嵌入式实训资料

嵌入式实训11——维信科技一、实验目的1．了解LCD基本概念与原理。2．理解LCD的驱动控制（维信科技，太原最好的IT培训）。3．熟悉用总线方式驱动LCD模块。4．熟悉用ARM内置的LCD控制器驱动LCD。二、实验内容学习LCD显示器的基本原理，理解其驱动控制方法。掌握两种LCD驱动方式的基本原理和方法。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。三、预备知识（维信科技，太原最好的IT培训）1．用ARMSDT2.5或ADS1.2集成开发环境，编写和调试程序的基本过程。2．ARM应用程序的框架结构。四、实验设备及工具硬件：ARM嵌入式开发平台、用于ARM7TDMI的JTAG仿真器、PC机Pentium100以上（维信科技，太原最好的IT培训）。软件：PC机操作系统win98、Win2000或WinXP、ARMSDT2.51或ADS1.2集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序五、实验原理及说明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：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（维信科技，太原最好的IT培训），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。如图2-33所示，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A)，而没有发生扭转的光线(如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。偏振滤光器偏振滤光器没有扭转的光线扭转的光线VLINE：LCD控制器和LCD驱动器间的同步脉冲信号，LCD驱动器通过它来将水平移位寄存器中的内容显示到LCD屏上。LCD控制器在一整行数据全部传输到LCD驱动器后发出VLINE信号（维信科技，太原最好的IT培训）。VCLK：此信号为LCD控制器和LCD驱动器之间的象素时钟信号，LCD控制器在VCLK的上升沿发送数据，LCD驱动器在VCLK的下降沿采样数据。VM：LCD驱动器所使用的交流信号。LCD驱动器使用VM信号改变用于打开或关闭象素的行和列电压的极性。VM信号可在每一帧触发，也可在数量可编程的一些VLINE信号后触发。VD[3:0]：LCD象素数据输出端口。VD[7:4]：LCD象素数据输出端口。图2-36LCD控制器逻辑框图图2-36为S3C44B0X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。除了控制信号，还有显示数据的数据端口VD[7:0]。LCD控制器包含REGBANK,LCDCDMA,VIDPRCS,和TIMEGEN（维信科技，太原最好的IT培训）。REGBANK具有18个可编程寄存器，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。通过专用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[7:0]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的接口时间、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如表2-42所示，其中PCOND为端口D的引脚配置寄存器，PDATD为端口D的数据寄存器，PUPD为端口D的上拉禁止寄存器。表2-43、表2-44、表2-45分别为PCOND、PDATD、PUPD寄存器的位描述。表2-42端口D寄存器寄存器地址R/W描述复位值PCOND0x01D2001CR/W配置端口D的管脚0x0000PDATD0x01D20020R/W端口D的数据寄存器Undef.PUPD0x01D20024R/W端口D的上拉寄存器0x0表2-43PCOND寄存器的位描述PCOND位描述PD0[1:0]00=输入10=VD001=输出11=保留PD1[3:2]00=输入10=VD101=输出11=保留PD2[5:4]00=输入10=VD201=输出11=保留PD3[7:6]00=输入10=VD301=输出11=保留PD4[9:8]00=输入10=VCLK01=输出11=保留PD5[11:10]00=输入10=VLINE01=输出11=保留PD6[13:12]00=输入10=VM01=输出11=保留PD7[15:14]00=输入10=VFRAME01=输出11=保留表2-44PDATD寄存器的位描述PDATD位描述PD[7:0][7:0]当端口被设置为一个输入端口，相应的位成为管脚状态。当端口被设置为一个输出端口，管脚状态与相应的位一样。当端口被设置成一个功能管脚，将会读到一个不确定的值。表2-45PUPD寄存器的位描述PUPD位描述PD[7:0][7:0]0:附在相应端口管脚的上拉电阻使能1:上拉电阻禁用。LCD驱动控制端口与ARM的端口4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（维信科技，太原最好的IT培训）。表2-46为LCD控制寄存器LCDCON1的设置值，表2-47为LCDCON1的位描述。表2-46LCDCON1的设置寄存器地址R/W描述复位值LCDCON10x01F00000R/WLCD控制1寄存器0x00000000表2-47LCDCON1的位描述LCDCON1位描述初始化状态LINECNT(只读)[31:22]这些位提供行计数器状态。从LINEVAL降值到00000000000CLKVAL[21:12]这些位决定了VCLK的速度频率。CLKVAL[9:0].VCLK=MCLK/(CLKVALx2)(CLKVAL³2)0000000000WLH[11:10]这些位通过计算系统时钟的数量来决定VLINE脉冲的高电平宽度。00=4个时钟,01=8个时钟,10=12个时钟,11=16个时钟00WDLY[9:8]这些位通过计算系统时钟的数量来决定VLINE和VCLK之间的延时。00=4个时钟,01=8个时钟,10=12个时钟,11=16个时钟00MMODE[7]该位决定了VM的翻转频率。.0=每帧,1=MVAL定义的频率。0DISMODE[6:5]由这些位选择显示模式。00=4字节双扫描显示模式01=4字节单扫描显示模式10=8字节单扫描模式11=不使用00INVCLK[4]该位控制VCLK有效边沿的极性。0=显示数据从VCLK的下降沿得到。1=显示数据从VCLK的上升沿得到0INVLINE[3]该位说明了行脉冲的极性。0=标准1=反相0INVFRAME[2]该位说明了帧脉冲极性。0=标准1=反相0INVVD[1]该位说明了显示数据（VD[7：0]）极性0=标准1=VD[7:0]输出反相0ENVID[0]LCD显示输出和逻辑使能/禁止。0=显示输出和逻辑禁止1=显示输出和逻辑使能0显示方式设为8位单扫方式，VLINE和VCLK之间的时滞设为16倍系统时钟，VLINE高电平为16倍系统时钟，CLKVAL设为20。LCDCON2寄存器的设置和位描述如表2-48和表2-49所示。表2-48LCDCON2的设置寄存器地址R/W描述复位值LCDCON20x01F00004R/WLCD控制2寄存器0x00000000表2-49LCDCON2的设置LCDCON2位描述初始化状态LINEBLANK[31:21]这些位说明了在一个水平线持续时间内的空白时间，它们能够对VLINE的速度进行微调。LINEBLANK的单位是MCLK。如果LINEBLANK的值是10，10个系统时钟内，空白时间插入到VCLK中。0x000HOZVAL[20:10]这些位决定了LCD面板的水平范围。HOZVAL要先被确定以满足第一行的字节数是162n个字节的条件。如果在单音色模式下LCD的x范围大小是120dot象素，x=120是不支持的，因为一行由1615个字节组成。改为在单音色模式下，x=128是支持的，因为一行由16个字节组成。多出的8dot象素将会被LCD面板驱动丢掉。0x000LINEVAL[9:0]这些位决定了LCD屏幕的水平范围0x000LCD的分辨率为320×240，根据下面的公式可以计算出HOZVAL和LINEVAL的值，LINEBLANK设为15（维信科技，太原最好的IT培训）。HOZVAL=（水平显示范围/有效显示数据行数量）-1在彩色模式下：水平显示范围=3*水平像素数量LINEVAL=（垂直显示范围）-1；如果是在单扫描显示形式下。LCDSADDR1寄存器的设置和位描述如表2-50和表2-51所示。表2-50LCDSADDR1寄存器的设置寄存器地址R/W描述复位值LCDSADDR10x01F00008R/W帧缓冲开始地址1寄存器0x000000表2-51LCDSADDR1寄存器的位描述LCDSADDR1位描述初始化状态MODESEL[28:27]这些位选择黑白，灰度，或彩色模式。00=黑白模式01=4级灰度模式10=16级灰度模式11=彩色模式00LCDBANK[26:21]这些位说明在系统存储器中，显示缓冲区的BANK位置A[27:22]。LCD帧缓冲要按4MB对齐，因为当移动视频端口时，该值不会改变。所以，使用malloc函数时要注意。0x00LCDBASEU[20:0]这些位说明高端地址计数器的起始地址的A[21：1]，它是用于双扫描LCD的高端帧存储器或者单扫描LCD的帧存储器。0x000000设置为彩色模式，LCDBANK=0xc000000，LCDBASEU=0x0。LCDSADDR2寄存器的设置和位描述如表2-52和表2-53所示（维信科技，太原最好的IT培训）。表2-52LCDSADDR2寄存器的设置寄存器地址R/W描述复位值LCDSADDR20x01F0000CR/W帧缓冲起始地址2寄存器0x000000表2-53LCDSADDR2寄存器的位描述LCDSADDR2位描述初始化状态BSWP[29]字节交换控制位1：交换使能0：交换禁止DMALCD通过4字猝发访问得到帧存储数据。在小端模式下，帧存储数据在BSWP=0时按4n+3th,4n+2th,4n+1th,4n-thdata的序列显示。如果BSWP=1，顺序是4n-th,4n+1th,4n+2th,4n+3th。如果CPU是一个小端模式，帧缓冲只能用字节访问模式访问，因为BSEP是1，在小端模式下按字节访问的数据可以正确的显示。其它情况下，BSWP必须是0。0MVAL[28:21]如果MMODE位设为逻辑‘1’，这些位定义了VM信号的翻转频率。0x00LCDBASEL[20:0]这些位说明了低端地址计数器的起始地址的A[21：1]，它用于双扫描LCD的低帧存储器。LCDBASEL=LCDBASEU+(PAGEWIDTH+OFFSIZE)x(LINEVAL+1)0x0000LCDSADDR3寄存器的设置和位描述如表2-54和表2-55所示。表2-54LCDSADDR3寄存器的设置寄存器地址R/W描述复位值LCDSADDR30x01F00010R/W虚拟屏幕地址设置0x000000表2-55LCDSADDR3寄存器的位描述LCDSADDR3位描述初始化状态OFFSIZE[19:9]虚拟屏幕偏移尺寸（半字数量）。这个值定义了前面一个LCD线上最后显示的半字的地址，与在下一个LCD线上最先显示的半字地址的差。0x0000PAGEWIDTH[8:0]虚拟屏幕页宽（半字数量）。这个值定义了帧内可视窗口的宽度。0x000OFFSIZE＝0，PAGEWIDTH＝320/2。六、实验步骤1．