十二章 显示器接口课件

1、第十二章第十二章 显示接口技术显示接口技术2011/10 2011/10 东北大学计算机系统研究所东北大学计算机系统研究所第一章第一章 绪论绪论12.1 LED显示器显示器12.2 CRT显示器显示器12.3 MC6845 CRT控制器控制器1.5 LCD显示器显示器习习 题题12.1 LED12.1 LED显示器显示器LEDLED（发光二极管）数码管的结构：（发光二极管）数码管的结构：由由7 7个（或个（或8 8个）个）发光二极管组成。可显示发光二极管组成。可显示0 09或或AF及一些符号。及一些符号。+5VGNDabDP共阴共阴极极共阳极共阳极12.1 LED12.1 LED显示器显示器L

2、EDLED（发光二极管）数码管的结构：（发光二极管）数码管的结构：由由7 7个（或个（或8 8个）个）发光二极管组成。可显示发光二极管组成。可显示0 09或或AF及一些符号。及一些符号。abcdefgDP 例例：要显示数字：要显示数字5 5，则应使二极管则应使二极管a a、c c、d d、f f、g g亮，即亮，即LEDLED接口输出接口输出01101101B01101101B（共阴极）或（共阴极）或10010010B10010010B（共阳（共阳极）。极）。LEDLED显示器的接口显示器的接口动态驱动电路动态驱动电路8255A.+5VPAPB110位码段码段码12.1 LED12.1 LED

3、显示器显示器LEDLED显示器的接口显示器的接口静态驱动电路静态驱动电路OUT XXX2H, 45HOUT XXX1H, 32HOUT XXX0H, 10H0100B01100110B12.1 LED12.1 LED显示器显示器第一章第一章 绪论绪论12.2 CRT显示器显示器12.3 MC6845 CRT控制器控制器1.5 LCD显示器显示器习习 题题12.1 LED显示器显示器单色显示器的结构及工作原理单色显示器的结构及工作原理 v1 v2 v3垂直偏转电路垂直偏转电路水平偏转电路水平偏转电路垂直同步信号垂直同步信号VS水平同步信号水平同步信号HS视频信号视频信号fv灯丝灯丝阴极阴极加速极

4、加速极高压极高压极聚焦极聚焦极水平偏转线圈水平偏转线圈垂直偏转线圈垂直偏转线圈荧光屏荧光屏高压高压高压整流高压整流栅极栅极12.2 CRT12.2 CRT显示器显示器2008/06 计算机系统研究所计算机系统研究所12.2 CRT12.2 CRT显示器显示器单色显示器的结构及工作原理（续）单色显示器的结构及工作原理（续）IHSIVSDEtttCRT扫描光栅扫描光栅.正扫正扫回扫回扫.字符点阵字符点阵CRT同步信号同步信号12.2 CRT12.2 CRT显示器显示器单色显示器的结构及工作原理（续）单色显示器的结构及工作原理（续）IHSIVSDEttt.正扫正扫回扫回扫.字符点阵字符点阵CRT同步

5、信号同步信号第一章第一章 绪论绪论12.3 MC6845 CRT控制器控制器1.4 TVGA控制器控制器习习 题题2008/06 计算机系统研究所计算机系统研究所12.1 LED显示器的结构与工作原理显示器的结构与工作原理12.2 CRT接口技术接口技术CRTCCRTC的结构与功能的结构与功能点时钟计数器点时钟计数器字符宽度寄存器字符宽度寄存器字符计数器字符计数器行额定行额定字符数字符数行开始行开始字符数字符数行结束行结束字符数字符数行扫描行扫描字符数字符数点时钟点时钟字符高度计数器字符高度计数器字符行额定线数字符行额定线数字符时钟字符时钟复位复位复位复位字符行计数器字符行计数器每帧额定行数每

6、帧额定行数帧扫描线计数器帧扫描线计数器帧开始帧开始 扫描线数扫描线数帧额定帧额定 扫描线数扫描线数复位复位复位复位复位复位扫描线时钟扫描线时钟100108055正程+回扫102450Hz256812.2 CRT12.2 CRT显示器显示器MC6845 CRTMC6845 CRT控制器控制器内部结构内部结构 水平控制逻辑水平控制逻辑：产生一定频率和宽度的显示允许信产生一定频率和宽度的显示允许信号（号（DEDE）、水平同步脉冲（）、水平同步脉冲（HSHS）。）。 垂直控制逻辑垂直控制逻辑：产生垂直同步脉冲（产生垂直同步脉冲（VSVS）。）。 光标、光笔控制逻辑光标、光笔控制逻辑：决定光标在屏幕上的

7、位置、决定光标在屏幕上的位置、大小及闪烁频率。大小及闪烁频率。 线性地址控制逻辑线性地址控制逻辑：根据字符在屏幕上根据字符在屏幕上显示的位置确定显示存储器（显示的位置确定显示存储器（VRAMVRAM）的）的地址。改变起始地址寄存器的值，可以地址。改变起始地址寄存器的值，可以实现字符文本的滚动。实现字符文本的滚动。12.2 CRT12.2 CRT显示器显示器MC6845 CRTMC6845 CRT控制器控制器引脚功能引脚功能（1 1）与）与CPUCPU的接口信号：的接口信号：D0D07、E、R/W、RS、CS。（2 2）对）对CRTCRT的控制信号：的控制信号：HSHS、VS、DE。（3 3）与

8、）与VRAMVRAM连接的信号：连接的信号： （4 4）其它信号：）其它信号：VccVcc、VssVss、RESETRESET、CLKCLK、CURSORCURSOR、 LPSTB LPSTB 12.2 CRT12.2 CRT显示器显示器MC6845 CRTMC6845 CRT控制器控制器引脚功能引脚功能（3 3）与）与VRAMVRAM连接的信号：连接的信号： MA0MA0MA13：VRAM地址信号。用于对地址信号。用于对VRAM进行寻址进行寻址 ，得到的是欲显示的字符的，得到的是欲显示的字符的ASCII码码。 RA04：字符发生器的地址信号（行：字符发生器的地址信号（行地址，相应的地址，相应

9、的ASCII码为列地址），码为列地址），得到的是对应字符的点阵代码的相应得到的是对应字符的点阵代码的相应的扫描行。的扫描行。 12.2 CRT12.2 CRT显示器显示器MC6845 CRTMC6845 CRT控制器控制器内部寄存器内部寄存器 索引寄存器：索引寄存器：相当于地址寄存器，只写，当相当于地址寄存器，只写，当RS=0RS=0、CS=0CS=0是是写入，其值为要访问的其它寄存器的编号。写入，其值为要访问的其它寄存器的编号。 水平字符总数寄存器水平字符总数寄存器R0R0：只写，其值为一行中显示字符的只写，其值为一行中显示字符的总数，它决定总数，它决定HSHS的频率。如的频率。如10010

10、0。 水平显示寄存器水平显示寄存器R1R1：只写，其值决定屏幕每行可显示字符只写，其值决定屏幕每行可显示字符的总数。的总数。R1R0R1R1R2R1，如如9090。 水平同步宽度寄存器水平同步宽度寄存器R3R3：只写，其值决定只写，其值决定水平同步脉冲的宽度。水平同步脉冲的宽度。R2+R3R0R2+R3R0，如，如1010或或9 9，决定行消隐。决定行消隐。VS、HS脉冲脉冲12.2 CRT12.2 CRT显示器显示器MC6845 CRTMC6845 CRT控制器控制器内部寄存器内部寄存器 垂直总数寄存器垂直总数寄存器R4R4：只写，存放每帧字符行总数的整数部只写，存放每帧字符行总数的整数部分

11、。如分。如2525。 垂直校正寄存器垂直校正寄存器R5R5：只写，存放每帧字符行总数的小部部只写，存放每帧字符行总数的小部部分。如分。如1616（扫描线）。（扫描线）。R4R4和和R5R5决定决定VSVS的频率。的频率。 垂直显示寄存器垂直显示寄存器R6R6：只写，其值决定屏幕可显示字符行数。只写，其值决定屏幕可显示字符行数。R6R4R6R4，如，如2424。 垂直同步位置寄存器垂直同步位置寄存器R7R7：只写，其值决定：只写，其值决定CRTCRT垂垂直扫描周期中水平同步脉冲的位置。如直扫描周期中水平同步脉冲的位置。如5 5（扫描（扫描线）。线）。 扫描方式寄存器扫描方式寄存器R8R8：只写，

12、其值决定隔行扫描只写，其值决定隔行扫描还是逐行扫描，是字符方式还是图形方式。还是逐行扫描，是字符方式还是图形方式。12.2 CRT12.2 CRT显示器显示器MC6845 CRTMC6845 CRT控制器控制器内部寄存器内部寄存器 字符行扫描线数寄存器字符行扫描线数寄存器R9R9：只写，确定每个字符行扫描线只写，确定每个字符行扫描线数。如数。如1010。 光标起始寄存器光标起始寄存器R10R10：可读写，用于确定光标从哪一根可读写，用于确定光标从哪一根扫描线开始，和光标的闪烁率。扫描线开始，和光标的闪烁率。 起始地址寄存器起始地址寄存器R12R12、1313：只写，其值确定屏只写，其值确定屏幕

13、左上角（第幕左上角（第0 0行第行第0 0列）字符在列）字符在VRAMVRAM中的偏中的偏移地址。移地址。 光标结束寄存器光标结束寄存器R11R11：可读写，用于确定光标可读写，用于确定光标最后一根扫描线位置。最后一根扫描线位置。12.2 CRT12.2 CRT显示器显示器MC6845 CRTMC6845 CRT控制器控制器内部寄存器内部寄存器 光标地址寄存器光标地址寄存器R14R14、1515：可读写，其值确定可读写，其值确定光标在屏幕上的位置。光标在屏幕上的位置。 光笔地址寄存器光笔地址寄存器R16R16、1717：只读，光笔只读，光笔移动时将其所在的位置（在移动时将其所在的位置（在VRA

14、MVRAM中地址）中地址）写入这两个寄存器写入这两个寄存器。12.2 CRT12.2 CRT显示器显示器单色单色CRTCRT接口电路接口电路6845VRAM字符发生器字符发生器移位寄存器移位寄存器CPUMA013RA04fvHS、VS、点时钟点时钟(fr、fg、fb)DB9GNDGNDREDGREENBLUEintensitybrightnessH retraceV retrace12.2 CRT12.2 CRT显示器显示器单色显示器的结构及工作原理（续）单色显示器的结构及工作原理（续） -VRAM-VRAM和字符发生器和字符发生器 VRAMVRAM：视频存储器，视频存储器，SRAMSRAM。

15、在字符方式下，保存的是对在字符方式下，保存的是对应显示字符的应显示字符的ASCIIASCII码及其码及其属性；在图形方式下，保存属性；在图形方式下，保存的是对应像素值和属性。例的是对应像素值和属性。例如：对于如：对于4040行行x25x25列的列的CRTCRT，对应CRT第0行第0列第24行第39列第0行第1列12.2 CRT12.2 CRT显示器显示器若第十行第五个字若第十行第五个字符是符是A，则，则VRAM中中第第（10-1）*40+4*2个单元就个单元就是是A的的ASCII码码单色显示器的结构及工作原理（续）单色显示器的结构及工作原理（续） -VRAM-VRAM和字符发生器和字符发生器

16、字符发生器字符发生器：ROMROM，保存的是对应每个，保存的是对应每个ASCIIASCII码的字符点阵码的字符点阵代码。例如，对于代码。例如，对于5x75x7点阵来说，对应点阵来说，对应H H的的ASCIIASCII码（作为码（作为字符发生器的地址），其输出为：字符发生器的地址），其输出为：10001xx 10001xx 、10001xx10001xx、10001xx10001xx、11111xx11111xx、10001xx10001xx、10001xx10001xx、10001xx10001xx。12.2 CRT12.2 CRT显示器显示器其在扫描线地址的作用其在扫描线地址的作用 下将相应

17、的行通过移位下将相应的行通过移位寄存器与同步信号一起寄存器与同步信号一起送送CRT。单色单色CRTCRT接口电路接口电路A0196845字符缓冲器字符缓冲器VRAM属性缓冲器属性缓冲器多路开关多路开关MA013CLK暂存器暂存器暂存器暂存器字符发生器字符发生器属性译码器属性译码器移位寄存器移位寄存器视频处理视频处理HS VS DE CURSORRA04Video连接连接TV连接连接CRT12.2 CRT12.2 CRT显示器显示器第一章第一章 绪论绪论12.5 LCD显示器显示器12.2 CRT接口技术接口技术12.3 MC6845 CRT控制器控制器习习 题题12.1 LED显示器的结构与工

18、作原理显示器的结构与工作原理液晶显示器的原理液晶显示器的原理12.5 LCD12.5 LCD显示器显示器 液晶分子的流动性和方向性液晶分子的流动性和方向性液晶显示器的原理液晶显示器的原理12.5 LCD12.5 LCD显示器显示器 液晶分子在电场的作用下垂直排列液晶分子在电场的作用下垂直排列液晶显示器的原理液晶显示器的原理12.5 LCD12.5 LCD显示器显示器 液晶分子随着配向膜的凹槽排列液晶分子随着配向膜的凹槽排列液晶显示器的原理液晶显示器的原理12.5 LCD12.5 LCD显示器显示器 偏振光：光矢量的振动不变或按偏振光：光矢量的振动不变或按某种规则变化的光波某种规则变化的光波液晶

19、显示器的原理液晶显示器的原理12.5 LCD12.5 LCD显示器显示器 偏光镜：自然光通过偏光片之后只偏光镜：自然光通过偏光片之后只有和平行线平行的光通过有和平行线平行的光通过液晶显示器的原理液晶显示器的原理12.5 LCD12.5 LCD显示器显示器液晶单元结构：液晶灌入凹槽互相垂直的液晶单元结构：液晶灌入凹槽互相垂直的2 2个平个平面之间。面之间。( (左图左图) )液晶分子从上至下扭转液晶分子从上至下扭转9090度，光度，光线从上面穿过，扭转线从上面穿过，扭转9090度后在穿过下面的玻璃。度后在穿过下面的玻璃。液晶显示器的原理液晶显示器的原理12.5 LCD12.5 LCD显示器显示器

20、液晶单元结构：液晶灌入凹槽互相垂直的液晶单元结构：液晶灌入凹槽互相垂直的2 2个平个平面之间。（右图）液晶分子从上至下垂直排列。面之间。（右图）液晶分子从上至下垂直排列。光线从上面穿过，被下面的玻璃挡住。光线从上面穿过，被下面的玻璃挡住。液晶显示器的原理液晶显示器的原理12.5 LCD12.5 LCD显示器显示器液晶显示器的组成：液晶显示器的组成：2 2片玻璃基板，中间是液晶层，片玻璃基板，中间是液晶层，液晶屏背面有一个背光板用于发射光线，一个液晶格液晶屏背面有一个背光板用于发射光线，一个液晶格构成屏幕的一个像素，通过控制电路控制液晶格透光构成屏幕的一个像素，通过控制电路控制液晶格透光或不透光

21、显示文本和图像。率光片实现彩色显示。或不透光显示文本和图像。率光片实现彩色显示。液晶显示器的原理液晶显示器的原理12.5 LCD12.5 LCD显示器显示器液晶控制电路：栅极电压作为开关，源极电压提液晶控制电路：栅极电压作为开关，源极电压提供液晶显示的亮度信息。供液晶显示的亮度信息。液晶显示器的原理液晶显示器的原理12.5 LCD12.5 LCD显示器显示器七段显示器：七段显示器：7 7个液晶显示单元构成个液晶显示单元构成7 7段段LCDLCD显示器。所显示器。所有段的公共极连在一起，每个段的源极有各自的驱动信有段的公共极连在一起，每个段的源极有各自的驱动信号，如上一页。驱动信号可以通过并行接

22、口电路提供，号，如上一页。驱动信号可以通过并行接口电路提供，如如8255A8255A等，或专用的等，或专用的LCDLCD驱动器。驱动器。液晶显示器的原理液晶显示器的原理12.5 LCD12.5 LCD显示器显示器ICDICD显示器矩阵扫描驱动：每一行的栅极连在一显示器矩阵扫描驱动：每一行的栅极连在一起，由行信号控制，每一列的源极连在一起，有起，由行信号控制，每一列的源极连在一起，有列信号控制，采用动态扫描方式，每次显示一行。列信号控制，采用动态扫描方式，每次显示一行。LCDLCD点阵显示器接口点阵显示器接口-MM58201-MM58201MM58210MM58210的内部结构：的内部结构：显示

23、存储器显示存储器(24(24段段8 8列列) )，串行输入输出与接口相连，串行输入输出与接口相连，8 8个背板信号输出，个背板信号输出，2424个端信号输出。个端信号输出。12.5 LCD12.5 LCD显示器显示器LCDLCD点阵显示器接口点阵显示器接口-MM58201-MM58201MM58210MM58210的引脚信号：的引脚信号：面向面向CPUCPU的有的有CSCS、DATA INDATA IN、DATA OUTDATA OUT和和CLK INCLK IN；面向；面向LCDLCD的的S S1-241-24和和PBPB1-81-8段驱动段驱动（列）（列）信信号和背板（行）信号；号和背板（

24、行）信号；RC OSCRC OSC输入时钟信号，输入时钟信号，V VTCTC输入直流电压输入直流电压。12.5 LCD12.5 LCD显示器显示器DATA INDATA IN引脚引脚：数据输入，数据输入，CPUCPU将要显示的数据串将要显示的数据串行发送到内部行发送到内部RAMRAM，每次发送一帧，每次发送一帧，3030位，如上图。位，如上图。前前5 5位为地址位，表示位为地址位，表示LCDLCD开始显示的地址（第一开始显示的地址（第一列的位置）；第列的位置）；第6 6位为位为X X读写位（读写位（R/WR/W）；其余）；其余2424位位为数据位，对应第为数据位，对应第1 1列的第列的第1 1

25、位，第位，第2 2位，位，第第8 8位，位，第第2 2列的列的第第1位，第位，第2位，位，第第8，以此类推。，以此类推。12.5 LCD12.5 LCD显示器显示器LCDLCD点阵显示器接口点阵显示器接口-MM58201-MM58201初始化时也是通过初始化时也是通过DATA IN， 地址为地址为11000，R/W#为为0（写），（写），D1-D3表示背板数，表示背板数，D4=1表示为主片，表示为主片，=0为从为从片，片，D5-24可忽略。可忽略。 接口电路接口电路：4 4片片MM58201MM58201（主片）控制（主片）控制4 4个个LCDLCD显示器，每个显示器，每个LCDLCD有有8

26、8行行2424列。列。12.5 LCD12.5 LCD显示器显示器LCDLCD点阵显示器接口点阵显示器接口-MM58201-MM58201并行口的并行口的PA7发送数发送数据，据，PA6发发送时钟，送时钟，PA0-3发送发送片选。片选。12.5 LCD12.5 LCD显示器显示器LCDLCD点阵显示器接口点阵显示器接口-MM58201-MM58201 接口电路接口电路：4 4片片MM58201MM58201（主从）控制（主从）控制4 4个个LCDLCD显示器，每个显示器，每个LCDLCD有有8 8行行2424列。列。 软件设计软件设计：通过通过8255A8255A将要显示的数据一将要显示的数据一位一位发送到位一位发送到MM58201MM58201。12.5 LCD12.5 LCD显示器显示器LCDLCD点阵显示器接口点阵显示器接口-MM58201-MM58201GRAPHGRAPH：调用：调用WRITEWRITE发送发送2424位位3 3列数据列数据12.5 LCD12.5 LCD显示器显示器LCDLCD点阵显示器接口点阵显示器接口-MM58201-MM58201 显示器阵列显示器阵列：例如第一列例如第一列8 8位，分别为