ARM920T处理器S3C2440A驱动RGB接口TFT LCD的研究

lchjczw 2012-03-07

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ARM920T处理器S3C2440A驱动RGB接口TFT LCD的研究

1 引言

随着科技的进步，TFT LCD作为显示器件在各种嵌入式系统中得到越来越广泛的应用。带触摸屏的TFT LCD模组在系统应用中不仅能为人机界面提供高质量的画面显示，而且能提供更直观、方便的交互性输入。TMT035DNAFWU1是深圳天马微电子股份有限公司生产的8.89 cm(3.5 in)TFT LCD模组，该模组内置了LCD驱动器，集成了四线电阻式触摸屏和背光电路。S3C2440A 是三星公司设计的一款基于ARM920T内核的32位嵌入式RISC(reduced instructions set computer)微处理器，它的最高工作频率可达533 MHz，内部集成了通用的LCD控制器、8通道10位ADC和触摸屏接口，且具备高性能、低功耗的优点，适用于智能手机、便携式媒体播放器、手持导航仪等领域。本文基于S3C2440A嵌入式系统，以TMT035DNAFWU1为显示设备，设计了TFT LCD驱动电路，并完成Linux下驱动显示效果的调试。

2 TFT LCD接口时序

TMT035DNAFWU1的显示分辨率为320×240，采用24位数字RGB接口，可以显示16.7 M颜色。

RGB接口是为TFT LCD模组提供高品质显示而设计的接口，该接口可以高速、低功耗地完成动画显示，其中包含4个重要的控制信号VSYNC、HSYNC、DCLK 和VDEN，分别用于帧、行、像素的数据传输。

图1为TMT035DNAFWU1模组RGB接口时序示意图。

图1 RGB接口时序图

3 S3C2440A LCD控制器介绍

S3C2440A 内置的LCD控制器能将显示在LCD上的数据从系统内部的数据缓冲区通过逻辑单元传送到外部的LCD驱动器中。它可以支持不同分辨率的显示，如：640×480、320×240等，最大可支持24位数据的16.7 M 彩色TFT模块，其控制器框图如图2所示。

图2 S3C2440A LCD控制器框图

3.1 控制总框图

LCD控制器主要由REGBANK、LCDCDMA两大部分组成，用于产生必要的控制信号和传输数据信号，如图2所示。REGBANK有17个可编程寄存器组和256×16的调色板存储器，用来设定LCD控制器。LCDCDMA 是一个专用的DMA(Direct Memory Access)，自动从帧存储器传输视频数据到LCD控制器，视频数据可以不经CPU处理直接显示在屏上。TIMEGEN 由可编程逻辑器件组成，产生VFRAME/VSYNC、VLINE/HSYNC、VCLK/DCLK、VM/VDEN信号等，以支持不同的LCD驱动器的接口时序和速率。LPC3600与LCC3600是专用LCD控制器，在此不做详细介绍。

3.2 TFT控制器介绍

通过对REGBANK 寄存器组中的LCDCON1/2/3/4/5进行配置，TIMEGEN产生可编程控制信号来支持不同类型的LCD驱动器。

VSYNC和HSYNC脉冲与LCDCON2/3的HOZVAL和LINEVAL设置相关，HOZVAL和LINEVAL的值由LCD屏的分辨率决定，如下公式：

HOZVAL=(Horizontal display size)-1 (1)

LINEVAL=(Vertical display size)-1 (2)

VCLK的频率取决于LCDCON1中CLKVAL的设置，在LCDCON1中配置，VCLK和CLKVAL的关系如下(CLKVAL的最小值是0)：

VCLK(Hz)=HCLK/[(CLKVAL+1)×2] (3)

HCLK为S3C2440A 中PLL时钟发生器产生的时钟信号。

VSYNC的频率即为帧频，它与LCDCON1/2/3/4均有关，计算公式如下：

Frame Rate=1/{[(VSPW+1)+(VBPD+1)+(LINEVAL+1)+(VFPD+1)1×[(HSPW+1)+(HBPD+1)+(HFPD+1)+(HOZVAL+1)]×[2×(CLKVAL+1)/(HCLK)]} (4)

公式(1)～(4)各参数数值的设置方法在§5.2中给出。

4 驱动电路设计

除数据传输信号接口外，TFT LCD模组的驱动电路还包括提供给模组的电源电路、VGL、VGH、VCOM 电压电路等。根据TFT LCD模组的接口和S3C2440A 内嵌的控制器输出管脚，完成LCD显示的控制线路设计。电路接口设计如图3所示。

图3 TFT LCD显示接口电路设计

VCOM 电压信号由TFT LCD模组上SOURCEDRIVER IC输出的POL信号提供。POL信号经过VCOM BUFFER电路，产生VCOM电压信号提供给TFT LCD模组。TFT LCD模组采用行翻转方式驱动，设计的VCOM BUFFER 电路能够完成VCOM电压的交流电压成分和直流电压成分的调节。通过调节VCOM BUFFER电路，使VCOM 中心点电压及其幅值达到应用的要求，有效地消除TFT LCD显示闪烁问题并改善显示质量。

5 Linux下驱动程序软件设计

5.1 帧缓冲设备

帧缓冲为Linux 2.2.XX以上版本内核中的一种驱动程序接口。该接口采用mmap系统调用，将显示设备抽象为帧缓冲区，允许上层应用程序在图形模式下直接对显示缓冲区进行读写和I/O控制操作。帧缓冲设备属于字符设备，采用“文件层-驱动层”的接口方式。

5.2 LCD驱动设计

TFT LCD驱动程序设计的主要工作包括：初始化S3C2440A 的LCD控制器LCDCON1～5，通过写寄存器设置显示模式和颜色数，然后分配LCD显示缓冲区。根据TMT035DNAFWU1接口时序及显示要求，屏幕显示分辨率Horizontal display size=320，Vertical display size=240，VCLK=6.4 MHz，而HCLK=133 MHz，故CLKVAL=9。缓冲区大小为：点阵行数×点阵列数×用于表示一个像素的比特数/8。缓冲区通常分配在大容量的片外SDRAM 中，起始地址保存在LCD控制寄存器中，需要分配的显示缓冲区为150 kB。最后是初始化一个fb_info结构，填充其中的成员变量，并调用fbmem.C里的register_framebuffer(struct fb_info *fb info)将fb_info登记入内核。

5.3 RGB接口显示参数调整

S3C2440A 的LCD 控制寄存器主要有：LCDCON1～5。LCDCON1可以对LCD的类型、数据位数、是否需要VDEN输出及DCLK进行设置;LCDCON2主要对VBPD、VFPD、VSPW进行设置;LCDCON3及LCDCON4对HBPD、HFPD、HSPW 进行设置;LCDCON5可以对DCLK、HSYNC、VSYNC 的极性做设置。图4为RGB接口显示工作原理示意图，各个参数在实际显示中的作用效果见图4所示。

图4 RGB接口显示工作原理

图4中，最终显示区域(DISPLAY AREA)是由像素时钟信号(DCLK)、行同步信号(HSYNC)、帧同步信号(VSYNc)、数据使能信号(VDEN/ENABLE)共同作用的结果，其大小及位置由各参数实际配置来确定，其中HSPW、HBPD及HFPD确定显示区域的行有效数据信息，VSPW、VBPD和VFPD确定显示区域中帧有效数据信息。

基于Linux下驱动显示程序，以下为调试成功的部分源代码：

/******s3c2440fb.c******/

#define H_SW 35;

#define H_FP 15;

#define H_BP 30;

#define V_SW 5;

#define V_FP 5;

#define V_BP 10;

……

static struct s3c2440fb_mach_info xxx_stn_info __initdata={

pixclock:PIXEL_CLOC, hpp: PIXEL_BPP,

xres:H_RESOLUTION, yres: V_RESOLUTION,

hsync_len: H_SW, vsync_len : V_SW,

left_margin: H_BP, upper_margin:V_BP,

right_margin:H_FP, lower_margin:V_FP,

sync:0, cmap_static:1,

reg:{

lcdcon1: LCD1_BPP_16T | LCD1_PNR_TFT | LCD1_CLKVAL(12),

lcdcon2: LCD2_VBPD(V_BP) | LCD2_VFPD(V_FP) | LCD2_VSPW(V_SW),

lcdcon3: LCD3_HBPD(H_BP) | LCD3_HFPD(H_FP),

lcdcon4: LCD4_HSPW(H_SW),

lcdcon5: LCD5_FRM565 | LCD5_INVVLINE | LCD5_INVVFRAME | LCD5_HWSWP | LCD5_PWREN,

};

在实际的驱动程序编写过程中，不同的TFTLCD模组的参数会有所不同，因此需要根据实际数据的有效位置进行相关的参数调整。图5为RGB接口参数配置调整前后的系统显示对比效果图。如果软件初始化设置中，未能正确地分配HSPW、HBPD和HFPD，行有效数据的位置会发生相应的错位，表现在实际显示中为显示图像的整体左右偏移，如图5(a)所示，液晶显示器显示画面向左偏移。同理，未能正确地配置VSPW、VBPD和VFPD，帧数据中有效数据的位置会发生相应的错位，表现在实际显示中为显示图像的上下偏移。

5.4 触摸屏驱动设计

设置触摸屏接口为等待中断模式(INT_TC中断)，如果中断发生，立即激活相应的AD转换。转换模式一般选择分离的X/Y轴坐标转换模式或者自动(连续的)X/Y轴坐标转换模式来获取触摸点的X/Y坐标。在得到触摸点的X/Y轴坐标值后，返回到等待中断模式。触摸屏的驱动流程如图6。

图6 触摸屏控制流程图

触摸屏设备在Linux系统中也被定义为一个字符设备，需要对触摸屏设备驱动程序中的全局变量struct TS_DEV进行设置，该变量用来保存触摸屏的相关参数：等待处理的消息队列、当前采样数据、上一次采样数据等信息，变量定义如下：

typedef struct{

unsigned int penStatus;

/* PEN_UP，PEN_DOWN，PEN_SAMPLE */

TS_RET buf[MAX_TS_BUF];

/*环形缓冲区*/

unsigned int head,tail;

/* 环形缓冲区的头、尾 */

wait_queue_head_t wq;

spinlock_t lock;

}TS_DEV ;

根据触摸屏对应TFT LCD的分辨率大小，对环形缓冲区的大小进行初始化配置。

6 结论

分析了RGB接口的TFT LCD模组接口工作时序，以ARM920T内核的S3C2440A处理器为核心，加外围电路构建了相应的驱动电路，完成Linux显示驱动程序开发，实现了系统清晰稳定的显示。带触摸屏的TFT LCD模组驱动电路设计及显示效果调节方法为各种手持数码电子产品、导航仪等嵌入式系统设计提供了一套完整的解决方案。

作者：纪宁宁，孙灵燕

来源：[http://www.jdzj.com]机电之家·机电行业电子商务平台！

基于S3C2440A的TFT LCD驱动电路接口设计

Jenny / 2009-07-21

本文基于S3C2440A嵌入式系统，以TMT035DNAFWU1为显示设备，探讨TFT LCD驱动电路的设计及其在Linux下驱动显示效果的调试。该带触摸屏的TFT LCD模组驱动电路设计及显示效果调节方法将为各种手持数码电子产品、导航仪等嵌入式系统设计提供了一套完整的解决方案。

　　一、TFT LCD接口时序

　　TMT035DNAFWU1的显示分辨率为320×240，采用24位数字RGB接口，可以显示16.7 M颜色。

　　图1为TMT035DNAFWU1模组RGB接口时序示意图。

　　图1 RGB接口时序图

　　二、S3C2440A LCD控制器介绍

　　RGB2

　　图2 S3C2440A LCD控制器框图

　　1、控制总框图

　　2、TFT控制器介绍

　　通过对REGBANK 寄存器组中的LCDCON1/2/3/4/5进行配置，TIMEGEN产生可编程控制信号来支持不同类型的LCD驱动器。

　　VSYNC和HSYNC脉冲与LCDCON2/3的HOZVAL和LINEVAL设置相关，HOZVAL和LINEVAL的值由LCD屏的分辨率决定，如下公式：

　　HOZVAL=(Horizontal display size)-1 (1)

　　LINEVAL=(Vertical display size)-1 (2)

　　VCLK的频率取决于LCDCON1中CLKVAL的设置，在LCDCON1中配置，VCLK和CLKVAL的关系如下(CLKVAL的最小值是0)：

　　VCLK(Hz)=HCLK/[(CLKVAL+1)×2] (3)

　　HCLK为S3C2440A 中PLL时钟发生器产生的时钟信号。

　　VSYNC的频率即为帧频，它与LCDCON1/2/3/4均有关，计算公式如下：

　　Frame Rate=1/{[(VSPW+1)+(VBPD+1)+(LINEVAL+1)+(VFPD+1)1×[(HSPW+1)+(HBPD+1)+(HFPD+1)+(HOZVAL+1)]×[2×(CLKVAL+1)/(HCLK)]} (4)

　　公式(1)～(4)各参数数值的设置方法在§5.2中给出。

　　三、驱动电路设计

　　RGB3

　　图3 TFT LCD显示接口电路设计

　　四、 Linux下驱动程序软件设计

　　1、帧缓冲设备

　　2、 LCD驱动设计

　　缓冲区通常分配在大容量的片外SDRAM 中，起始地址保存在LCD控制寄存器中，需要分配的显示缓冲区为150 kB。最后是初始化一个fb_info结构，填充其中的成员变量，并调用fbmem.C里的register_framebuffer(struct fb_info *fb info)将fb_info登记入内核。

　　3、RGB接口显示参数调整

　　RGB4

　　图4 RGB接口显示工作原理

　　基于Linux下驱动显示程序，以下为调试成功的部分源代码：

　　/******s3c2440fb.c******/

　　#define H_SW 35;

　　#define H_FP 15;

　　#define H_BP 30;

　　#define V_SW 5;

　　#define V_FP 5;

　　#define V_BP 10;

　　……

　　static struct s3c2440fb_mach_info xxx_stn_info __initdata={

　　pixclock:PIXEL_CLOC, hpp: PIXEL_BPP,

　　xres:H_RESOLUTION, yres: V_RESOLUTION,

　　hsync_len: H_SW, vsync_len : V_SW,

　　left_margin: H_BP, upper_margin:V_BP,

　　right_margin:H_FP, lower_margin:V_FP,

　　sync:0, cmap_static:1,

　　reg:{

　　lcdcon1: LCD1_BPP_16T | LCD1_PNR_TFT | LCD1_CLKVAL(12),

　　lcdcon2: LCD2_VBPD(V_BP) | LCD2_VFPD(V_FP) | LCD2_VSPW(V_SW),

　　lcdcon3: LCD3_HBPD(H_BP) | LCD3_HFPD(H_FP),

　　lcdcon4: LCD4_HSPW(H_SW),

　　lcdcon5: LCD5_FRM565 | LCD5_INVVLINE | LCD5_INVVFRAME | LCD5_HWSWP | LCD5_PWREN,

　　};

　　4、触摸屏驱动设计

　　RGB5

　　图6 触摸屏控制流程图

　　typedef struct{

　　unsigned int penStatus;

　　/* PEN_UP，PEN_DOWN，PEN_SAMPLE */

　　TS_RET buf[MAX_TS_BUF];

　　/*环形缓冲区*/

　　unsigned int head,tail;

　　/* 环形缓冲区的头、尾 */

　　wait_queue_head_t wq;

　　spinlock_t lock;

　　}TS_DEV ;

　　根据触摸屏对应TFT LCD的分辨率大小，对环形缓冲区的大小进行初始化配置。

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基于三星S3C2440A的Micro2440视觉处理平台的构建

时间：2010-04-13 11:43:38 来源：电子技术应用作者：李红岩邱联奎

嵌入式机器人系统通常需要高速、功能接口丰富的处理器系统，而最新的Micro2440开发板采用了三星S3C2440A处理器，该处理器基于ARM920T内核，工作频率400 MHz，0.13 μm的工艺制造,具有高性价比、低功耗、高性能的特点[1],同时内部集成了LCD、CMOS摄像头等接口模块，能够高速快捷地完成视频信号处理，而且丰富的外围接口提供了系统良好的扩展特性。另外Micro2440核心板可以与底板分离单独运行，为进一步缩小体积预留了空间。无论是基于图像的处理还是视频流的处理，首先都需要完成视觉平台的构建，本文在Micro2440开发板的基础上实现了视觉处理平台，完成了图像、视频的处理和显示功能，并提出了基于颜色通道的背景差分法，完成目标物体中心的实时检测。
1 系统整体流程
该平台设计首先完成了基本的硬件初始化，而CMOS摄像头驱动以及相应的图像处理作为一个单独的模块进行加载运行。该嵌入式系统的加载启动任务是由BootLoader（BootLoader是嵌入式系统加电后运行的第一段程序）来完成的。BootLoader分为两个阶段：第一阶段通常由汇编语言实现完成部分硬件的初始化，创建C语言运行环境；第二阶段继续进行初始化完成MMU、LCD显示等设置。在系统完成基本硬件的初始化工作后，便可以启动摄像头进行图像、视频的采集处理，系统结构如图1所示。

BootLoader的第一阶段启动的流程依次为：ARM启动或重启→设置中断向量→禁止看门狗、中断→设置时钟→Sdram初始化→复制RO/RW段到Sdram→ZI段清零→堆栈初始化→跳转到main函数。第二阶段则完成了以下操作：main函数→端口初始化→设置中断请求→设置主频→串口初始化→设置MMU→打开Cache→LCD初始化。ARM系统MMU的设计为了便于实现，采用了2段式的虚拟地址分配方式，每个页（Section）的大小设置为1MB;同时为了减少对S3C2440地址的修改，采用了虚拟地址与物理地址相同的地址分配方式。
2 LCD设计
Micro2440开发板配有240×320/NEC3.5英寸T- FT真彩液晶屏，正确设置后能够显示清晰的图像、视频。S3C2440A的LCD控制器支持的屏幕大小包括480×640、240×320以及160×160等尺寸，能够产生VFRAME、VLINE、VCLK、VM等控制信号。这些控制信号的使用需要配置S3C2440A的C端口为LCD控制。同时LCD的数据线VD[0]~ VD[7]也由C端口控制，VD[8]~VD[23]则由D端口控制，需要设置做为LCD数据线。由于使用的是TFT真彩液晶屏，需要把LCD控制寄存器设置为TFT模式，这里设置为TFT的16BPP（Bits Per Pixel）模式；同时还需要对LCDCON5进一步设置为5:6:5或5:5:5:1格式，这里设置RGB格式为5:6:5格式，此信号在OV9650传输如图2所示[2]。以便和摄像头的视频输出格式相一致，否则需要进行格式的转化。在设置完帧缓存地址后，写入数据，便可以实现图像的显示，格式转换过程如图3所示。

3 摄像头驱动设计
Micro2440开发板的配套摄像头型号为OV9650，该摄像头具有130万像素，输出视频格式为YCbCr格式，同时S3C2440A的CAMIF(Camera Interface) 提供了ITU-R BT.601/656 8位标准输入的支持[3]，最大可采样4 096×4 096像素的图像[4],在Preview模式下支持输出RGB 16/24 bit格式，这对于数字图像的处理带来了便利条件。S3C2440A的CAMIF与OV9650的连接如图4所示。

OV9650驱动流程如下：设置Camera全局控制寄存器，并复位→配置S3C2440A的J端口→使能OV9650的Normal模式→设置接口时钟→通过I²CSCL，I²C-SDA与SID_C, SID_D信号建立S3C2440A与OV9650的通信→设置OV9650的寄存器组→初始化3C2440A摄像头接口，包括捕获图像的宽、高、偏移、输入格式、输出格式、缓冲区地址等→将OV9650将LCD缓冲区地址更改到Camera的缓冲区地址，以显示Camera图像→清除中断→设置中断处理函数→开始捕获图像。
其中，OV9650与S3C2440A的通信采用了两线制的SCCB (Serial Camera Control Bus) [5]，通过该接口可实现各种图像增强和控制功能，如自动曝光、自动增益、自动白平衡控制等，以及控制图像色彩、饱和度、锐化、镜头校准等[6]。S3C2440A控制端口产生SCCB的启动、停止等控制信号，SCCB 协议中开始条件定义为:在SID_C 为高电平时, SID_D出现一个下降沿,则SCCB开始传输;停止条件定义为:在SID_C为高电平时, SID_D出现一个上升沿,则SCCB停止传输；在数据传输时,SID_C为高电平时,需要SID_D上的数据的稳定,以便传输，如图5所示。

以写一位数据传输为例，基本流程为：将数据放在SID_D上→启动SID_C进行传输→延时传输后停止SID_C；同理，传输8位数据则需循环8次。类似地，读取时基本流程为：启动SID_C→读取SID_D→停止SID_C。一个完整的数据传输的写周期顺序为：写从设备的ID→写设备寄存器的地址→将此寄存器中写入数据。

4 图像处理设计
在获得摄像头采集的图像后，常常需要对捕获的图像进行处理，并把处理的结果实时地显示出来。本文通过设计在帧中断处理函数中进行图像处理，可以很好地进行处理后图像的动态显示。此时需要将OV9650获得的图像的buffer地址设置到一临时空间中，完成处理后再送入LCD的buffer地址中进行显示；否则，Camera和图像处理函数同时写LCD的buffer地址，将出现LCD显示不正确的情况。图像处理流程如图6所示。

5 图像获取结果
图7分别是在室内环境下，桌面上一个普通乒乓球在摄像头视频显示的结果(左)和在动态处理后摄像头视频显示(右)的截图，其中视频的下方同时显示了一横条图片。图像处理函数完成了视频在绿色通道中的同步显示。经验证，图像处理的结果良好，色彩正常，并且无明显滞后等异常现象。

6 运动目标检测
获取OV9650图像后，在此系统平台上完成了对运动物体的目标检测，取得了良好效果。常用的运动目标检测方法有:光流法、帧差分法以及背景差分法[7]。光流法大多计算复杂，占用CPU时间较多；帧差分法常常检测目标不够完整；因而针对嵌入式平台采用了运算速度较快的背景差分法。实验首先采用了基于灰度图像的背景差分法，但效果不够理想:设f(i,j)为一帧视频图像序列；R_f、G_f、B_f为其中的任一像素的红绿蓝分量，i，j为像素的横坐标和纵坐标。B(i,j)为背景图像序列，同样地，R_B、G_B、BB为其中的红绿蓝分量，依据以下公式计算灰度值(类似黑白摄像头获得的灰度值):

背景差为: f_B(i,j)=f(i,j)-B(i,j)。此系统中RGB格式为5:6:5格式，红绿蓝分量均取5位，绿色分量舍弃了最低位。获得的差分图像分别以红色显示和二值化获得的结果如图8所示。

如图8(右)所示，由于灰度图像的背景差分法获得的像素值普遍较低，因而屏幕亮度较暗，在室内光线中LCD屏幕显示很不清晰；图8(左)为进行二值化后背景差分法的图像，也仅能够得到小球的部分区域，效果不够理想。于是本文针对于彩色图像提出了基于颜色通道的背景差分法，可以获得理想的效果。设P为颜色通道(这里红色通道取值为0xF800)，则基于颜色通道的背景差分法用如下公式计算:

背景差为: f_B(i,j)=f(i,j)-B(i,j)。若取阀值T则：f_B(i,j)=fB(i,j)-T。获得的差分图像分别在红色通道中显示和二值化所得的结果如图9所示。可见图9左图二值化后可获得乒乓球的圆形轮廓，十分清晰；而且在红色通道中的图像显示轮廓明亮，说明数值强度大抗干扰能力强。在获得图像后并自动计算出形心位置，在横轴和纵轴以白色直线显示中心位置，在以240×320分辨率输出时,平均速率达30帧/s，实现了对运动目标中心的实时检测，如图9右图所示。实验结果表明, 此基于Micro2440的视觉处理平台上能够很好地进行图像及视频的显示及处理。

本文基于Micro2440的视觉处理平台具有以下特点: (1)Micro2440平台提供了丰富的外围接口，方便功能扩展,S3C2440A自带有CAMIF(Camera Inter-face) 模块，无需接口转化电路，核心板与底板分离可以进一步缩小体积;(2)CPU工作频率 400 MHz，处理速度较快，OV9650高达130万像素，分辨率高。
在每完成一帧的视频采集后，能够及时地进行图像处理，并且图像处理的结果能够在LCD上同步显示；同时轻松转换便可以方便地得到标准24位BMP图像，为进一步数字图像处理提供了良好的平台。

模组LCD控制器-S3C2440A驱动RGB接口TFT LCD的研究

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TMT035DNAFWU1的显示分辨率为320×240，采用24位数字RGB接口，可以显示16.7 M颜色。

RGB接口是为TFT LCD模组提供高品质显示而设计的接口，该接口可以高速、低功耗地完成动画显示，其中包含4个重要的控制信号VSYNC、HSYNC、DCLK 和VDEN，分别用于帧、行、像素的数据传输。

图1为TMT035DNAFWU1模组RGB接口时序示意图。

图1 RGB接口时序图

3 S3C2440A LCD控制器介绍

S3C2440A 内置的LCD控制器能将显示在LCD上的数据从系统内部的数据缓冲区通过逻辑单元传送到外部的LCD驱动器中。它可以支持不同分辨率的显示，如：640×480、320×240等，最大可支持24位数据的16.7 M 彩色TFT模块，其控制器框图如图2所示。

图2 S3C2440A LCD控制器框图

3.1 控制总框图

LCD控制器主要由REGBANK、LCDCDMA两大部分组成，用于产生必要的控制信号和传输数据信号，如图2所示。REGBANK有17个可编程寄存器组和256×16的调色板存储器，用来设定LCD控制器。LCDCDMA 是一个专用的DMA(Direct Memory Access)，自动从帧存储器传输视频数据到LCD控制器，视频数据可以不经CPU处理直接显示在屏上。TIMEGEN 由可编程逻辑器件组成，产生VFRAME/VSYNC、VLINE/HSYNC、VCLK/DCLK、VM/VDEN信号等，以支持不同的LCD驱动器的接口时序和速率。LPC3600与LCC3600是专用LCD控制器，在此不做详细介绍。

3.2 TFT控制器介绍

通过对REGBANK 寄存器组中的LCDCON1/2/3/4/5进行配置，TIMEGEN产生可编程控制信号来支持不同类型的LCD驱动器。

VSYNC和HSYNC脉冲与LCDCON2/3的HOZVAL和LINEVAL设置相关，HOZVAL和LINEVAL的值由LCD屏的分辨率决定，如下公式：

HOZVAL=(Horizontal display size)-1 (1)

LINEVAL=(Vertical display size)-1 (2)

VCLK的频率取决于LCDCON1中CLKVAL的设置，在LCDCON1中配置，VCLK和CLKVAL的关系如下(CLKVAL的最小值是0)：

VCLK(Hz)=HCLK/ (3)

HCLK为S3C2440A 中PLL时钟发生器产生的时钟信号。

VSYNC的频率即为帧频，它与LCDCON1/2/3/4均有关，计算公式如下：

Frame Rate=1/{×} (4)

公式(1)～(4)各参数数值的设置方法在§5.2中给出。

4 驱动电路设计

除数据传输信号接口外，TFT LCD模组的驱动电路还包括提供给模组的电源电路、VGL、VGH、VCOM 电压电路等。根据TFT LCD模组的接口和S3C2440A 内嵌的控制器输出管脚，完成LCD显示的控制线路设计。电路接口设计如图3所示。

图3 TFT LCD显示接口电路设计

VCOM 电压信号由TFT LCD模组上SOURCEDRIVER IC输出的POL信号提供。POL信号经过VCOM BUFFER电路，产生VCOM电压信号提供给TFT LCD模组。TFT LCD模组采用行翻转方式驱动，设计的VCOM BUFFER 电路能够完成VCOM电压的交流电压成分和直流电压成分的调节。通过调节VCOM BUFFER电路，使VCOM 中心点电压及其幅值达到应用的要求，有效地消除TFT LCD显示闪烁问题并改善显示质量。