15_LCD编程
第十五章 LCD编程
15.1 LCD硬件原理
15.2.1 LCD硬件工作原理简介
[外链图片转存中…(img-lRChXkF3-1642060379771)]
假设上图是一个LCD屏幕，屏幕中一个一个密密麻麻的黑点称之为像素点，每一行有若干个点，试想下有一个电子枪，电子枪位于某一个像素点的背后，然后向这个像素发射红，绿，蓝三种原色，这三种颜色不同比例的组合成任意一种颜色。电子枪在像素点的背后，一边移动一边发出各种颜色的光，电子枪从左往右移动，到右边边缘之后就跳到下一行的行首，继续从左往右移动，如此往复，一直移动到屏幕右下角的像素点，最后就跳回原点。
问题1：电子枪如何移动？
答： 有一条像素时钟信号线（DCLK），连接屏幕，每来一个像素时钟信号（DCLK），电子枪就移动一个像素。
问题2：电子枪打出的颜色该如何确定？
答：有三组红，绿，蓝信号线（RGB），连接屏幕，由这三组信号线（RGB）确定颜色
问题3：电子枪移动到LCD屏幕右边边缘时，如何得知需要跳到下一行的行首？
答：有一条水平同步信号线（HSYNC），连接屏幕，当接收到水平同步信号（HSYNC），电子枪就跳到下一行的最左边
问题4：电子枪如何得知需要跳到原点？
答：有一条垂直同步信号线（VSYNC），连接屏幕，当接收到垂直同步信号线（VSYNC），电子枪就由屏幕右下脚跳到左上角（原点）
问题5：电子枪如何得知三组信号线（RGB）确定的颜色就是它是需要的呢？
答：有一条RGB数据使能信号线（DE），连接屏幕，当接收到数据使能信号线（DE），电子枪就知道这时由这三组信号线（RGB）确定的颜色是有效的，可以发射到该像素点。
下图是开发板，LCD控制器，LCD屏幕的框图
之前提到的像素时钟（DCLK）， 三组红，绿，蓝信号线（RGB），水平同步信号线（HSYNC），垂直同步信号线（VSYNC），RGB数据使能信号线（DE）都是从LCD控制器发出的，只要开发板支持LCD显示，他肯定就会有一个LCD控制器。
问题6：RGB三组信号线上的数据从何而来？
上图是RGB数据来源框图，内存中划出一部分区域，这块区域成为Framebuffer，在这个Framebuffer里面我们会构造好每一个颜色所对应的像素，Framebuffer中的值会被LCD控制器读出来，通过RGB三组线传给电子枪，电子枪再它转换成红绿蓝三种颜色打到屏幕上，在屏幕上的每一个像素，在我们的Frambuffer里面都有一个对应存储空间，里面存有屏幕上对应像素的颜色。
我们的LCD控制器会周而复始的从Framebuffer中取出一个像素的颜色值，发给电子枪，同时需要和DCLK，VSYNC，HSYNC，DE这些信号配合好。
15.2.2 RGB接口的LCD硬件连接信号
本次实验编程的屏幕属于RGB接口的显示屏，RGB接口的显示屏至少具备以下信号：
（1）像素时钟信号(DCLK)
像素时钟信号，用于同步LCD上的DE，VS，HS，RGB信号线。
（2）RGB数据信号（R[0:7] ,G[0:7],B[0:7]）
三组信号线组成，分别代表R(红色)，G(绿色)，B（蓝色），这三组信号中的每一组都会有8根信号，三组共同组成24根线来控制颜色数据。
（3）RGB数据使能信号（DE）
RGB接口的 LCD 有两种驱动模式DE 模式和 HV 模式， 在HV模式下，需要用到HS与VS同伴RGB数据，在DE模式下，则只需要DE信号同伴RGB数据，但是一般做LCD显示程序，都会兼容两种模式，所以一般都要将数据使能信号（DE）,垂直同步信号（HS）,水平同步信号（VS）一起使用。
（4）水平同步信号，
电路中常用HS或HSYNC表示，详细说明下一小节会说明。
（5）垂直同步信号（帧同步或场同步）
电路中常用VS或VSYNC表示，相信说明下一小节会说明。
（6）LCD背光电源控制信号
一般是由普通GPIO控制（利用高低电平控制背光），背光就是在在LCD显示屏的背部一大串的灯珠，用它们来照亮屏幕。
例如100ASK_IMX6ULL开发板的LCD接口定义，就包含了上面所述的几种信号类型：
15.2.3 TFT材质液晶屏接口简介(7寸1024600TN-RGB)
嵌入式一般都采用TFT材质的液晶屏，如遇到别的材质的屏幕，操作方法也是雷同，可能稍微有些差异，针对差异去做修改即可，7寸1024600TN-RGB液晶屏幕接口引脚如下图，一些关键的引脚做了注释。
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15.2.4 LCD关键特性
①信号时序与信号的极性
接下来我们查看下100ASK_7.0寸LCD手册时序图
从最小的像素开始分析，电子枪每次在CLK下降沿，如上图所示，该LCD在像素时钟下降沿采集数据，从数据线上得到数据，发射到显示屏上，然后移动到下一个位置。Dn0-Dn7上的数据来源就是前面介绍的FrameBuffer。就这样从一行的最左边，一直移动到一行的最右边，完成了一行的显示，假设为x。
当打完一行的最后一个数据后，就会收到Hsync行同步信号，如上图可知该LCD的HSD有效脉冲为低脉冲，根据时序图，一个HSD周期可以大致分为五部分组成：thp、thb、thd、thf。thpw称为脉冲宽度，这个时间不能太短，太短电子枪可能识别不到。电子枪正确识别到thpw后，会从最右端移动最左端，这个移动的时间就是thb，称之为移动时间。thfp表示显示完最右像素，再过多久HSD才来，thd为数据有效区，th为打完一行所需要的时间。
同理，当电子枪一行一行的从上面移动到最下面时，VSD垂直同步信号，如上图可知该LCD的VSD有效脉冲为低脉冲。然后就让电子枪移动回最上边。VSD中的tvpw是脉冲宽度，tvb是移动时间，tvfp表示显示完最下一行像素，再过多久VSD才来，tvd为数据有效区，tv为打完一帧所需要的时间。假设一共有y行，则LCD的分辨率就是x*y。
[外链图片转存中…(img-EtHcBoO3-1642060379775)]
RGB数据有效信号（DEN），高电平表示数据有效。
根据以上信息大致了解几个关键信号的时序和极性，后面章节会详细介绍。
再根据上图，我们就可以确定像素时钟是51.2Mhz。
②RGB数据的存放形式
前面的LCD硬件接口，R0-R7、G0-G7、B0-B7，每个像素是占据3*8=24位的，即硬件上LCD的BPP是确定的。虽然硬件引脚连接是固定的，但我们使用的时候，可以根据实际情况进行取舍，比如我们的IMX6ULL开发板，可以让他支持不同的像素格式，ARGB888，ARGB555，RGB565等等，
本实验支持ARGB888和ARGB555。
ARGB888：每个像素就占据32位数据，其中最高字节A表示灰度透明度其余RGB数据8+8+8=24BPP。
ARGB555：每个像素就占据16位数据，其中最高位A表示灰度透明度其余RGB数据5+5+5=15BPP。
15.2 IMX6ULL LCD控制器操作及寄存器
15.2.1 LCD控制器模块介绍
IMX6ULL的LCD控制器名称为elcdif(增强型LCD接口)主要特性如下：
a.支持MPU模式，针对显示屏内部有显存的显示屏；
b.支持DOTCLK模式，针对RGB接口使用，本实验就是此模式；
c.VSYNC模式，针对高速数据传输（行场信号）；
d. 8/16/18/24/32 bit 的bpp数据都支持，取决于IO的复用设置及寄存器配置；
e.MPU模式，VSYNC模式，DOTCLK模式，都具有配置的时序参数；
上图是IMX6ULL的LCD控制器框图，AXI是一种总线协议，通过此总线将显存中的RGB数据写入到FIFO，经过FIFO过度，到达LCD接口，LCD控制器分两个时钟域，一个是外设总线时钟域，一个是LCD像素时钟域，前者是用于让LCD控制器正常工作的时钟，后者是控制电子枪移动速度的时钟。Read_Data操作工作在MPU模式，我们采用的是DCLK模式，因此不予考虑。
以上只是介绍了部分，如需要更加详细的了解需要查看IMX6ull芯片手册《Chapter 34
Enhanced LCD Interface (eLCDIF)》
15.2.2 LCD控制器寄存器简介
[外链图片转存中…(img-Qpqmd64m-1642060379778)]
上图是我们将要使用到的寄存器，接着将会大致讲解下使用到的寄存器，更加详细说明会在后续的LCD控制编程实验中提及。
15.2.2.1 ①LCDIF_CTRL寄存器：
SFTRST：软复位，用于修改像素时钟后，进行复位同步时钟；
BYPASS_COUNT：DOTCLK和DVI modes都需要设置为1；
DOTCLK_MODE：设置为1，进入DOTCLK模式；
LCD_DATABUS_WIDTH：RGB数据总线，跟进数据总线宽度设置；
WORD_LENGTH：输入的RBG数据格式，即多少位表示一个像素；
MASTER：LCD控制器主机模式设置；
DATA_FORMAT_16_BIT：当设置为16BPP的时候需要设置该位
15.2.2.2 ②LCDIF_CTRL1寄存器：
BYTE_PACKING_FORMAT：用于表示4字节RGB数据中，那几个字节是属于有有效数据，因为其中有一个字节表示A(灰度，透明度)
15.2.2.3 ③LCDIF_TRANSFER_COUNT寄存器：
V_COUNT：表示垂直方向上的像素个数，即分辨率中的x；
H_COUNT：表示水平方向上的像素个数，即分辨率中的y；
15.2.2.4 ④LCDIF_VDCTRL0寄存器
VSYNC_PULSE_WIDTH：垂直同步信号的宽度；
VSYNC_PULSE_WIDTH_UNIT：根据不同模式下的计算时钟方式来决定垂直同步信号宽度；
VSYNC_PERIOD_UNIT：根据不同模式下的计算时钟方式来发垂直同步信号；
ENABLE_POL：DE数据有效信号的极性，即有效电平极性；
DOTCLK_POL：像素时钟信号的极性，即有效电平极性；
HSYNC_POL：水平同步信号的极性，即有效电平极性；
VSYNC_POL：垂直同步信号的极性，即有效电平极性；
ENABLE_PRESENT：在DOTCLK模式下，是否会硬件产生ENABLE使能数据信号；
VSYNC_OEB：VSYNC设置为输出还是输入模式，我们选择输出模式；
15.2.2.5 ⑤LCDIF_VDCTRL1寄存器
VSYNC_PERIOD：两个垂直同步信号之间的总数，即垂直方向同步信号的总周期；
15.2.2.6 ⑥LCDIF_VDCTRL2寄存器
HSYNC_PULSE_WIDTH：水平同步信号脉冲宽度；
HSYNC_PERIOD：两个水平同步信号之间的总数，即水平方向同步信号的总周期
15.2.2.7 ⑦LCDIF_VDCTRL3寄存器
HRIZONTAL_WAIT_CNT：水平方向上的等待像素个数；
VERTICAL_WAIT_CNT：垂直方向上的等待像素个数；
15.2.2.8 ⑧LCDIF_VDCTRL4寄存器
SYNC_SIGNALS_ON：工作在DOTCLK模式下，需要设置为1；
DOTCLK_H_VALID_DATA_CNT：DOTCLK模式下，水平方向上的有效像素点个数，即分辨率的y；
15.2.2.9 ⑨LCDIF_CUR_BUF寄存器
ADDR：通过LCD控制器，发送的当前帧地址；
15.2.2.10 ⑩LCDIF_NEXT_BUF寄存器
ADDR：通过LCD控制器，发送的下一帧地址；
15.3 编程_框架与准备
本节文档对应的视频是《第003节_LCD编程_框架与准备_P》。
15.3.3 功能目的
我们最终的目的是在LCD显示屏上画线、画圆和写字，此外还需要一个测试程序提供操作菜单，调用画线、画圆和写字操作，这些终究其核心是画点，我们需要实现画点才能实现其他功能，但是画点前也要让我们的LCD控制器正常工作起来才能实现它，最终总结：先让LCD控制器正常工作（配置寄存器），再编写画点的函数。
15.3.4 编程框架
接着我们就需要实现画点，在实现画点之前想两个问题：
①有两款尺寸大小的LCD显示屏，如何快速的在两个lcd上切换？
②有两款不同的CPU都需要显示同一款LCD显示屏，如何快速的在两个cpu上切换？
为了让程序更加好扩展，下面介绍“面向对象编程”的概念
我们发现LCD显示屏虽然不同尺寸，参数不同，但是它们终究是LCD显示屏，我们可以把他们归一类，当需要使用某款LCD显示屏的参数时就提供该款的参数，其他的LCD显示屏参数不管他不就可以了吗？
同理不同的CPU虽然LCD控制器地址不同，操作也不同，但是它们终究是LCD控制器，我们可以把他们归一类，当确定使用某个LCD控制器的时候就用这个LCD控制器的操作，其他的LCD控制器不管他。
下图是LCD编程的框架，尽可能的“高内聚低耦合”，即类的内聚性是否高，耦合度是否低。目的是使程序模块的可重用性、移植性大大增强。通常程序结构中各模块的内聚程度越高，模块间的耦合程度就越低
根据不同的LCD控制器特性，来设置不同的LCD控制器，对于我们开发板，就是imx6ull_con.c，假如希望在其它 开发板上也实现LCD显示，只需添加相应的代码文件xxx_con即可。
根据不同的LCD屏幕特性，来编写不同的LCD屏幕参数，对于我们的开发板，就是lcd_7_0.c，假如希望这个开发板支持别的LCD屏幕，只需添加相应的代码文件lcd_xxx.c即可。
15.4 编程_抽象出重要结构体
本节代码在裸机Git仓库 NoosProgramProject/(15_LCD编程/01_simple_test/lcd_manager.h) 与**裸机Git仓库 NoosProgramProject/(15_LCD编程/01_simple_test/lcd_controller_manager.h)**头文件中，本节文档对应的视频是《第004节_LCD编程_抽象出重要结构体_P》。
15.4.1 抽象出LCD屏幕的结构体
建立一个lcd_manager.h，将任意LCD都共有的参数（引脚的极性、时序、数据的格式bpp、分辨率等）使用面向对象的思维方式，将这些封装成结构体放在lcd_manager.h中
enum {
NORMAL = 0,
INVERT = 1,
};
/* NORMAL : 正常
* INVERT : 取反
*/
typedef struct pins_polarity {
int de; /* normal: 高电平使能数据 */
int vclk; /* normal: 在下降沿获取数据 */
int hsync; /* normal:高脉冲 */
int vsync; /* normal:高脉冲 */
}pins_polarity, *p_pins_polarity;
typedef struct time_sequence {
/* 垂直方向 */
int tvp; /* vysnc脉冲宽度 */
int tvb; /*上边黑框 , Vertical Back porch */
int tvf; /*下边黑框, Vertical Front porch */
/* 水平方向 */
int thp; /* hsync脉冲宽度 */
int thb; /* 左边黑框 ,Horizontal Back porch */
int thf; /* 右边黑框,Horizontal Front porch */
int vclk;
}time_sequence, *p_time_sequence;
typedef struct lcd_params {
char *name;
/*引脚极性参数*/
pins_polarity pins_pol;
/*时序参数*/
time_sequence time_seq;
/*分辨率*/
int xres;
int yres;
int bpp;
/*显存*/
unsigned int fb_base;
}lcd_params, *p_lcd_params;
以后就使用lcd_params结构体来表示lcd参数 ，通过register_lcd函数注册某款LCD屏幕参数到一个lcd_params结构体数组，然后通过select_lcd函数在lcd_params结构体数组中选中指定的LCD屏幕参数保存起来，提供给其他函数用。
15.4.2 抽象出LCD控制器的结构体
建立一个lcd_controller_manager.h，将任意LCD控制器都共有的函数（初始化函数，使能函数等）使用面向对象的思维方式，将这些封装成结构体放在lcd_controller_manager.h中
typedef struct lcd_controller{
char* name;
void (*init)(p_lcd_params plcdparams);
void(*enable)(void);
void(*disable)(void);
}lcd_controller, *p_lcd_controller;
以后就使用lcd_controller结构体来表示lcd控制器。
建立一个lcd_controller_manager.c，提供一系列的LCD控制器的管理函数，用这些管理函数，通过register_lcd_controller函数注册新的LCD控制器到lcd_controller的结构体数组中，然后通过select_lcd_controller函数在lcd_controller结构体数组中选中指定的LCD控制器，提供给其他函数用，最终用户再调用光宇LCD控制器的操作时，就会通过选中的lcd_controller的结构体访问到对应的某款LCD控制器的函数。
15.5 编程_LCD控制器
本节代码在**裸机Git仓库 NoosProgramProject/(15_LCD编程/01_simple_test/imx6ull_con.c)**源文件中， 本节文档对应的视频是《第005节_LCD编程_LCD控制器_P》。
15.5.1 LCD控制器相关引脚复用配置
根据前面硬件接口章节15.1.3和上图，我们知道要设置这30个引脚，设置引脚按两步走，第一步设置引脚复用功能，第二部设置引脚的硬件属性。查看相应的寄存器得知，复用功能寄存器均设置为0即可，接着硬件属性根据章节《4-1.3 GPIO操作方法》的内容，均设置为0xB9即可。
15.5.2 LCD控制器像素时钟配置
根据IMX6ULL芯片手册的Chapter 18 Clock Controller Module (CCM)，我们就可以设置像素时钟为我们需要的51.2Mhz
15.5.2.1 ①确定PLL
由上图可知LCD控制器的时钟来源是PLL5(video pll)
[外链图片转存中…(img-1hb2DTWp-1642060379786)]
根据上图可得知VIDEO pll的公式，但是为了方便计算，我们不需要后面的小数运算即Video PLL output frequency(PLL5)= Fref * (DIV_SELECT + 0)
15.5.2.2 ②确定PLL后的分频系数
根据上图可知PLL5出来后经过两级分频，即PLL5_MAIN_CLK = PLL5 / POST_DIV_SELECT / VIDEO_DIV
15.5.2.3 ③PLL分频后进入LCDIF控制器前的分频系数
根据上图可知PLL5分频后到LCDIF控制器也有两级分频，即LCDIF1_CLK_ROOT = PLL5_MAIN_CLK /LCDIF1_PRED / LCDIF1_PODF，根据上面三个内容，我们可以采用以下这个配置来达到像素时钟51.2Mhz，DIV_SELECT = 32；NUM = 0；DENOM = 0；POST_DIV_SELECT = 1，VIDEO_DIV = 1LCDIF1_PRED = 3；LCDIF1_PODF = 5
带入时钟公式得24*(32+0)/1/1/3/5 ≈ 51.2Mhz。下面开始编程:
15.5.3 LCD控制器时钟编程
15.5.3.1 ①取消小数分配器
CCM_ANALOG->PLL_VIDEO_NUM = 0;
CCM_ANALOG->PLL_VIDEO_DENOM = 0;
清零表示取消小数分配器
15.5.3.2 ②设置CCM_ANALOG_PLL_VIDEOn寄存器
CCM_ANALOG->PLL_VIDEO = (2 << 19) | (1 << 13) | (32<< 0);
设置PLL5使能，倍频为32倍，1分频（即不分频），选择外部24M晶振为时钟源，至此PLL5分频后为24 * 32 / 1
15.5.3.3 ③设置CCM_ANALOG_MISC2n
默认就为1分频，所以无需设置，至此PLL5分频后为24 * 32 / 1 / 1 = 768Mhz
15.5.3.4 ④设置CCM_CSCDR2
设置选中对应的时钟源，预分频系数为3，得768 / 3 = 256Mhz
CCM->CSCDR2 &= ~(7 << 15);
CCM->CSCDR2 |= (2 << 15);
CCM->CSCDR2 &= ~(7 << 12);
CCM->CSCDR2 |= (2 << 12);
CCM->CSCDR2 &= ~(7 << 9);
15.5.3.5 ⑤设置CCM_CBCMR
CCM->CBCMR &= ~(7 << 23);
CCM->CBCMR |= 4 << 23; /*[25:23] :4 : 表示5分频*/
设置预分频系数为5，最终得到51.2Mhz
15.5.3.6 ⑥重新同步时钟
/* 重新设置时钟后，需要软复位LCD控制器，让LCD控制器像素时钟同步*/
LCDIF->CTRL = 1<<31;
/*软复位需要花费好几个时钟周期，这里需要一些时间等待*/
delay(100);
/*同步像素时钟结束*/
LCDIF->CTRL = 0<<31; /* 取消复位 */
15.5.4 LCD控制器像素格式配置
15.5.4.1 ①设置LCDIF_CTRLn寄存器
[外链图片转存中…(img-89nWwH5E-1642060379788)]
LCDIF->CTRL |= (1 << 19) | (1 << 17) |(3 << 10) | (bpp_mode << 8) | (1 << 5) ;
/* [3]当bpp为16时，数据格式为ARGB555*/
if(plcdparams->bpp == 16)
{
LCDIF->CTRL |= 1<<3;
}
15.5.4.2 ②设置LCDIF_CTRL1n寄存器
if(plcdparams->bpp == 24 || plcdparams->bpp == 32)
{
LCDIF->CTRL1 &= ~(0xf << 16);
LCDIF->CTRL1 |= (0x7 << 16);
}
表示ARGB传输格式模式下，传输24位无压缩数据，A通道不用传输），当我们选用16bpp即ARGB555时，不需要设置此位。
15.5.5 LCD控制器时序配置及极性配置
15.5.5.1 ①设置LCDIF_TRANSFER_COUNT寄存器
```c
LCDIF->TRANSFER_COUNT = (plcdparams->yres << 16) | (plcdparams->xres << 0);
```
15.5.5.2 ②设置LCDIF_VDCTRL0n寄存器
[外链图片转存中…(img-CyWxG1LO-1642060379789)]
LCDIF->VDCTRL0 = (1 << 28)|( plcdparams->pins_pol.vsync << 27)
|( plcdparams->pins_pol.hsync << 26)
|( plcdparams->pins_pol.vclk << 25)
|(plcdparams->pins_pol.de << 24)
|(1 << 21)|(1 << 20)|( plcdparams->time_seq.tvp << 0);
15.5.5.3 ③配置LCDIF_VDCTRL1寄存器
LCDIF->VDCTRL1 = plcdparams->time_seq.tvb + plcdparams->time_seq.tvp + plcdparams->yres + plcdparams->time_seq.tvf;
设置垂直方向的总周期:上黑框tvb+垂直同步脉冲tvp+垂直有效高度yres+下黑框tvf
15.5.5.4 ④配置LCDIF_VDCTRL2寄存器
LCDIF->VDCTRL2 = (plcdparams->time_seq.thp << 18) | (plcdparams->time_seq.thb + plcdparams->time_seq.thp + plcdparams->xres + plcdparams->time_seq.thf);
[18:31] : 水平同步信号脉冲宽度
[17: 0] : 水平方向总周期
设置水平方向的总周期:左黑框thb+水平同步脉冲thp+水平有效高度xres+右黑框thf
15.5.5.5 ⑤配置LCDIF_VDCTRL3寄存器
LCDIF->VDCTRL3 = ((plcdparams->time_seq.thb + plcdparams->time_seq.thp) << 16) | (plcdparams->time_seq.tvb + plcdparams->time_seq.tvp);
设置ELCDIF的VDCTRL3寄存器
[27:16] ：水平方向上的等待时钟数 =thb + thp
[15:0] : 垂直方向上的等待时钟数 = tvb + tvp
15.5.5.6 ⑥设置LCDIF_VDCTRL4寄存器
LCDIF->VDCTRL4 = (1<<18) | (plcdparams->xres);
设置ELCDIF的VDCTRL4寄存器
[18] : 使用VSHYNC、HSYNC、DOTCLK模式此为置1
17:0: 水平方向的宽度
15.5.6 设置显存
LCDIF->CUR_BUF = plcdparams->fb_base;
LCDIF->NEXT_BUF = plcdparams->fb_base;
CUR_BUF : 当前显存地址
NEXT_BUF : 下一帧显存地址
方便运算，都设置为同一个显存地址
15.5.7 编程_LCD设置
本节代码在**裸机Git仓库 NoosProgramProject/(15_LCD编程/01_simple_test/lcd_7_0.c)**源文件中 ，本节文档对应的视频是《第006节_LCD编程_LCD设置_P》
15.5.8 添加LCD屏幕名称
.name = "lcd_7.0",
先给我们本次实验的LCD屏幕参数一个名称，可以根据名称去选择我们需要的LCD屏幕参数。
15.5.9 极性设置
LCDIF_VDCTRL0n寄存器极性设置位
VSYNC_POL与HSYNC_POL：0表示低电平有效，1表示高电平有效
DOTCLK_POL：0表示上升沿有效，1表示下降沿有效
ENABLE_POL：0表示低电平有效，1表示高电平有效
接着根据15－1.4关键特性章节中，我们已经知道像素时钟DCLK是下降沿时获取数据，水平同步信号HSD和垂直同步信号VSD都是低电平有效，数据使能信号DEN是高电平表示数据有效，接着我们只要在lcd_7_0.c文件中设定成对应的标记用来识别即可，1）数据使能信号de设置为1， 2）像素时钟vclk极性设置为1 ，3）水平同步信号HSD和垂直同步信号VSD都设置为0。
enum {
NORMAL = 0,
INVERT = 1,
};
根据枚举内容，填入对应的参数即可
.pins_pol = {
.de = INVERT, /* normal: 低电平表示使能输出 */
.vclk = INVERT, /* normal: 在上升降沿获取数据*/
.hsync = NORMAL, /* normal: 低脉冲*/
.vsync = NORMAL, /* normal: 低脉冲*/
},
15.5.10 时序设置
观察上图中红色框框内容，接着我们只需要把上面数值往lcd_7_0.c中定义的lcd_7_0_params中填入对应的值即可
1）Thpw：结构体中的tvb = 20
2）Thb：结构体中的thb = 140
3）Thfp：结构体中的thf = 160
4）THA：结构体中的tvp = 1024
5）Tvpw：结构体中的tvp = 3
6）Tvb：结构体中的thp = 20
7）Tvfp：结构体中的tvf = 12
8）Tvd：结构体中的yres = 600
.time_seq = {
/* 垂直方向 */
.tvp= 3, /* vysnc脉冲宽度 */
.tvb= 20, /* 上边黑框, Vertical Back porch */
.tvf= 12, /* 下边黑框, Vertical Front porch */
/* 水平方向 */
.thp= 20, /* hsync脉冲宽度 */
.thb= 140, /* 左边黑框, Horizontal Back porch */
.thf= 160, /* 右边黑框, Horizontal Front porch */
.vclk= 51.2, /* MHz */
},
.xres = 1024,
.yres = 600
15.5.11 显存地址设置
根据上图imx_6ull可以挂接最大2GB的内存，可实际我们使用的100ask_imx_6ull开发板只挂接了512M的内存，因此我们可选的内存地址范围是0x800000000xa0000000。我们的裸机实验的链接地址是0x80100000，我们裸机实验程序不大，最多算它0x900000（实际没有这么多），那么我们显存可以用范围就变成0x810000000xa0000000，再计算我们需要的显存大小10246004=2457600≈2.4MB。
总结：0x81000000~0xa0000000范围内，任意满足2.4MB空间的内存都可以。
本次实验选取的显存是0x99000000。
15.6 编程_简单测试
简单测试编程实现LCD全屏顺序显示红，绿，蓝三种颜色。
本节代码在**裸机Git仓库 NoosProgramProject/(15_LCD编程/01_simple_test)**工程文件中，同时本节文档对应的视频是《第007节_LCD编程_简单测试_P》。
15.6.1 初始化LCD
/*添加LCD屏幕参数*/
lcd_7_0_add();
/*添加LCD控制器*/
lcd_contoller_add();
使用lcd_manager.c和lcd_controller_manager.c中的管理函数，添加LCD屏幕参数和LCD控制器到各自的结构体数组中。
/*选择Imx6ull的LCD控制器*/
select_lcd_controller("Imx6ull");
/*选择LCD屏幕参数*/
select_lcd("lcd_7.0");
使用lcd_manager.c和lcd_controller_manager.c中的管理函数，从各自的结构体数组中选择指定名称的的LCD屏幕参数和LCD控制器。
lcd_controller_init(g_p_lcd_selected);
最后通过lcd_controller_init函数将选择的LCD参数传入到被选中的LCD控制器中，调用该控制器的初始化函数进行初始化。
15.6.2 使能LCD
g_p_lcd_controller_selected变量就是被选LCD控制器的函数指针集合，接着调用对应的函数指针即可
void lcd_controller_enable(void)
{
if (g_p_lcd_controller_selected)
{
g_p_lcd_controller_selected->enable();
}
}
g_p_lcd_controller_selected变量就是被选LCD控制器的函数指针集合，现在我们已经成功的选中LCD控制器，接着调用lcd_controller_enable函数，它将负责调用g_p_lcd_controller_selected结构体中的使能函数。即是被选中的LCD控制器使能函数。
static void Imx6ull_lcd_controller_enable(void)
{
LCDIF->CTRL |= 1<<0; /* 使能6ULL的LCD控制器 */
}
由于我们选定是imx6ull的LCD控制器，所以g_p_lcd_controller_selected->enable()调用的就是我们使用的Imx6ull_lcd_controller_enable函数。
15.6.3 获取LCD参数
在执行我们的简单测试之前，还需要让我们的测试程序知道现在用的lcd关键参数，实现各种颜色的显示。
void get_lcd_params(unsigned int *fb_base, int *xres, int *yres, int *bpp)
{
*fb_base = g_p_lcd_selected->fb_base;
*xres = g_p_lcd_selected->xres;
*yres = g_p_lcd_selected->yres;
*bpp = g_p_lcd_selected->bpp;
}
获取显存地址fb_base，获取分辨率xres和yres，获取bpp即每个像素点所占的位数。
15.6.4 往framebuffer中写数据
为了支持16bpp或32bpp，我们需要分两个分支实现往framebuffer中写数据
p = (unsigned short *)fb_base;
for (x = 0; x < xres; x++)
for (y = 0; y < yres; y++)
*p++ = 0x7c00;
/* green */
p = (unsigned short *)fb_base;
for (x = 0; x < xres; x++)
for (y = 0; y < yres; y++)
*p++ = 0x3E0;
/* blue */
p = (unsigned short *)fb_base;
for (x = 0; x < xres; x++)
for (y = 0; y < yres; y++)
*p++ = 0x1f;
当获取的lcd参数bpp等于16时走上面分支
当bpp为16时，我们lcd控制设定的颜色格式是ARGB555，也就是ARRRRRGGGGGBBBBB，红绿蓝各占5位，最高一位为灰度。
p2 = (unsigned int *)fb_base;
for (x = 0; x < xres; x++)
for (y = 0; y < yres; y++)
*p2++ = 0xff0000;
/*green*/
p2 = (unsigned int *)fb_base;
for (x = 0; x < xres; x++)
for (y = 0; y < yres; y++)
*p2++ = 0x00ff00;
/*blue*/
p2 = (unsigned int *)fb_base;
for (x = 0; x < xres; x++)
for (y = 0; y < yres; y++)
*p2++ = 0x0000ff;
当获取的lcd参数bpp等于32时走上面分支，当bpp为32时，我们lcd控制设定的颜色格式是ARGB888，也就是AAAAAAAARRRRRRRRGGGGGGGGBBBBBBBB，红绿蓝各占8位，最高字节表示灰度。
15.7 编程_画点线圆
本节代码在**裸机Git仓库 NoosProgramProject/(15_LCD编程/02_dot_line_circle)**工程文件中，同时本节文档对应的视频是《第008节_LCD编程_画点线圆_P》。
15.7.1 实现画点
①一个点(x，y)在FB中的位置如图
可以得出其计算公式：(x，y)像素起始地址=fb_base+(xres*bpp/8)y + xbpp/8
②新建立一个frambuffer.c文件，由于新建立的frambuffer.c没有LCD的资源参数，所以需要编写一个调用
void fb_get_lcd_params(void)
{
get_lcd_params(&fb_base, &xres, &yres, &bpp);
}
③在获取LCD资源参数之后，当bpp是32位的时候，可以直接往对应显存位置填颜色值，但是当bpp等于16位时候，我们就需要一些转换，让32位颜色数据变成16位颜色数据，由于16bpp我们使用的是ARG555，因此实际每一个颜色只有5位。我们需要先将32位中的rgb分离出来，再通过移位指令移到ARG555格式对应的红绿蓝位置。
int r = (rgb >> 16)& 0xff;
int g = (rgb >> 8) & 0xff;
int b = rgb & 0xff;
/* argb555 */
r = r >> 3;
g = g >> 3;
b = b >> 3;
return ((r<<10) | (g<<5) | (b));
④编写画点函数，提供x坐标，y坐标，和颜色，实现往显存对应的位置填写颜色数据即可，对于16PP，每个像素只占据16位(2字节)，因此采用unsigned short类型；对于32PP，每个像素只占据32位(4字节)，因此采用unsigned int类型；
void fb_put_pixel(int x, int y, unsigned int color)
{
unsigned short *pw; /* 16bpp */
unsigned int *pdw; /* 32bpp */
unsigned int pixel_base = fb_base + (xres * bpp / 8) * y + x * bpp / 8;
switch (bpp)
{
case 16:
pw = (unsigned short *) pixel_base;
*pw = convert32bppto16bpp(color);
break;
case 32:
pdw = (unsigned int *) pixel_base;
*pdw = color;
break;
}
}
15.7.2 实现画线
画线的具体原理不是我们的主要内容，我们直接百度“C语言 LCD 画线”可以得到相关的实现代码，比如这篇博客：http://blog.csdn.net/p1126500468/article/details/50428613
新建一个geometry.c，复制博客中代码，替换里面的描点显示函数即可
最后在主函数测试程序里，加上画线的测试代码：
fb_get_lcd_params();
delay(100000);
draw_line(0, 0, xres - 1, 0, 0xff0000);
delay(100000);
draw_line(xres - 1, 0, xres - 1, yres - 1, 0xffff00);
delay(100000);
draw_line(0, yres - 1, xres - 1, yres - 1, 0xff00aa);
delay(100000);
draw_line(0, 0, 0, yres - 1, 0xff00ef);
delay(100000);
draw_line(0, 0, xres - 1, yres - 1, 0xff4500);
delay(100000);
draw_line(xres - 1, 0, 0, yres - 1, 0xff0780);
我们为划线函数提供对应的参数起点坐标，末点坐标，颜色就可以实现。
15.7.3 实现画圆
画圆的具体原理不是我们的主要内容，我们直接百度“C语言 LCD 画圆”可以得到相关的实现代码，比如这篇博客：http://blog.csdn.net/p1126500468/article/details/50428613
在geometry.c中添加，博客中代码，替换里面的描点显示函数即可
我们只需提供圆心的坐标，圆的半径，和圆的颜色即可实现。最后在主函数测试程序里，加上画圆画线的测试代码：
draw_circle(xres/2, yres/2, yres/4, 0xff00);
15.8 编程_显示文字
本节代码在**裸机Git仓库 NoosProgramProject/(15_LCD编程/03_font_test)**工程文件中，同时本节文档对应的视频是《第009节_LCD编程_显示文字_P》。
15.8.1 获取LCD参数
新建一个font.c，由于新建文件中没有LCD参数，因此也需要获取LCD参数，根据这些LCD参数显示我们需要显示的字符。
void font_init(void)
{
get_lcd_params(&fb_base, &xres, &yres, &bpp);
}
15.8.2 编写单个字符显示函数
文字也是由点构成的，一个个点组成的点阵，宏观的来看，就是文字。可以参考Linux内核源码中的相关操作，在内核中搜索“font”，打开font_8x16.c，可以看到里面的A字符内容如下：
/* 65 0x41 'A' */
0x00, /* 00000000 */
0x00, /* 00000000 */
0x10, /* 00010000 */
0x38, /* 00111000 */
0x6c, /* 01101100 */
0xc6, /* 11000110 */
0xc6, /* 11000110 */
0xfe, /* 11111110 */
0xc6, /* 11000110 */
0xc6, /* 11000110 */
0xc6, /* 11000110 */
0xc6, /* 11000110 */
0x00, /* 00000000 */
0x00, /* 00000000 */
0x00, /* 00000000 */
0x00, /* 00000000 */
根据这些数据，在一个8*16的区域里，将为1的点显示出来，为0的则不显示，最终将呈现一个字母“A”。根据字母的点阵在LCD上描画文字，需要的步骤如下：
a. 根据带显示的字符的ascii码在fontdata_8x16中得到点阵数据
b. 根据点阵来设置对应象素的颜色
c. 根据点阵的某位决定是否描颜色
void fb_print_char(int x, int y, char c, unsigned int color)
{
int i, j;
/* 根据c的ascii码在fontdata_8x16中得到点阵数据 */
const unsigned char *dots = &fontdata_8x16[c * 16];
unsigned char data;
int bit;
/* 根据点阵来设置对应象素的颜色 */
for (j = y; j < y+16; j++)
{
data = *dots++;
bit = 7;
for (i = x; i < x+8; i++)
/* 根据点阵的某位决定是否描颜色 */
if (data & (1<<bit))
fb_put_pixel(i, j, color);
bit--;
}
}
}
在font_8x16.c里面，每个字符占据16位，因此想要根据ascii码找到对应的点阵数据，需要对应的乘16，再取地址，得到该字符的首地址
再根据每个点阵数据每位是否为1，来调用描点函数fb_put_pixel()。这样，依次显示16个点阵数据，获得字符图。
15.8.3 编写实现字符串显示函数
显示字符串，那么就需要在每显示完一个字符后，x方向加8个像素，同时考虑是否超出屏幕（xres）显示范围进行换行处理（y+16）
void fb_print_string(int x, int y, char* str, unsigned int color)
{
int i = 0, j;
while (str[i])
{
if (str[i] == '\n')
y = y+16;
else if (str[i] == '\r')
x = 0;
else
{
fb_print_char(x, y, str[i], color);
x = x+8;
if (x >= xres) /* 换行 */
{
x = 0;
y = y+16;
}
}
i++;
}
}
最后在在主函数里，加上显示字符串的函数，传入希望显示的字符串即可。
fb_print_string(10, 10, "www.100ask.net\n\r100ask.taobao.com", 0xff00);
15.8.4 参考章节《4-1.4编译程序》编译程序
进入 裸机Git仓库 NoosProgramProject/(15_LCD编程/03_font_test) 源码目录进行编译。
15.8.5 参考章节《3-1.4映像文件烧写、运行》烧写、运行程序
此时可以看到屏幕先显示RGB三原色 之后显示点 线 和圆，最后显示字体