IMX6ULL裸机开发——LCD显示

一、LCD硬件原理

1、LCD硬件工作原理简介

我们把LCD的显示比作一个电子枪向像素点发送RGB数据，以前的CRT显示器就是这样的原理，LCD虽然没有了电子枪，但是该显示过程是类似的。

• 电子枪在像素的背后，一边移动一边发出各种颜色的光，电子枪从左往右移动，到右边缘的时候跳到下一行的行首，如此往复，遍可以将要显示的数据显示在LCD屏幕上。
• 电子枪打出的颜色由RGB三组信号线决定。
• 电子枪移动到LCD屏幕右边缘时会关闭，当收到HSYNC信号时电子枪会跳到下一行的位置。
• 电子枪在发送完成最后一行的数据后会关闭，当收到VSYNC信号时电子枪会跳到原点的位置。

2、RGB接口的LCD硬件连接

• 像素时钟信号（DCLK）：用于同步LCD上的DE，VS，HS，RGB信号线。
• RGB信号线（R[0:7]，G[0:7]，B[0:7]）：每组信号线都有8根线，三组信号线共同组成24根线来控制颜色数据。由此可知，每一个像素点就是24bit，这种像素格式称为RGB888，如果在加入8bit的Alpha通道，那么一个像素点就是32bit，这种像素格式称为ARGB888，这种格式需要占用4个字节的内存。
• RGB数据使能信号（DE）：RGB接口的LCD有两种驱动模式，分别是DE模式和HV模式，在HV模式下，需要用到HS和VS来控制刷新，不如对于分辨率为1024600的LCD，LCD控制器发出HS信号后，就会发出1024个DCLK，在每个DCLK上传输像素数据，当发出600个HS信号后，就会发出一个VS信号。
  在DE模式下，需要用到DE来控制刷新，在1024600像素的LCD上，LCD控制器发出一个DE信号后，就要发出1024个DCLK，在每个DCLK上传输数据，在发出600个DE信号后，刷新完一帧数据，又会从第一行开始扫描。
• 水平同步信号（HS或者HSYNC）：此信号告知开始新一行的扫描。
• 垂直同步信号（VS或者VSYNC）：此信号告知开始新一帧的扫描。
• LCD背光控制：可以用GPIO控制，也可以使用PWM，使用PWM可以调节亮度。

3、LCD关键特性

LCD时间参数：

RGB LCD屏幕时序：

• HBP（也叫thb）：当产生HSYNC信号后到开始新一行数据的扫描，这中间插入一段延时，就是HBP，单位为CLK，也就是经过HBP个CLK时间后开始新一行数据的扫描。
• HFP（也叫thf）：当一行数据扫描完成后，等待HSYNC信号的产生，在这中间插入一段延时，就是HFP，单位为CLK。
• HSPW（也叫thp）：HSYNC信号的宽度，单位为CLK，也就是说HSYNC信号必须持续HSPW个CLK的时间，否则屏幕可能无法识别到HSYNC信号。

• VSPW（也叫tvp）：垂直同步信号宽度，也就是该信号所要持续的时间，单位为CLK。
• VBP（也叫tvb）：产生VSYNC信号后开始新一帧图像的显示，在这中间加入一段延时就是VBP，单位为显示一行的时间。
• VFP（也叫tvf）：结束一帧图像的显示后，等待VSYNC信号，在这中间插入一段时间就是VFP，单位为显示一行的时间。
• LINE：显示一帧有效数据所需要的时间，这我这里使用的屏幕是需要600行的时间。

根据以上可知，显示一帧图像需要的时间为：T = (VSPW+VBP+LINE+VFP) * (HSPW + HBP + HOZVAL + HFP)

4、像素时钟

• 像素时钟就是RGCLCD的时钟信号，以目前使用的ATK7016这段屏幕为例（正点原子），显示一帧图像所需要的时钟数：
  = (VSPW+VBP+LINE+VFP) * (HSPW + HBP + HOZVAL + HFP)
  = (3 + 20 + 600 + 12) * (20 + 140 + 1024 + 160)
  = 635 * 1344
  = 853440。
  也就是说显示一帧图像需要853440个时钟信号，那么如果以60帧的频率显示，就需要853440 * 60 = 51206400≈51.2M。

二、LCD控制器

• 很多芯片平台都有LCD控制器，例如IMX6ULL这款芯片的LCDIF接口就是LCD的控制器。由于不同的平台其配置并不相同，所以这里并不记录如何配置LCDIF，能根据不同的芯片平台去设置LCD接口就好。

三、LCD程序框架

1、程序框架的目的

• 很多LCD的参数并不相同，但是都可以连接同一个开发板，如何保证自己的程序适配不同的LCD。
• 通一块屏幕，是否可以支持不同的开发板。
  所以我们的目标是使得程序容易扩展，只需要稍微修改而不必改动程序框架即可实现扩展

2、编程框架

• 对于LCD屏幕来说，该有的参数都是一样的，只是值不一样，所以我们将LCD抽象出一个结构体来，里面有时序参数与、像素等信息，每个LCD提供它自己的LCD结构体。
• 对于不同的开发板，它有自己的LCD控制器。对于不同的LCD控制器，其寄存器是不一样的，但是要实现的功能都是类似的，操作步骤也是类似的，我们可以根据LCD的参数社会组LCD控制器，分配显存，启动控制器。

3、程序源码