实验4 S3C2410 LCD的驱动控制实验Word文件下载.docx

实验4 S3C2410 LCD的驱动控制实验Word文件下载.docx

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和方法。

并用编程实现:

1．用总线方式直接驱动带有驱动模块的LCD。

2．用ARM内置的LCD控制器来驱动LCD。

四、实验原理

1．LCD（LiquidCrystalDisplay）原理

液晶得名于其物理特性：

它的分子晶体，以液态存在而非固态。

这些晶体分子的液体特性使得它具有两种非常有用的特点：

1、如果让电流通过液晶层，这些分子将会以电流的流向方向进行排列，如果没有电流，它们将会彼此平行排列。

2、如果提供了带有细小沟槽的外层，将液晶倒入后，液晶分子会顺着槽排列，并且内层与外层以同样的方式进行排列。

液晶的第三个特性是很神奇的：

液晶层能使光线发生扭转。

液晶层表现的有些类似偏光器，这就意味着它能够过滤除了那些从特殊方向射入之外的所有光线。

此外，如果液晶层发生了扭转，光线将会随之扭转，以不同的方向从另外一个面中射出。

液晶的这些特点使得它可以被用来当作一种开关——即可以阻碍光线，也可以允许光线通过。

液晶单元的底层是由细小的脊构成的，这些脊的作用是让分子呈平行排列。

上表面也是如此，在这两侧之间的分子平行排列，不过当上下两个表面之间呈一定的角度时，液晶随着两个不同方向的表面进行排列，就会发生扭曲。

结果便是这个扭曲的螺旋层使通过的光线也发生扭曲。

如果电流通过液晶，所有的分子将会按照电流的方向进行排列，这样就会消除光线的扭转。

如果将一个偏振滤光器放置在液晶层的上表面，扭转的光线通过（如图A），而没有发生扭转的光线（如图B）将被阻碍。

因此可以通过电流的通断改变LCD中的液晶排列，使光线在加电时射出，而不加电时被阻断。

也有某些设计为了省电的需要，有电流时，光线不能通过，没有电流时，光线通过。

LCD显示器的基本原理就是通过给不同的液晶单元供电，控制其光线的通过与否，从而达到显示的目的。

因此，LCD的驱动控制归于对每个液晶单元的通断电的控制，每个液晶单元都对应着一个电极，对其通电，便可使光线通过（也有刚好相反的，即不通电时光线通过，通电时光线不通过）。

2．电致发光

LCD的发光原理是通过控制加电与否来使光线通过或挡住，从而显示图形。

光源的提供方式有两种：

透射式和反射式。

笔记本电脑的LCD显示屏即为透射式，屏后面有一个光源，因此外界环境可以不需要光源。

而一般微控制器上使用的LCD为反射式，需要外界提供光源，靠反射光来工作。

电致发光（EL）是液晶屏提供光源的一种方式。

电致发光的特点是低功耗，与二极管发光比较而言体积小。

电致发光（EL）是将电能直接转换为光能的一种发光现象。

电致发光片是利用此原理经过加工制作而成的一种发光薄片，如图7-2所示。

其特点是：

超薄、高亮度、高效率、低功耗、低热量、可弯曲、抗冲击、长寿命、多种颜色选择等。

因此，电致发光片被广泛应用于各种领域。

3．LCD的驱动控制

市面上出售的LCD有两种类型：

一种是带有驱动电路的LCD显示模块，这种LCD可以方便地与各种低档单片机进行接口，如8051系列单片机，但是由于硬件驱动电路的存在，体积比较大。

这种模式常常使用总线方式来驱动。

另一种是LCD显示屏，没有驱动电路，需要与驱动电路配合使用。

特点是体积小，但却需要另外的驱动芯片。

也可以使用带有LCD驱动能力的高档MCU驱动，如ARM系列的S3C2410X。

（1）总线驱动方式

一般带有驱动模块的LCD显示屏使用这种驱动方式，由于LCD已经带有驱动硬件电路，因此模块给出的是总线接口，便于与单片机的总线进行接口。

驱动模块具有八位数据总线，外加一些电源接口和控制信号。

而且自带显示缓存，只需要将要显示的内容送到显示缓存中就可以实现内容的显示。

由于只有八条数据线，因此常常通过引脚信号来实现地址与数据线复用，以达到把相应数据送到相应显示缓存的目的。

下图为一个典型的显示模块（HY－12864B）提供的总线接口。

（2）控制器扫描方式

S3C2410X中具有内置的LCD控制器，它具有将显示缓存（在系统存储器中）中的LCD图象数据传输到外部LCD驱动电路的逻辑功能。

S3C2410X中内置的LCD控制器可支持灰度LCD和彩色LCD。

在灰度LCD上，使用基于时间的抖动算法（time-basedditheringalgorithm）和FRC（FrameRateControl）方法，可以支持单色、4级灰度和16级灰度模式的灰度LCD。

在彩色LCD上，可以支持256级彩色，使用STNLCD可以支持4096级彩色。

对于不同尺寸的LCD，具有不同数量的垂直和水平象素、数据接口的数据宽度、接口时间及刷新率，而LCD控制器可以进行编程控制相应的寄存器值，以适应不同的LCD显示板。

内置的LCD控制器提供了下列外部接口信号：

VFRAME/VSYNC/STV：

帧同步信号（STN）/垂直同步信号（TFT）/SECTFT信号

VLINE/HSYNC/CPV：

行同步脉冲信号（STN）/水平同步信号（TFT）/SECTFT信号

VCLK/LCD_HCLK：

象素时钟信号（STN/TFT）/SECTFT信号

VD[23:

0]：

LCD像素数据输出端口（STN/TFT/SECTFT）

VM/VDEN/TP：

LCD驱动交流偏置信号（STN）/数据使能信号（TFT）/SECTFT信号

LEND/STH：

行结束信号（TFT）/SECTFT信号

LCD_PWREN：

LCD面板电源使能控制信号

LCDVF0：

SECTFTOE信号

LCDVF1：

SECTFTREV信号

LCDVF2：

SECTFTREVB信号

上图为S3C2410X中内置的LCD控制器的逻辑框图，它用于传输显示数据并产生必要的控制信号，如VFRAME,VLINE,VCLK,和VM等信号。

除了控制信号，还有显示数据的数据端口VD[23:

0]如图7-5。

LCD控制器包含REGBANK,LCDCDMA,VIDPRCS,TIMEGEN和LPC3600。

REGBANK具有17个可编程寄存器和256×

16颜料存储器，用于配置LCD控制器。

LCDCDMA为专用DMA，它可以自动地将显示数据从帧内存中传送到LCD驱动器中。

通过使用这一专用的DMA，可以实现在不需要CPU介入的情况下显示数据。

VIDPRCS从LCDCDMA接收数据，变换为合适的数据格式（比如4／8位单一扫描和4位双扫描显示模式）后通过VD[23:

0]发送到LCD驱动器。

TIMEGEN包含可编程的逻辑，以支持常见LCD驱动器所需要的不同接口时序、速率要求。

TIMEGEN部分产生VFRAME,VLINE,VCLK,VM等信号。

（3）与ARM自带LCD驱动器有关的寄存器

LCD驱动控制端口与ARM的端口是共用的，因此，要设置相应的寄存器，将其定义为功能端口，即LCD驱动控制端口。

注意：

当LCD控制器开启时，如果想滚屏需要改变LCDBASEU和LCDBASEL值。

但是用户不能在帧尾通过查LCDCON1中LINECNT的值来改变寄存器LCDBASEU和LCDBASEL的值。

因为LCD的FIFO取下一帧的数据优先级高于改变LCDBASEU和LCDBASEL值的优先级。

所以，如果改变了帧，那么预取的FIFO数据就不是最新的了，导致LCD的显示不正确。

查询LINECNT前，中断要屏蔽掉。

如果在读取了LINECNT之后发生任何中断，因为中断服务程序执行消耗的时间导致读取到的LINECNT的值不是最新的。

五、实验步骤

1.启动ARMJTAG仿真器并进行初始化配置。

2．启动ADS1.20新建工程，将“Exp6LCD驱动控制实验”中的文件添加到工程中。

3．定义有关常量与宏

4．编写LCD初始化函数（lcd640.c），设置各功能寄存器。

5．编写LCD刷新函数（lcd640.c）。

此函数主要是将二级缓存LCDBuffer的数据由32位彩色图形信息转换成16位的图形信息，然后放到pLCDFB指向的一级缓存。

转换公式：

pixcolor=（（pbuf[0]&

0xf8）<

<

11）|（（pbuf[1]&

0xfc）<

6）|（pbuf[2]&

0xf8）。

其中，pbuf[0]、pbuf[1]、pbuf[2]是一个象素的32位彩色数据的前24位，分别代表R、G、B。

6．编写主函数（main.c）

在LCD上显示16位色图形的关键是填充二级显示缓冲，将显示象素的24位颜色信息写入LCDBuffer。

将RGB三种基本颜色按一定比例混合即可构成更复杂的颜色，每个象素的三种基本颜色分别占一个字节，可以方便的在程序里改写各基本颜色的数值，从而改变该象素的混合颜色。

7.在ADS集成开发环境中编译、调试和运行工程程序。

六、实验思考

1）液晶显示的基本原理是什么？

2）总线方式驱动液晶模块和使用控制器进行驱动控制有什么异同？

3）LCD显示图形的基本思想是什么？