LCD和LCD控制器

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一、LCD显示器

1、LCD简介

LCD(Liquid Crystal Display)，即液晶显示器，是一种采用液晶控制透光度技术来实现色彩的显示器，TFT(Thin Film

Transistor，薄膜晶体管)是目前最为主流的液晶显示类型；

2、LCD的接口
CPU或显卡发出的图像数据是TTL信号(0—5V，0—3.3V，0—2.5V，或0—1.8V)，LCD本身接收的也是TTL信号。但是TTL信

号在高速率的长距离传输时性能不佳，抗干扰能力也较差，后来提出了多种接口，它们实际上只是将CPU或显卡发出的TTL信号编

码成各种信号以便传输，LCD将接收到的信号进行解码得到TTL信号；
市场上大多LCD都采用模拟信号接口，LCD需要先通过ADC将模拟信号转换为数字信号才能显示；

对于TFTLCD，其主要信号如下：
VSYNC——垂直同步信号
HSYNC——水平同步信号
HCLK——像素时钟信号
LEND——行结束信号
PWREN——电源开关信号

二、S3C2410 LCD控制器介绍
1、S3C2410 LCD控制器用来向LCD传输图像数据，提供必要的控制信号，支持TFTLCD，其特性如下：
（1）支持单色、4级灰度、16级灰度、256色的调色板显示模式；
（2）支持64K和16M色非调色板显示模式；
（3）支持分辨率为640*480、320*240及其他多种规格的LCD；
（4）虚拟屏幕最大可达4MB；

2、S3C2410 LCD控制器的内部结构
（1）REGBANK：LCD控制器的寄存器组，含17个寄存器及一块256*16的调色板内存；
（2）LCDCDMA：LCD控制器专用的DMA信道，可以自动地从系统总线上取到图像数据，这使得显示图像时不需要CPU的干涉；
（3）VIDPRCS：将LCDCDMA中的数据组合成特定的格式，然后从VD【23:0】发送给LCD屏；
（4）TIMEGEN：负责产生LCD屏所需要的控制时序，例如VSYNC、HSYNC、VCLK、VDEN等，然后从VIDEO MUX送给LCD屏；
（5）LCDCDMA有两个FIFO：FIFOH容量为16个字(64字节)，FIFOL容量为12个字(48个字节)，当FIFO为空或者其中的数据已经减少到设定的阀值时，LCDCDMA自动地发起DMA传输从内存中获得图像数据；

三、显示器上数据的组织格式：
1、一幅图像称为一帧(frame)
2、每帧由多行组成
3、每行由多个像素组成
4、每个像素的颜色使用若干位的数据来表示
对于单色显示器，每个像素使用1位来表示，称为1bpp；
对于256色显示器，每个像素使用8位来表示，称为8bpp

5、显示器从屏幕的左上方开始，一行一行地取得每个像素的数据并显示出来，当显示到一行的最右边时，跳到下一行的最左边开始显示下一行；
6、当显示完所有行后，跳到左上方开始下一帧；
7、使用HSYNC、VSYNC信号来控制扫描路线的跳转
每个VSYNC信号表示一帧数据的开始
每个HSYNC信号表示一行数据的开始
每个VCLK信号表示正在传输一个像素的数据

8、VSYNC信号出现的频率表示一秒钟内能显示多少帧图像，称为“显示器的频率”；
9、有效数据的行数、列数，即分辨率，它与VSYNC、HSYNC信号之间的“距离”等都是可以设置的；

四、TFT LCD 的操作时序

1、帧的传输过程

【1】VSYNC信号有效时，表示一帧数据的开始， 信号宽度为 （VSPW + 1）个HSYNC信号周期，即（VSPW + 1）个无效行；

【2】VSYNC信号脉冲之后，总共还要经过（VBPD + 1）个HSYNC信号周期，有效的行数据才出现；

所以，在VSYNC信号有效之后，还要经过（VSPW + 1 + VBPD + 1）个无效的行；

【3】随即发出（LINEVAL + 1）行的有效数据；

【4】最后是（VFPD + 1）个无效的行；

这样就结束了一帧的数据传输，紧接着就是下一个帧的数据了；

2、行中像素数据的传输过程

【1】HSYNC信号有效时，表示一行数据的开始，信号宽度为（HSPW + 1）个VCLK信号周期，即（HSPW + 1）个无效像素；

【2】HSYNC信号脉冲之后，还要经过（HBPD + 1）个VCLK信号周期，有效的像素数据才出现；

【3】随后发出（HOZVAL + 1）个像素的有效数据；

【4】最后是（HFPD + 1）个无效的像素；

这样就结束了一行的数据传输，紧接着就是下一行的数据了；

3、VCLK作为时序图的基准信号，它的频率计算可以如下计算：

VCLK（Hz） = HCLK / [ （CLKVAL + 1） * 2]

4、将VSYNC、HSYNC、VCLK等信号的时间参数设置好之后，并将帧内存的地址告诉LCD控制器，它即可自动地发起DMA传输从帧内存中得到图像数据，最终在上述信号的控制下出现在数据总线VD【23：0】上；

用户只需要把要显示的图像数据写入帧内存中。

五、颜色组成

1、显示器上每个像素的颜色由3部分组成： 红、蓝、绿

这三者的混合几乎可以表示人眼所能识别的所有颜色；

可以根据颜色的浓烈程度将三原色都分为256个等级（0—255）；

使用255级的红色，255级的蓝色、255级的绿色组合成白色；

使用0级的红色、0级的蓝色、0级的绿色组合成黑色；

2、LCD控制器支持单色、4级灰度、6级灰度、256色的调色板显示模式；

64K、16M的非调色板显示模式；

【1】16M（24BPP）色的显示模式

用24位的数据来表示一个像素的颜色，每种颜色使用8位

LCD控制器从内存中获得某个像素的24为颜色值后，直接通过VD【24：0】数据线发送给LCD；

在内存中，使用4个字节（32位）来表示一个像素，其中的3个字节从高到低分别表示红、绿、蓝，剩余的1个字节无效；

用最低字节还是最高字节无效，这是可以选择的；

【2】64K（16BPP）色的显示模式

用16位的数据来表示一个像素的颜色；

格式又分为两种：

5：6：5 ——使用5位来表示红色，6位表示绿色，5位表示蓝色 ；

5：5：5：1——分别使用5位来表示红、绿、蓝，最后一位表示透明度；

一个四字节可以表示两个16BPP的像素，使用高2字节还是低2字节来表示第一个像素，这也是可以选择的；

【3】256（8BPP）色显示模式

使用了调色板，是一块256*16的内存，使用16BPP的格式来表示8BPP显示模式下各个索引值的颜色；

使用8位的数据来表示一个像素的颜色在调色板中的索引值；

最终出现在LCD数据总线上的仍是16BPP的数据；

1个4字节可以表示4个8BPP的像素，字节与像素的对应顺序是可以选择的；