基于S3C2410驱动TFT-LCD的研究
高见芳
（湖南科技职业学院电子信息程与技术系 长沙 410118）
摘要：介绍三星公司基于ARM920T内核的RSIC微处理器S3C2410，详细分析LCD功能块框图、内部结构和控制器流程及其设置，如何对TFT-LCD的操作，并对CJM10C0101内部结构和逻辑时序图进行分析。然后设计S3C2410与CJM10C0101硬件接口电路引脚接口的联接，最后，在此基础上介绍了相关的驱动程序的开发步骤流程，并通过实验进行测试，达到了预期的效果。
关键字：S3C2410，TFT-LCD，CJM10M0101
Based on S3C2410 driver of TFT-LCD
Gao-jianfang
(Hunan Vocational College of Electronics and Information Science and Technology, Changsha 410118)
Abstract: The Samsung ARM920T core RSIC-based microprocessor S3C2410, detailed analysis of the LCD function block diagram, the internal structure and control processes and their settings, how to TFT-LCD operation, and CJM10C0101 internal structure and logic timing diagram analysis. And then design the hardware interface circuit S3C2410 and CJM10C0101 pin interface connection, finally, on this basis describes the development of driver-related process steps, and tested by experiment, to achieve the desired results.
Keywords: S3C2410, TFT-LCD, CJM10M0101
1 引言
随着科技的发展,ARM在社会各个方面的应用越来越广。S3C2410是三星公司生产的基于ARM920T内核的RISC微处理器,主频可达203MHz,适用于无线设备、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高端打印机、数字照相机和数字摄像机等领域。其中,集成的LCD控制器具有通用性,可与大多数的LCD显示模块接口。CJM10C0101是一种用非晶硅TFT作为开关器件的有源矩阵液晶显示器，该模块包括TFT-LCD显示面板，一个驱动电路和背光系统，其接口为TTL电平。分辨率为640×480像素，最多可显示262,144与真正的6位选择的颜色。6个方向是最佳的观赏角度。
以S3C2410为核心,USB、UART、LCD等作为输入输出设备,FLASH和SDRAM作存储器,加上固化在FLASH里面的嵌入式LINUX组成的嵌入式系统中,以TFT-LCD作显示输出,重点研究设计了驱动CJM10C0101型TFT-LCD的硬件电路与显示驱动程序的开发。
2 、S3C2410 LCD控制器介绍
LCD控制器可以通过编程对支持不同的LCD显示屏，如数据总线的宽度、接口时序和刷新频率等，其主要作用是将定位于系统存储器的显示缓冲区的LCD图像数据传送到外部LCD驱动器
2.1 LCD功能块框图
图1 LCD功能块框图
图1 所示的左边方框部分在S3C2410内部，右边是控制接口信号,与TFT-LCD连接，主要是VFRAME、VLINE、VCLK、VM和VD[0：23]等信号。
VFRAME/VSYNC/STV：LCD控制器和LCD驱动之间的帧同步信号；LCD控制器在一个完整帧显示后发出ＶＦＲＡＭＥ信号，开始显示下一帧。
VLINE/HSYNC/CPV：LCD控制器和LCD驱动之间的同步脉冲信号；LCD控制器在一整行数据全部传输到LCD驱动器后，插入一个VLINE信号。
VCLK：LCD控制器和LCD驱动之间像素时钟信号；LCD控制器在VCLK的上升沿发送数据，LCD驱动器在VCLK下降沿采样数据。
VM：LCD驱动器所使用的交流信号；V信号用于打开或关闭像素的行和列电压的极性，从而控制像素点的显示和熄灭。
VD[0：23]：LCD像素数据输出，通常我们说的RGB信号线。
2.2 LCD相关寄存器
LCD 控制器的相关寄存器共有16个，其中5个LCD控制寄存器、2个帧缓存器开始地址寄存器、实际屏地址设置寄存器、3个查表寄存器和中断寄存器等等。
2.3 控制流程
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DMA,自动从帧存储器传输视频数据到LCD控制器,用这个特殊的DMA,视频数据可不经过CPU干涉就显示在屏幕上。VIDPRCS接受从LCDCDMA来的视频数据并在将其改变到合适数据格式后经VD[23:0]将之送到LCD驱动器。TIMEGEN由可编程逻辑组成,以支持不同LCD驱动器的接口时序和速率的不同要求。TIMEGEN产生VFRAME、VLINE、VCLK、VM信号等。数据流描述如下:FIFO存储器位于LCDCDMA。当FIFO空或部分空时,LCDCDMA要求从基于突发传输模式的帧存储器中取来数据,存入要显示的图像数据,而这个帧存储器是LCD控制器在RAM中开辟的一片缓冲区。当这个传输请求被存储控制器中的总线仲裁器接收到后,从系统存储器到内部FIFO就会成功传输4个字。FIFO的总大小是28个字,其中低位FIFOL是12个字,高位FIFOH是16个字。S3C2410有两个FIFO来支持双扫描显示模式。在单扫描模式下,只使用一个FIFO(FIFOH)。
2.4 TFT控制器操作
S3C2410支持STN-LCD和TFT-LCD两种显示屏,这里只介绍其对TFT-LCD的控制。TIMEGEN产生LCD驱动器的控制信号,如VSYNC、HSYNC、VCLK、VDEN和LEND信号。VSYNC和HSYNC脉冲的产生依赖于LCDCON2-3寄存器的HOZVAL域和LINEVAL域的设置。
HOZVAL和LINEVAL的大小通过下面的等式由LCD屏的尺寸来决定：
HOZVAL={水平显示尺寸}-1 (1)
LINEVAL={垂直显示尺寸}-1 (2)
VCLK信号的频率取决于LCDCON1寄存器中的CLKVAL。VCLK和CLKVAL的关系如下,其中CLKVAL的最小值是0:
VCLK(Hz)=HCLK/[(CLKVAL+1)×2] (3)
帧频率是VSYNC信号的频率,它与LCDCON1和LCDCON1-4寄存器的VSYNC、VBPD、VFPD、LINEVAL、HSYNC、HBPD、HFPD、HOZVAL和CLKVAL都有关系。大部分LCD驱动器都需要合适的帧频率,帧频率计算公式如下：
Frame Rate=1/{[(VSPW+1)+(VBPD+1)+(LINEVAL+1)+(VFPD+1)]×[(HSPW+1)+
(HBPD+1)+(HFPD+1)+(HOZVAL+1)]×[2×(CLKVAL+1)/(HCLK)]} (4)
3 CJM10C0101的内部结构和逻辑时序图
3．1 CJM10C0101的内部结构
图2 CJM10C010内部结构框图
CN1是与S3C2410的接口，分为2路，一路是通过DC/DC转换电路给LCD供电，触摸屏的X和Y轴供电；另一路是数据信号模块和XY轴信号。CN2、CN3为背光接口。
CJM10C010时序分为垂直显示时序和水平显示时序，都包括3个信号：NCLK时钟信号、ENAB复合同步信号、R0-R5、G0-G5、B0-B5三基色信号。
图3 CJM10C010时序图
图4 时钟信号和数字信号的电平
图4 所示的电平为TTL电平，高电平≥3.5V以上,低电平≤1.5V,所以S3C2410不需要逻辑电平转换电路。
4 硬件驱动电路组成
硬件驱动电路由4片74LVC4245组成，74LVC4245与CJM10C0101的共有31根线，其中18根为视频数据线,1根复合同步信号线，1根据时钟线、9根据GND线和2根VDD电源线，具体联接如图5所示。
图5 S3C2410与CJM10C010接线图
5 驱动程序的开发
5．1 LCD初始化过程
LCD的数据据和控制端口初始化，同时对LCD接口的多个引脚进行属性设置，以实现引脚的复用。
5．2 LCD功能模块初始化
配置LCD控制寄存器和相关的寄存器。
5．3 LCD背光控制
通过GPBI_PWM接口，S3C2410经过I/O口对背光控制。
5．4 LCD显示控制
它包括LCD清屏模块，颜色填满模块，按任意键显示模块，显示图片模块等四个模块组成。
6 结果
经过硬件电路的调试修改,在S3C2410的输出脚VCLK和VM脚成功得到了CJM10C0101所需的时钟信号和复合控制信号。在软件方面修改了S3C2410的驱动程序,经编译后再重新写到Flash中,重启后能正确显示的启动画面,并且画面清晰稳定,达到了预期的效果。
参考文献:
[1] S3C2410中文手册 [Z].1995。
[2] CJM10C0101手册[Z].1999
[3]王黎明，陈双桥，史毓达等 ARM9嵌入式系统开发与实践[M].北京航空航天大学出版社,2008
作者简介；高见芳，（1975—），男，（汉）湖南郴州人，讲师，硕士研究生，研究方向嵌入式技术方向
湖南省长沙市湖南科技职业学院（暮云校区）电子信息工程与技术系 邮编：410118
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