基于Blackfin 处理器的TFT LCD 驱动设计-设计应用

精品文档-下载后可编辑基于Blackfin处理器的TFTLCD驱动设计-设计应用0、前言

长期以来，传统的掌上电脑(PDA)等小型手持式设备，由于硬件条件的限制，显示器件通常是单色LCD，用户界面非常简单。随着高性能嵌入式处理器的普及和硬件成本的不断降低，嵌入式系统的功能也越来越强。在多媒体应用的推动下，彩色LCD开始应用到嵌入式系统中。新一代掌上电脑(PDA)多采用TFTLCD显示器件，支持彩色图形界面，图片显示和视频媒体播放。掌上电脑(PDA)的操作系统有微软WindowCE，PalmOS等。其中Linux小，成本低廉，源代码开放，成为各家厂商极力发展的操作系统。本文就探讨了两种基于Blackfin嵌入式处理器的TFTLCD的驱动方案。

1、Blackfin处理器和TFT液晶简介

Blackfin系列处理器是ADI公司研制的业内首款嵌入式处理器，它将微控制器、DSP和媒体处理器的优势集成于单一架构中，已被广泛应用于消费类多媒体、网络通信等多个领域。

BF531是Blackfin处理器中的一款，时钟频率400MHz，有2个16位MAC，两个40位ALU，4个8位视频ALU,以及1个40位移位器。并有高达148Kbytes片内存储器，和两个双通道存储器DMA控制器；系统外设包含一个UART口，一个SPI口，两个串行口（SPORTs），四个通用时钟定时器（三个有PWM功能），一个实时时钟，一个看门狗时钟定时器，以及一个并行外设接口。

设计中我们采用了FG050605作为我们的设计屏，此款液晶为5.6英寸屏，有960(W)x234(H)个像素，每三个像素一个点，即每行320个点，共234行。此款连线非常简单：共32个引脚，其中，一根数据时钟、一根行频、一根场频、一根数据使能，三色共18根数据线，其余为空脚和电源线。

液晶时序图如图1所示：

图1：液晶时序图

三种真彩的液晶驱动方案：即基于DSP硬件的液晶驱动，基于DSP的嵌入式uClinux液晶驱动和基于FPGA的液晶驱动。本文重点介绍前两种方案的具体实现。

2、系统总体设计

Blackfin处理器的PPI口共20个引脚，每个时钟周期可以收发16位数据，它为TFTLCD提供了一个无缝的数据传输接口。

我们采用的这款液晶屏像素时钟频率6.25MHz，采用FPGA分频得到，该时钟同时接PPI_CLK引脚。行频408个像素时钟周期，场频59Hz，即259个行频周期，分别接Blackfin处理器的TMR1/PPI_FS1和TMR2/PPI_FS2口。

设计中，我们采用16bit的颜色显示方式，故分别将红色和绿色的位和位相连，即R0和R5、B0和B5。16根数据线分别与Blackfin处理器的PPI0到PPI15口相连。数据使能引脚接到FPGA上。硬件框图如图2所示：

2：硬件框图

3、基于硬件的液晶驱动同传统的DSP一样，直接基于Blackfin处理器液晶驱动。

我们采用DMA的方式通过PPI口传输颜色数据，将要显示的数据存放在SDRAM中的两块缓存区域中，采用乒乓模式，在向一块存储区中写数据时，从另一块存储区读。我们在SDRAM中设置一块非Cache的存储区，因为我们每个点用16bit数据表示，故两块缓存区域共320*(234+9+16)*16bit，9+16为每场信号丢失的行数。

3.1DMA的初始化

我们首先配置DMA的工作参数。这里DMA采用Descriptorlist(smallmodel)，2D传输方式，每次传输一个字的数据。首先设置一个地址列表，用于装载两块缓存区域的首地址，这样DMA将从地址指示的空间读取数据传送到PPI口。设置DMA每场传输259行，每行传输320个字的数据。配置DMA0_CONGFIG，并使能DMA。主要设置有Descriptorlist，2DDMA的Innerloopcount，设置下次2DDMA的读取地址相对本地地址的增量，2DDMA的outerloopcount，配置DMA工作模式等。

3.2PPI的初始化

PPI有两种工作模式：ITU-R656和General-PurposePPI。因为我们只需将数据通过PPI口送出，故使用GP模式。设置PPI_FS1和PPI_FS2下降沿有效，传输16bit数据，外部触发，两个外部帧同步信号。主要需要设置的为：PPI参数配置，场频信号发出到开始数据传输的延迟和每行传输的数据个数。

3.3Timer的初始化

由于我们采用2个外部帧同步信号，故采用TMR1/PPI_FS1作为行频信号（HSYNC），TMR2/PPI_FS2作为场频信号（VSYNC）。为了调试程序需要，我们配置定时器为仿真时定时器持续工作。因为只需送出数据给液晶，故配置其为PWM_OUT模式，我们的定时器使用PPI_CLK，故仍需设置其为PWM_OUT时钟，计数到周期结束等。Timer1和Timer2的周期和脉宽按液晶硬件手册给出设置。

3.4Frambuffer的初始化

这样，液晶的相关配置已基本完成，我们在屏幕上写数据即为在两块数据缓冲区中写数据。但应注意，在每次场频信号到来之后，有19行数据不会显示在屏幕上，之后234行为屏幕显示部分，又有6行数据为多余需丢掉的数据。因此，我们将显示的数据颜色信息要全部写在中间234行。初始化Framebuffer时应先写入要丢掉的19行内容，再写入234行的初始化颜色数据，还须初始化末尾6行丢掉的数据。

4、基于uClinux的液晶驱动嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础、软硬件均可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。uCLinux主要是针对目标处理器没有存储管理单元MMU（MemoryManagementUnit）的嵌入式系统而设计的，它是一种的嵌入式Linux版本，已经被成功地移植到了很多平台上。对开发者来说，AD的Blackfin处理器和uClinux的结合很有吸引力。

在网站，提供对在Blackfin上嵌入uclinux的支持，本设计采用了其嵌入式软件支持。选择了uClinux-dist-R06R2-RC2.tar.bz2作为系统使用uClinux的源代码，成功移植了uClinux嵌入式平台。我们用源文件根目录下uClinux-dist/linux2.6.x/driver/video/bf537-lq035.c作为模板，进行液晶驱动的修改。

4.1程序文件修改

以bf537-lq035.c为模板进行修改为bf533-fg0506.c，由于源程序是按BF537开发板来编写，我们重点要修改的是信号使用端口，和液晶设置部分。因为我们的液晶的背光是有逆变器调节，故将屏蔽原程序文件中关于背光亮度调节及相关选项。关键修改点：液晶的行场频、时钟、屏幕大小，定时器的设置（Timer1.Timer2），各种寄存器的设置,以及写数据的DMA、PPI程序部分。液晶显示数据部分：场频信号到来之后需丢掉的行数、每场信号需丢掉的总行数、场频PPI_CLK时钟部分：配置PPI、Hdp+Hpw此段时间内PPI不传数据等。配置TIMER：使能时钟、设置Timer的参数。设置DMA的参数，设置屏幕尺寸色彩等信息，初始化Framebuffer等。

4.2Makefile的改写

此部分是为在编译内核时能够将新编写的液晶驱动编译为目标文件。在uClinux-dist/linux2.6.x/driver/video/Makefile加入编译规则。

4.3修改menu"Graphicssupport"此部分使编译uClinux内核时，可以选择是否编入LCD驱动。在uClinux-dist/linux2.6.x/driver/video/Kconfig文件里添加编译信息。这样，使用makexconfig编译系统内核时，就可以在自定义内核设置的DeviceDriver下，Graphicsupport中选择这个选项。

5、结论

经调试、修改，终两种方案的液晶均可正确稳定显示所需数据，可以满足本设计预期的数据显示需求。同时由于TFT液晶的可视角度较宽，16位色彩表现丰富，设计得液晶显示得到了理想的效果，并对嵌入式设备的屏幕显示技术有一定的意义。

本文作者创新点：通