s3c2440裸板驱动之LCD
s3c2440片上集成了LCD控制器，用于驱动外接LCD屏，LCD屏的硬件特性是固定的，LCD裸板编程重点是根据外接LCD的硬件特性和用户需求配置LCD控制器的寄存器组。而配置寄存器的重点又是理解LCD的工作时序，本文重点分析了LCD的工作时序和与时序相关的寄存器的配置，也结合代码简单介绍LCD使用思路。
LCD控制器提供了驱动外接LCD屏所需的所有控制信号,REGBANK是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，用来设置各项参数,LCDCDMA是LCD控制器专用的DMA信道，可以自动的从系统总线上取到图像数据。将相关寄存器设置好后，并将帧内存（frame memory）的地址告诉LCD控制器，它即可自动的发起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。
LCD相关名词解释：
数据传输方式有4位单扫，4位双扫，8位单扫等
单扫：从上到下，从左到右，一个一个地发送数据。
双扫：整屏分上下两部分，每一部分单扫
4位、8位：多少位表示多少根数据线，4位双扫亦是8根数据线
BPP：bit per piexl,表示每个像素使用多少位来表示其颜色。
1BPP：单色（黑白）
2BPP：4级灰度（共四种颜色）
4BPP：16级灰度（共16种颜色）
8BPP：256色
2BPP：4096色
16BPP：64k色
调色板：颜色库，一块存着RGB颜色值的内存。调色板颜色值一般为16BPP，565格式或5551格式。一般8BPP的显示模式要用到调色板，此时帧缓冲区中的数据不是像素的颜色值，而是调色板中颜色值的索引值，真正的颜色值是调色板中的颜色值。这样8BPP显示模式的像素实际是16BPP的。
TFT LCD Timing Example：
名词解释：
VSYNC：垂直同步信号
VSYNC频率：帧/秒，垂直频率或场频率，相当于显示器的频率
VDEN：数据有效使能
HSYNC：水平同步信号
VCLK：像素时钟
VD：数据信号
LEND：行结束信号（行有效数据结束信号）（这不是必须的）
VSPW (vertical sync pulse width)：表示VSYNC信号脉冲宽度值为（VSPW+1）个HSYNC信号周期。(若放在一周期最后，则可形象理解为电子枪回扫所需的时间)，即（VSPW+1）行，这（VSPW+1）行数据无效。
VBPD (vertical back porch)：表示VSYNC脉冲信号结束以后还要经过（VBPD+1）个HSYNC信号周期，有效的行数据才出现。所以，在VSYNC信号刚刚开始之后，总共要经过（VSPW+1 +VBPD+1）个无效的行，第一个有效的行才出现。
LINEVAL：表示（LINEVAL+1）个有效行。
VFPD (vertical front porch)：表示有效行结束后要经过（VFPD+1）个无效行。
HSPW (hertical sync pulse width)：概念与VSPW相似，表示HSYNC信号脉冲宽度值为（HSPW+1）个VCLKC信号周期。(若放在一HSYNC周期最后，则可形象理解为电子枪行回扫所需的时间)，即（HSPW+1）个像素，这（HSPW+1）个像素数据无效。
HBPD (hertical back porch)：表示HSYNC脉冲信号结束以后还要经过（HBPD+1）个VCLK信号周期，有效的像素数据才出现。所以，在HSYNC信号刚刚开始之后，总共要经过（HSPW+1 +HBPD+1）个无效的像素，第一个有效的像素才出现。
HOZVAL：表示一行中的（HOZVAL+1）个有效像素。
HFPD (vertical front porch)：表示有效像素结束后要经过（HFPD+1）个无效像素。
反映在屏幕上的关系示意图：
具体结合2440开发板上日立液晶模组TX09D70VM1CBA的时序图分析：
时序图原图中T5的相对长度与实际不符，我用红色部分把它投影到VSYNC周期里面，相对关系就非常清晰明了了。 
解释其中四个单词：
Vertical Sync Start：有效行开始到下一个VSYNC开始的行数
Vertical Sync end：有效行开始到下一个VSYNC结束的行数
则有 Vertical Sync end - Vertical Sync Start = 1个VSYNC信号脉冲宽度（VSPW+1 行）
Vertical Blank Time:总黑框行数，值为（VSPW+1+VBPD+1+VFPD+1)
Vertical Display End:有效行。
对于s3c2440控制器，与时序相关的要配置的项是VBPD、LINEVAL、VFPD、VSPW、HBPD、HOZVAL、HFPD。
结合8.2时序图和表8.1数据分析得：
VSPW +1= T1=1, VSPW=0
VBPD+1 = T0-T2-T1=327 - 322 - 1 = 4, VBPD =3
VFPD+1 = T2-T5= 322 -320 = 2, VFPD = 1
LINEVAL +1=T5 =320, LINEVAL = 319
同理：
HSPW +1= T7=5, HSPW=4
HBPD+1 = T6-T7-T8=273 - 5 - 251 = 17, HBPD =16
HFPD+1 = T8-T11= 251 -240 = 11, HFPD = 10
HOZVAL +1=T5 =240, HOZVAL = 239
其他寄存器的配置及寄存器的位操作技巧，由于内容多繁杂，就不展开讨论了。也不难，只是需要大家花时间细心去推敲。
裸板LCD的使用步骤：
1、配置引脚用于LCD，函数：Lcd_Port_Init()
2、根据显示模式，配置LCD控制寄存器组，函数：void Tft_Lcd_Init(int type)
3、打开LCD电源
4、使能LCD控制器输出信号
5、初始化调色板： 函数：Lcd_Palette8Bit_Init()
6、清屏 ClearScr(0x0)
7、向帧内存中写图像。
下面的代码参考了百问网韦东山老师提供的源码。
1、配置引脚用于LCD，函数：Lcd_Port_Init()
/*
* 初始化用于LCD的引脚
*/
void Lcd_Port_Init(void)
{
GPCUP = 0xffffffff; // 禁止内部上拉
GPCCON = 0xaaaaaaaa; // GPIO管脚用于VD[7:0],LCDVF[2:0],VM,VFRAME,VLINE,VCLK,LEND
GPDUP = 0xffffffff; // 禁止内部上拉
GPDCON = 0xaaaaaaaa; // GPIO管脚用于VD[23:8]
GPBCON &= ~(GPB0_MSK); // Power enable pin
GPBCON |= GPB0_out;
GPBDAT &= ~(1<<0); // Power off
printf("Initializing GPIO ports..........\n");
}2、根据显示模式，配置LCD控制寄存器组，以MODE_TFT_8BIT_240320为例。
函数：void Tft_Lcd_Init(int type):
/*
* 初始化LCD控制器
* 输入参数：
* type: 显示模式
* MODE_TFT_8BIT_240320 : 240*320 8bpp的TFT LCD
* MODE_TFT_16BIT_240320 : 240*320 16bpp的TFT LCD
* MODE_TFT_8BIT_640480 : 640*480 8bpp的TFT LCD
* MODE_TFT_16BIT_640480 : 640*480 16bpp的TFT LCD
*/
void Tft_Lcd_Init(int type)
{
switch(type)
{
case MODE_TFT_8BIT_240320:
/*
* 设置LCD控制器的控制寄存器LCDCON1~5
* 1. LCDCON1:
* 设置VCLK的频率：VCLK(Hz) = HCLK/[(CLKVAL+1)x2]
* 选择LCD类型: TFT LCD
* 设置显示模式: 8BPP
* 先禁止LCD信号输出
* 2. LCDCON2/3/4:
* 设置控制信号的时间参数
* 设置分辨率，即行数及列数
* 现在，可以根据公式计算出显示器的频率：
* 当HCLK=100MHz时，
* Frame Rate = 1/[{(VSPW+1)+(VBPD+1)+(LIINEVAL+1)+(VFPD+1)}x
* {(HSPW+1)+(HBPD+1)+(HFPD+1)+(HOZVAL+1)}x
* {2x(CLKVAL+1)/(HCLK)}]
* = 60Hz
* 3. LCDCON5:
* 设置显示模式为8BPP时，调色板中的数据格式: 5:6:5
* 设置HSYNC、VSYNC脉冲的极性(这需要参考具体LCD的接口信号): 反转
* 字节交换使能
*/
LCDCON1 = (CLKVAL_TFT_240320<<8) | (LCDTYPE_TFT<<5) | \
(BPPMODE_8BPP<<1) | (ENVID_DISABLE<<0);
LCDCON2 = (VBPD_240320<<24) | (LINEVAL_TFT_240320<<14) | \
(VFPD_240320<<6) | (VSPW_240320);
LCDCON3 = (HBPD_240320<<19) | (HOZVAL_TFT_240320<<8) | (HFPD_240320);
LCDCON4 = HSPW_240320;
LCDCON5 = (FORMAT8BPP_565<<11) | (HSYNC_INV<<9) | (VSYNC_INV<<8) | \
(BSWP<<1);
/*
* 设置LCD控制器的地址寄存器LCDSADDR1~3
* 帧内存与视口(view point)完全吻合，
* 图像数据格式如下(8BPP时，帧缓冲区中的数据为调色板中的索引值)：
* |----PAGEWIDTH----|
* y/x 0 1 2 239
* 0 idx idx idx ... idx
* 1 idx idx idx ... idx
* 1. LCDSADDR1:
* 设置LCDBANK、LCDBASEU
* 2. LCDSADDR2:
* 设置LCDBASEL: 帧缓冲区的结束地址A[21:1]
* 3. LCDSADDR3:
* OFFSIZE等于0，PAGEWIDTH等于(240/2)
*/
LCDSADDR1 = ((LCDFRAMEBUFFER>>22)<<21) | LOWER21BITS(LCDFRAMEBUFFER>>1);
LCDSADDR2 = LOWER21BITS((LCDFRAMEBUFFER+ \
(LINEVAL_TFT_240320+1)*(HOZVAL_TFT_240320+1)*1)>>1);
LCDSADDR3 = (0<<11) | (LCD_XSIZE_TFT_240320/2);
/* 禁止临时调色板寄存器 */
TPAL = 0;
fb_base_addr = LCDFRAMEBUFFER;
bpp = 8;
xsize = 240;
ysize = 320;
break;
......
}3、打开LCD电源。
函数：Lcd_PowerEnable(0, 1); // 设置LCD_PWREN有效，它用于打开LCD的电源
/*
* 设置是否输出LCD电源开关信号LCD_PWREN
* 输入参数：
* invpwren: 0 - LCD_PWREN有效时为正常极性
* 1 - LCD_PWREN有效时为反转极性
* pwren: 0 - LCD_PWREN输出有效
* 1 - LCD_PWREN输出无效
*/
void Lcd_PowerEnable(int invpwren, int pwren)
{
GPGCON = (GPGCON & (~(3<<8))) | (3<<8); // GPG4用作LCD_PWREN
GPGUP = (GPGUP & (~(1<<4))) | (1<<4); // 禁止内部上拉
LCDCON5 = (LCDCON5 & (~(1<<5))) | (invpwren<<5); // 设置LCD_PWREN的极性: 正常/反转
LCDCON5 = (LCDCON5 & (~(1<<3))) | (pwren<<3); // 设置是否输出LCD_PWREN
} 4、使能LCD控制器输出信号
函数：Lcd_EnvidOnOff(1); // 使能LCD控制器输出信号
/*
* 设置LCD控制器是否输出信号
* 输入参数：
* onoff:
* 0 : 关闭
* 1 : 打开
*/
void Lcd_EnvidOnOff(int onoff)
{
if (onoff == 1)
{
LCDCON1 |= 1; // ENVID ON
GPBDAT |= (1<<0); // Power on
}
else
{
LCDCON1 &= 0x3fffe; // ENVID Off
GPBDAT &= ~(1<<0); // Power off
}
} 5、初始化调色板：
函数：Lcd_Palette8Bit_Init(); // 初始化调色板
/*
* 设置调色板
*/
void Lcd_Palette8Bit_Init(void)
{
int i;
volatile unsigned int *palette;
LCDCON1 &= ~0x01; // stop lcd controller
LCDCON5 |= (FORMAT8BPP_565<<11); // 设置调色板中数据格式为5:6:5
palette = (volatile unsigned int *)PALETTE;
for (i = 0; i < 256; i++)
*palette++ = DEMO256pal[i];
LCDCON1 |= 0x01; // re-enable lcd controller
}、6、清屏
ClearScr(0x0)
{
//往帧内存中写0，或者用临时调色板方法。
}
7、向帧内存中写图像。先在屏幕指定位置画一个点，再画一条线。
函数：void PutPixel(UINT32 x, UINT32 y, UINT32 color)
void DrawLine(int x1,int y1,int x2,int y2,int color)
指定位置画一点：
/*
* 画点
* 输入参数：
* x、y : 象素坐标
* color: 颜色值
* 对于16BPP: color的格式为0xAARRGGBB (AA = 透明度),
* 需要转换为5:6:5格式
* 对于8BPP: color为调色板中的索引值，
* 其颜色取决于调色板中的数值
*/
void PutPixel(UINT32 x, UINT32 y, UINT32 color)
{
UINT8 red,green,blue;
switch (bpp){
case 16:
{
UINT16 *addr = (UINT16 *)fb_base_addr + (y * xsize + x);
red = (color >> 19) & 0x1f; // 5 BIT
green = (color >> 10) & 0x3f; // 6 bit
blue = (color >> 3) & 0x1f; // 5 bit
color = (red << 11) | (green << 5) | blue; // 格式5:6:5
*addr = (UINT16) color;
break;
}
case 8:
{
UINT8 *addr = (UINT8 *)fb_base_addr + (y * xsize + x);
*addr = (UINT8) color;
break;
}
default:
break;
}
}需要注意的是PutPixel()传入的颜色值是32位的，格式是AARRGGBB，这里转为565格式，要取出R、G、B所在位的高5位，高6位，高5位，然后合并为565格式。
画任意一条线段：
/*
* 画线
* 输入参数：
* x1、y1 : 起点坐标
* x2、y2 : 终点坐标
* color : 颜色值
* 对于16BPP: color的格式为0xAARRGGBB (AA = 透明度),
* 需要转换为5:6:5格式
* 对于8BPP: color为调色板中的索引值，
* 其颜色取决于调色板中的数值
*/
void DrawLine(int x1,int y1,int x2,int y2,int color)
{
} 实现方法大家可以参考东山老师源码，也可以参考bresenham算法，无非就是一条线段，取距离这条线段最近的离散的整数点，每取一个整数点PutPixel.