lcd液晶显示原理

一、LCD控制原理
S5PV210处理器中自带LCD控制器，控制LCD的显示，把 LCD 图像数据从一个位于系统内存的 video buffer 传送到一个外部的 LCD 驱动器接口。

类型：

1、STN（超扭曲向列）,它的特点是功耗低，但亮度不足，响应时间长；（1602那种类型的）
2、TFT（薄膜晶体管）,它的特点是响应时间短，画面清晰，但功耗稍高,（自己实验用的应该是这个类型的，这个类型当作计算机液晶显示设备）。
3、LTPS（低温多晶硅），各方面性能优越，但技术要求高；

4、OLED（有机发光二极管），各方面性能优越，但技术要求高。

LCD驱动接口支持 3 种接口：

   RGB 接口：（（并行 24 位，串行 8 位）自己用的使这种）
  indirect-i80 接口
  UV 接口
SoC如何控制LCD显示原理：

       LCD驱动器：LCD驱动器一般与LCD面板集成在一起，面板需要一定的模拟电信号来控制液晶分子，LCD驱动器芯片负责给面板提供控制液晶分子的模拟电信号，驱动器的控制信号（数字信号）来自于LCD控制器的提供的接口。

　　LCD控制器：LCD控制器集成在SoC内部，它负责通过数字接口向外部的LCD驱动器提供要显示的像素数字信号。它必须按照一定的时序和LCD驱动器通信，LCD控制器受SoC控制，SoC会从内存中拿出像素数据给LCD控制器并最终传给LCD驱动器。

　　显存：SoC在内存中选一段内存，用来存放颜色数据，然后通过配置将LCD控制器和这一段内存连接起来，构成一个映射关系，一旦这个关系建立以后，LCD控制器就会自动从显存中读取像素数据传给LCD驱动器，LCD驱动器会自动的控制每个像素点的液晶分子，以形成最终的图像，建立这个映射以后就不需要SoC在来参与任何行为了。

　　总结一下：SoC控制LCD液晶显示的过程分为两个部分：

　　　　(1) SoC的LCD控制器引出一定的引脚与LCD驱动器连接，按照标准设置一定的时序;

　　　　(2) 把LCD要显示的像素信息放入内存中，在通过设置LCD控制器中的寄存器，与LCD控制器建立映射；之后过程就是LCD控制器芯片与驱动器芯片自动完成的事情了，整个LCD图像的显示过程就是这样。

S5PV210 的 LCD 控制器支持多种颜色格式，例如

RGB （1BPP 到 24BPP）
YCbCr 4:4:4 （只有本地总线）
1：显示屏跟内存的关系。

我们都买过显卡，知道买独立显卡的好，那么为什么独显好?
独显跟集显的区别又在哪里？
独显的特点：有独立内存
   可以独立复制内容（DMA控制器）
集显的特点：跟主板共用内存
   可以独立复制内容（DMA控制器）

2：屏幕为什么能显示？（集显）
1）在初始化的时候，在内存开辟的一片空间作为显存
2）将要显示的内容写到显存上
3）lcd控制器对显存进行读取，然后写入显示屏里。
A:DMA完成显示数据的传输，不需要CPU执行COPY函数
B：LCD控制器向显示屏提供时序信号、视频数据、.....

二、LCD显示原理

如果需要显示一满屏的数据，则数据的大小：800*480*24bits
1、帧同步信号：液晶屏的刷新频率、垂直同步信号的频率、场频率
       帧同步信号=  50Hz~70Hz，典型值：60Hz
2、行同步信号的频率：一帧中有多少行？
       行同步信号的频率 = （ 480 +回扫的行数（45） ）* 帧同步信号的频率
3、像素时钟的频率：扫描像素点的频率
      像素时钟频率 = （800+一行中回扫的像素点（256））*行同步信号的频率

注意：
1、液晶屏的分频率越大，则VCLK的频率越高
2、VCLK的频率的最大上限：HCLK_DSYS=166MHz
3、思考：S5PV210最大可以接多大的液晶屏？
计算：
在800*480的LCD中，VCLK的频率值：
VCLK = （800+256）*（480+45）* 60Hz = 33.264MHz

三、LCD的描述参数（液晶屏的选型）
1、分辨率     行和列像素点的个数
2、尺寸        有效的显示区对角线的长度，单位英寸。
3、色位        一个像素点用多少位数据来描述----24bits
4、响应时间         刷新时间---->60Hz(16ms)
                            响应时间---->几ms
5、亮度        cd/m**2  --->高亮屏：600
                                          一般屏：250
6、对比度     白色的亮度/黑色的亮度。
 
7、寿命        单位：小时    5万小时
                    当液晶屏的亮度降低到出厂亮度的一半的时候，认为寿命到了。
 
8、可视角度      四个方向的可视角度是不对称的，一般有一个方向是比较差的

四、硬件的设计接口
1、S5PV210 LCD控制器的接口

看一下核心板原理图：LCD接线为24条VD数据输出线，用来传输RGB888 24位颜色数据，VCLK时钟线，HSYNC：水平同步信号线；VSYNC：垂直同步信号线，VDEN：数据使能线；

RGB接口信号：
LCD_HSYNC：    行同步信号，表示一行数据的开始，LCD控制器在整个水平线（整行）数据移入LCD驱动器后，

                           插入一个LCD_HSYNC信号；  
LCD_VSYNC：    帧同步信号，表示一帧数据的开始，LCD控制器在一个完整帧显示完成后立即插入一个LCD_VSYNC信号，

                           开始新一帧的显示；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”
LCD_VCLK：       像素时钟信号，表示正在传输一个像素的数据；
LCD_VDEN：      数据使能信号；
LCD_VD[23:0]：  LCD像素数据输出端口

五、英寸液晶屏接口  
0xffff

1-11位是功能  剩下的每八位 分别是蓝绿红

八、LCD的驱动主要做什么？
1、根据液晶屏的特定参数来设置LCD控制器（接口、bpp、......）
2、设置液晶屏的同步信号的频率（VCLK、VSYNC、HSYNC.....）
3、设置液晶屏的时序参数（帧的回扫时间、行的回扫时间、同步信号的极性.....）
4、设置显存的位置和大小

九、LCD的时序图
1、LCD控制器的输出时序

（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； 

（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；

（3）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。

2、LCD液晶屏输入时序

十、相关寄存器
寄存器：DISPLAY_CONTROL 设置为10或11；RGB模式可行即可；

VIDCON0：Video Main Control 0 Register

bit28-26视频输出格式，设为RGB模式

bit18：设置RGB数据传输方式为并行还是串行，因为有24根数据线所以为并行；

bit2选择时钟源，选HCLK 连的是HCLC_DSYS 为166MHz

bit4：开启分频；

bit13-6设置时钟大小，时钟频率要小于控制器的最大时钟，也要小于LCD驱动器的最大时钟。

bit0 bit1为使能控制信号都使能

VIDCON1寄存器 Video Main Control 1 Register

bit5 bit6设置HSYNC和VSYNC的极性，如果LCD的高低电平脉冲是相同的话，则Normal，如果极性相反则Invert。

VIDTCON0：设置时序，根据LCD数据手册中的时序来设置，结合“LCD控制器的输出时序”

 

VIDTCON1

 

VIDTCON2

 

WINCON0寄存器

bit1：使能window0 

 

bit5-2选择RGB888模式 1011

bit15：设置输出顺序为 red green blue还是 blue green red　 设置为1：BGR　设置为0：RGB

VIDOSD0A VIDOSD0B这两个寄存器是用来设置内存中window0大小；

比如设置为LCD屏幕的尺寸（即左上坐标为(0, 0) 右下坐标为(799, 479)）

VIDOSD0C也是设置内存中window0的大小

比如设置为LCD屏幕的尺寸=800*480

VIDW0xADD0Bx设置内存中window0的起始地址的

VIDW0xADD1Bx设置内存中window0的结束地址的

 

 SHODOWCON寄存器来设置虚拟windows显示的；

以下位可以分别设置哪个windows显示；

补充：看核心板、地板原理图相应引脚要设置为LCD的引脚模式，LCD背光要打开；
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作者：LouisGou 
来源：CSDN 
原文：https://blog.csdn.net/JerryGou/article/details/79952882 
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