意图6TM61.LCD工作原理LCD显示器核心结构是由两块玻璃基板中间充斥着运动的液晶分子。信号电压直接控制薄膜晶体的开关状态，再利用晶体管控制液晶分子，液晶分子具有明显地光学各向异性，能够调制来自背光灯管发射的光线，实现图像的显示。7TM72.LCD的特点与分类LCD基本上分为无源阵列彩显STN-LCD（俗称伪彩显）和薄膜晶体管有源阵列彩显TFT-LCD（俗称真彩显）。8TM8STN（SuperTwistedNematic）屏幕，又称为超扭曲向列型液晶显示屏幕。在传统单色液晶显示器上加入了彩色滤光片，并将单色显示矩阵中的每一像素分成三个像素，分别通过彩色滤光片显示红、绿、蓝三原色，以此达到显示彩色的作用，颜色以淡绿色和橘色为主。9TM9TFT（ThinFilmTransistor）即薄膜场效应晶体管显示屏，它的每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来控制，使每个像素都能保持一定电压，从而可以大大提高反应时间，一般TFT屏可视角度大，一般可达到130度左右，主要应用在高端显示产品。10TM1010．3．2S3C44B0/S3C2410LCD控制器模块在S3C44B0和S3C2410内部集成了LCD控制器，其逻辑功能是将LCD的图像数据从主存的视频缓冲区域传送到外部LCD设备。11TM11S3C44B0LCD控制器：支持彩色、灰度、单色LCD面板；支持三种LCD显示模式：4位双扫描、4位单扫描、8位单扫描；支持单色、4级和16级灰度显示；支持256色的STN显示器面板；支持多虚拟显示屏（支持硬件横向、纵向滚屏）；支持系统主存作为显存；专用的DMA传送支持，负责将存储在主存中的视频帧直接传送到LCD缓存中；支持多分辨率：640x480，320x240，160x160的实际显示器和最大4096x1024,2048x2048,1024x4096等的虚拟显示器；支持低功耗模式（SL_IDLE模式）。12TM12S3C2410LCD控制器：支持STN-LCD显示器同S3C44B0TFT-LCD显示器:支持1、2、4、8位色的调色板TFT-LCD显示；支持16位、24位色的非调色板真彩显示，在24位色模式下最大支持16M显存；支持多分辨率：640x480，320x240，160x160的实际显示器和它支持最大4MB虚拟显存，在16bit色模式下最大支持2048x1024等的虚拟显示器；13TM131．外部接口信号S3C44B0的LCD外部接口信号：VFRAME该信号是LCD控制器和LCD驱动器之间的帧同步信号，它指示一个新的帧的开始。VLINE该信号是LCD控制器和LCD驱动器之间的行同步信号。当VLINE信号到来的时候，LCD控制器认为整个行线的数据被LCD驱动传送。VCLK该引脚是LCD控制器和LCD驱动器之间的像素时钟，LCD控制器在VCLK的上升沿传送数据，LCD驱动器在其下降沿对数据进行采样。VM是送给LCD驱动器的交流信号。VM信号被LCD驱动用来选择行列电压的极性以打开或关闭像素。VD[7:0]是LCD像素数据端口。14TM14S3C2410的LCD外部接口信号：VFRAME/VSNYC/VSTV帧同步信号（STN）/虚拟同步信号（TFT）/SECTFT信号VLINE/HSYNC/CPV行同步脉冲信号（STN）/水平同步脉冲信号（TFT）/SECTFT信号VCLK/LCD_HCLK像素时钟信号（STN/TFT）/SECTFT信号VD[23:0]LCD像素数据信号（STN/TFT/SECTFT）VM/VDEN/TPLCD驱动的交流偏置信号（STN）/数据使能信号（TFT）/SECTFT信号LEND/STH行结束信号（TFT）/SECTFT信号LCD_PWRENLCD电源控制使能信号LCDVF0SECTFT信号——OELCDVF1SECTFT信号——REVLCDVF2SECTFT信号——REVB15TM152．模块结构S3C44B0LCD控制器逻辑框图16TM16S3C2410LCD控制器逻辑框图17TM173.LCD控制器的操作(1)时钟产生器（TIMEGEN）18TM18数据个数有效的水平显示尺寸VDHOZVAL在彩色模式下，水平像素个数水平显示尺寸3LCD的分辨率和显示模式的配置由下面的公式表示：19TM19(2)STN显示操作LCD控制器支持彩色、灰度、单色的显示方式。当需要使用灰度或彩色的显示模式时，需要通过基于时间的抖动算法和帧速率控制（RFC）方法模块，实现灰度或色彩的平滑过度。单色模式绕过了这两个模块。20TM20S3C44B0和S3C2410支持在彩色或灰度模式下不同映射的查找表，这种选择给了用户很大的灵活性。查找表允许用户选择不同的色彩或灰度级。21TM21灰度模式操作S3C44B0和S3C2410支持两种灰度模式：4级灰度和16级灰度，使用查找表中的两个bit来选择不同的模式。这两个bit使用的是在彩色模式下的蓝色的查找表。22TM22彩色模式操作S3C44B0的LCD控制器支持256色彩色模式，S3C2410支持256色和4096色彩色模式。256色模式下，采用3位红色、3位绿色、2位蓝色。在彩色模式下使用分离的查找表。23TM23抖动模式和帧速率控制在STN-LCD显示器（单色模式除外），数据必须经过抖动算法处理。抖动有两个函数：用于减少闪烁的基于时间的抖动算法和用来在STN面板上显示灰度和色阶的帧速率控制（FRC）算法。抖动占空因子示例见教材《ARM嵌入式系统结构与编程》表10-1824TM24单色4位双扫描25TM25单色4位单扫描内存格式26TM26灰度及彩色存储格式256色彩色模式数据格式Bit[7:5]Bit[4:2]Bit[1:0]红绿蓝27TM274096色彩色模式数据格式数据[31:28][27:24][23:20][19:16][15:12][11:8][7:4][3:0]字#1红(1)绿(1)蓝(1)红(2)绿(2)蓝(2)红(3)绿(3)字#2蓝(3)红(4)绿(4)蓝(4)红(5)绿(5)蓝(5)红(6)字#3绿(6)蓝(6)红(7)绿(7)蓝(7)红(8)绿(8)蓝(8)28TM28STN-LCD的时序要求见教材《ARM嵌入式系统结构与编程》第338页图10-2529TM29（3）TFT显示操作TIMEGEN为LCD驱动产生控制信号，例如VSYNC、HSYNC、VCLK、VDEN和LEND信号。这些控制信号的产生高度依赖于在寄存器组中的LCDCON1/2/3/4/5寄存器的设置。30TM30HOZVAL和LINEVAL的设置取决于LCD面板的尺寸，使用的公式如下：1HOZVAL显示器水平像素尺寸1LINEVAL显示器垂直像素尺寸31TM31VCLK信号的频率依赖于LCDCON1寄存器中的CLKVAL值的设定。21CLKVALHCLKVCLKHz32TM321视频显示操作像素在LCD面板上的分布33TM3324bpp显示方式数据构成(BSWP=0,HWSWP=0,BPP24BL=0)D[31:24]D[23:0]000H无效位P1004H无效位P2008H无效位P3………………34TM34(BSWP=0,HWSWP=0,BPP24BL=1)D[31:8]D[7:0]000HP1无效位004HP2无效位008HP3无效位………………35TM35VD引脚在24bpp模式下的定义VD23222120191817161514131211109876543210红76543210绿76543210蓝76543210表10-2316bpp显示方式数据构成36TM36256色调色板使用方法S3C2410的TFT-LCD控制器支持256色调色板模式。用户可以从64K种颜色中挑选256种颜色。256色调色板包含一个256（深度）x16bit的SPSRAM，调色板支持5:6:5和5:5:5:I两种格式。37TM375:6:5的显示格式38TM385:5:5:I的显示格式39TM39调色板数据格式分配5:6:5格式1514131211109876546210地址00HR4R3R2R1R0G5G4G3G2G1G0B4B3B2B1B00X4D00040001HR4R3R2R1R0G5G4G3G2G1G0B4B3B2B1B00X4D000404………FFHR4R3R2R1R0G5G4G3G2G1G0B4B3B2B1B00X4D0007FCVD#23222120191514131211107654340TM40调色板数据格式分配5:6:5格式1514131211109876546210地址00HR4R3R2R1R0G4G3G2G1G0B4B3B2B1B0I0X4D00040001HR4R3R2R1R0G4G3G2G1G0B4B3B2B1B0I0X4D000404………FFHR4R3R2R1R0G4G3G2G1G0B4B3B2B1B0I0X4D0007FCVD#232221201915141312117654318,10,241TM414．虚拟显示器（STN/TFT）S3C44B0和S32410支持硬件横向、纵向滚屏。如果使用滚屏，LCDSADD1/2寄存器中除了PAGEWIDTH和OFFSIZE的LCDBASEU和LCDBASEL需要被更改。存储图像的视频缓冲区在尺寸上需要大于LCD面板的尺寸。42TM42虚拟屏幕滚屏43TM4310．3．3S3C44B0/S3C2410LCD控制器专用功能寄存器1.LCD控制寄存器1寄存器S3C44B0地址S3C2410地址读/写描述复位值LCDCON10x01F000000x4D000000R/WLCD控制寄存器10x0000000044TM44S3C44B0的LCDCON145TM45S3C2410的LCDCON146TM46LCD控制寄存器2（LCDCON2）、LCD控制寄存器3（LCDCON3）、LCD控制寄存器4（LCDCON4）、LCD控制寄存器5（LCDCON5）控制信息详情见教材《ARM嵌入式系统结构与编程》表10-26、表10-27、表10-28、表10-29、表10-3047TM47帧缓冲区起始地址寄存器1（LCDADDR1）、帧缓冲区起始地址寄存器2（LCDADDR2）、帧缓冲区起始地址寄存器3（LCDADDR3）详情见教材《ARM嵌入式系统结构与编程》表10-31、表10-32、表10-3348TM488.红色查找表寄存器寄存器S3C44B0地址S3C2410地址读/写描述复位值REDLUT0x01F000140x4D000020R/WSTN：红色查找表寄存器0x000000REDLUT位描述初始状态REDVAL[31:0]设置8种红色等级的每一级的对应的16种色块之一000=REDVAL[3:0],001=REDVAL[7:4]010=REDVAL[1