LCD驱动移植（一）
一、种类
LCD的种类比较多，有以下四种，不过现在我们用的大多是TFT液晶显示屏
1、TN型显示器
2、STN型彩色显示器
3、DSTN型显示器
4、TFT显示器
二、LCD参数
(1)尺寸
一般液晶屏使用对角线的长度表示屏幕的大小,单位是英寸.
(2)分辨率(Resolution)
一幅图像被称作一帧(frame),每帧有若干行、列的像素数组成,常见的分辨率如下:
320*240(QVGA) 640*480(VGA) 800*480(WVGA)
800*600(SVGA) 1280*800(WXGA)
(3)PPI
pixels per inch.在图像中,每英寸所包含的像素数,也是描述一个图片信息的重要属性.图像的ppi值越高,画面的细节就越丰富.常见的ppi值有72ppi、180ppi、300ppi.
(4)色深(色位)
每个像素的颜色使用若干位的二进制数据来表示，单位是BPP(bit per pixel).常见色深有:
<1>8BPP : 2^8=256色,每个像素颜色使用8bit二进制数表示,即一个像素点有256种颜色.但对与三种原色平均下来，每种原色只能使用不到3位的数据来表示，即每个原色最多不过8个级别，这不足以表示更丰富的色彩.为了解决该问题，需要调用调色板.每个像素对应的8位数据不再表示RGB三种原色，而它在调色板中的索引值.要显示某像素时，使用该索引值从调色板中取得RGB颜色.
<2>16BPP : 2^16=65k色,称作伪彩色,每个像素颜色使用16bit二进制数表示,即一个像素点有65k种颜色.每个像素点的颜色使用两个字节来表示，这两个字节的数据格式又分为两种: 5:6:5、5:5:5:1,前者使用高5位表示红色，中间6位表示绿色，低5位表示蓝色；后者的高15位从高到低分成3个5位来表示红色、绿色、蓝色，最低位表示透明度.故5:5:5:1的数据格式又称作RGBA格式(A:Alpha,表示透明度).
<3>24BPP : 2^24=16M色,称作真彩色,每个像素颜色使用24bit的二进制数表示,即一个像素点有16M种颜色.每个像素点的颜色使用三个字节来表示，每种原色使用8bit，LCD控制器通过VD[23:0]数据线发送给LCD.为了方便DMA传输，在内存中使用4个字节来表示一个像素，其中3个字节从高到低分别表示红、绿、蓝，剩余一个字节无效.是最低字节还是最高字节无效，这是可以选择的.
【attention】
LCD一帧数据的字节数,或者说一幅图片的字节数=像素点数*色深
如16BPP的320*240的LCD,其一帧数据的字节数=320*240*2=153600
(5)点位图
点位图法是把一幅图像分成许许多多的像素，每个像素用若干个二进制位来指定该像素的颜色、亮度和属性.因此一幅图像由许许多多描述每个像素的数据组成，这些数据通常称为图像数据，而这些数据通常是作为一个文件来存储的，这种文件又称为图像文件.
(6)基色
根据色彩学原理，现实世界上的任何颜色可由红绿蓝三种颜色的不同强度混合而成，这三种颜色称为基色或原色.
(7)灰度级
灰度也可认为是亮度,特指每种基色的发光亮度.将基色的发光亮度按强度大小划分，就是灰度级.显示屏能产生的灰度级越高，显示的颜色就越多，但造价也更高.例如:
4级(=2^2)灰度的基色,每种基色使用2bit来表示,能显示的颜色为(2^2)*(2^2)*(2^2)=64种
16级(=2^4)灰度的基色,每种基色使用4bit来表示,能显示的颜色为(2^4)*(2^4)*(2^4)=4096种
256级(=2^8)灰度的基色,每种基色使用8bit来表示,能显示的颜色为(2^8)*(2^8)*(2^8)=16777216种
可以根据颜色的浓烈程度将三原色都分成256个级别(0-255)，则可以使用255级的红色、255级的蓝色、255级的绿色组合成白色；可以使用0级的红色、0级的蓝色、0级的绿色组合成黑色.
三、TFT的时序
1、帧同步信号（VSYNC）：用高电平（或者低电平）表示每一帧扫描的开始。
2、行同步信号（HSYNC）：用高电平（或者低电平）表示每一行扫描的开始。
3、时钟（VCLK）：在上升沿或者下降沿将数据写入液晶屏。
4、数据有效控制（VDEN）：表示是否开启TFT输出。
5、数据信号（VD）：表示每个点的颜色，通常有16位，18位，24位等模式。
注：对这些参数的理解可以更好的认清TFT的工作时序，在编程上会比较直观，下午再找个时序图发上来
时序图中上半部是以行为单位的扫描图.
(1)VSYNC信号有效时，表示一帧数据的开始.一帧的数据，实际上是一屏的数据的开始
(2)VSPW表示VSYNC信号的脉冲宽度为(VSPW+1)个HSYNC信号周期.即(VSPW+1)行的数据无效.
(3)还要再经过(VBPD+1)个HSYNC信号周期，有效的行数据才出现.因此，在VSYNC信号有效之后，总共还要经过(VSPW+1+VBPD+1) 个无效的行，然后第一个有效的行才出现(VDEN信号置位时，才是有效数据，否则视为无效数据).
(4)随后连续发出(LINEVAL+1)行的有效数据.
(5)最后是(VFPD+1)个无效的行.最终完整的一帧结束，紧接着是下一帧数据了.即下一个VSYNC信号.
时序图中下半部是以每行中的像素为单位的扫描图.
(1)HSYNC信号有效时，表示一行数据的开始.每一个脉冲对应的一行的数据开始
(2)HSPW表示HSYNC信号的脉冲宽度为(HSPW+1)个VCLK信号周期.即这(HSPW+1)个像素数据无效.
(3)还要再经过(HBPD+1)个VCLK信号周期，有效的像素数据才出现.因此，在HSYNC信号有效之后，总共还要经过(HSPW+1+HBPD+1)个无效的像素，然后第一个有效的像素才出现(VDEN信号置位时，才是有效像素，否则视为无效像素).
(4)随后连续发出(HOZVAL+1)行的有效数据.
(5)最后是(HFPD+1)个无效的像素.最终完整的一行结束，紧接着是下一行数据了.即下一个HSYNC信号.
(6)VCLK 像素同步信号，数据对应的是一个一个的点
(7)LEND 行结束信号
【attention】
通过TFT_LCD时序图可知，在工作中的显示器上，在四周看到黑色的边框.上方的黑框是因为当发出VSYNC信号时，需要经过若干行之后第一行数据才有效.下方的黑框是因为显示完所有行的数据时，VSYNC信号还没有发出，此时数据已无效.左边的黑框是因为当发出HSYNC信号时，需要经过若干像素之后第一列数据才有效.右边的黑框是因为显示完一行的数据时，显示器还没有扫描到最右边(HSYNC信号还没有发出)，这时数据已经无效.注意，显示器只会根据VSYNC、HSYNC信号来取得、显示数据，并不理会该数据是否有效，何时发出有效数据则由显卡决定.
VSYNC信号出现的频率表示1s内能显示多少帧图像，称作垂直频率或场频率，这就是常说的显示器的频率.HSYNC信号出现的频率称作水平频率.
有效数据的行数、列数，即分辨率，它与VSYNC、HSYNC信号之间的距离可以设置，这些工作由显卡来完成.
1、LCD驱动器一般是跟屏做在一起
2、LCD控制器一般的嵌入式处理器上面都会有
3、显示缓存类似于电脑的显卡，也有有些电脑没有显卡，然后直接开辟一部分内存作为显示缓存
下面帖出LCD驱动的裸机程序，相信如果能理解裸机程序了，再看系统上的驱动程序的话会有一定的帮助的
#define GLOBAL_CLK 1
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "def.h"
#include "option.h"
#include "2440addr.h"
#include "2440lib.h"
#include "2440slib.h"
#include "mmu.h"
#include "profile.h"
#include "memtest.h"
#define LCD_N35 //NEC 256K色240*320/3.5英寸TFT真彩液晶屏,每一条水平线上包含240个像素点，共有320条这样的线
#if defined(LCD_N35)
#define LCD_WIDTH 240
#define LCD_HEIGHT 320
#define LCD_PIXCLOCK 4
#define LCD_RIGHT_MARGIN 39
#define LCD_LEFT_MARGIN 16
#define LCD_HSYNC_LEN 5
#define LCD_UPPER_MARGIN 1
#define LCD_LOWER_MARGIN 5
#define LCD_VSYNC_LEN 1
#endif
void TFT_LCD_Test(void);
#define LCD_XSIZE LCD_WIDTH
#define LCD_YSIZE LCD_HEIGHT
#define SCR_XSIZE LCD_WIDTH
#define SCR_YSIZE LCD_HEIGHT
volatile static unsigned short LCD_BUFFER[SCR_YSIZE][SCR_XSIZE]; //定义320行，240列的数组，用于存放显示数据
extern unsigned char sunflower_240x320[];
#define M5D(n) ((n)&0x1fffff)
#define LCD_ADDR ((U32)LCD_BUFFER)
#define ADC_FREQ 2500000
volatile U32 preScaler;
static void cal_cpu_bus_clk(void);
void Set_Clk(void);
/*演示函数*/
void delay(int times)
{
int i,j;
for(i=0;i<times;i++)
for(j=0;j<400;j++);
}
/*在屏幕上画图*/
static void Pait_Bmp(int x0,int y0,int h,int l,const unsigned char *bmp)
{
int x,y;
U32 c;
int p = 0;
for( y = 0 ; y < l ; y++ )
{
for( x = 0 ; x < h ; x++ )
{
c = bmp[p+1] | (bmp[p]<<8) ;
if ( ( (x0+x) < SCR_XSIZE) && ( (y0+y) < SCR_YSIZE) )
LCD_BUFFER[y0+y][x0+x] = c ;
p = p + 2 ;
}
}
}
/*填充全屏为某一颜色*/
static void Lcd_ClearScr( U16 c)
{
unsigned int x,y ;
for( y = 0 ; y < SCR_YSIZE ; y++ )
{
for( x = 0 ; x < SCR_XSIZE ; x++ )
{
LCD_BUFFER[y][x] = c ;
}
}
}
/*LCD开关*/
static void Lcd_EnvidOnOff(int onoff)
{
if(onoff==1)
rLCDCON1|=1; // ENVID=ON
else
rLCDCON1 =rLCDCON1 & 0x3fffe; // ENVID Off
}
/*端口初始化*/
static void Lcd_Port_Init( void )
{
rGPCUP=0xffffffff; // Disable Pull-up register
rGPCCON=0xaaaa02a8; //Initialize VD[7:0],VM,VFRAME,VLINE,VCLK
rGPDUP=0xffffffff; // Disable Pull-up register
rGPDCON=0xaaaaaaaa; //Initialize VD[15:8]
}
/*LCD初始化*/
static void LCD_Init(void)
{
Lcd_Port_Init();
/*显示模式初始化*/
/*bit[17:8](4:CLKVAL);bit[6:5](11:TFT LCD panel);bit[4:1](1100:16 bpp for TFT)*/
rLCDCON1 = (LCD_PIXCLOCK << 8) | (3 << 5) | (12 << 1);
/*bit[31:24](1:VBPD);bit[23:14](320-1:行数);bit[13:6](5:VFPD);bit[5:0](1:VSPW)*/
rLCDCON2 = (LCD_UPPER_MARGIN << 24) | ((LCD_HEIGHT - 1) << 14) | (LCD_LOWER_MARGIN << 6) | (LCD_VSYNC_LEN << 0);
/*bit[25:19](36:HBPD);bit[18:8](240-1:列数);bit[7:0](19:HFPD)*/
rLCDCON3 = (LCD_RIGHT_MARGIN << 19) | ((LCD_WIDTH - 1) << 8) | (LCD_LEFT_MARGIN << 0);
/*bit[15:8](13:MVAL,只有当LCDCON1 bit[7]MMODE=1才有效);bit[7:0](5:HSPW)*/
rLCDCON4 = (13 << 8) | (LCD_HSYNC_LEN << 0);
/*bit[11](5:6:5 Format);bit[9](VLINE/HSYNC polarity inverted);bit[8](VFRAME/VSYNC inverted)
bit[3](Enalbe PWERN signal),bit[1](half-word swap control bit)*/
rLCDCON5 = (1<<11) | (1 << 9) | (1 << 8) | (1 << 3) | (1 << 0);
/*帧缓冲地址初始化*/
/*
LCDBANK: 视频帧缓冲区内存地址30-22位
LCDBASEU: 视频帧缓冲区的开始地址21-1位
LCDBASEL: 视频帧缓冲区的结束地址21-1位
*/
/*bit[29:21]:LCDBANK,bit[20:0]:LCDBASEU*/
rLCDSADDR1 = ((LCD_ADDR >> 22) << 21) | ((M5D(LCD_ADDR >> 1)) << 0);
/*bit[20:0]:LCDBASEL*/
rLCDSADDR2 = M5D((LCD_ADDR + LCD_WIDTH * LCD_HEIGHT * 2) >> 1);
/*PAGEWIDTH:虚拟屏幕一行的字节数，如果不使用虚拟屏幕，设置为实际屏幕的行字节数
OFFSIZE:虚拟屏幕左侧偏移的字节数，如果不使用虚拟屏幕，设置为0
*/
/*bit[21:11]:OFFSIZE; bit[10:0]:PAGEWIDTH*/
rLCDSADDR3 = LCD_WIDTH;
/*屏蔽中断*/
rLCDINTMSK |= 3;
rTCONSEL &= (~7);
/*disable调色板*/
rTPAL = 0x0;
/*禁止LPC3600/LCC3600模式*/
rTCONSEL &= ~((1<<4) | 1);
/*打开LCD*/
Lcd_EnvidOnOff(1);
}
void TFT_LCD_Show(void)
{
/*红(255:0:0);绿(0:255:0);蓝(0:0:255);黑(0:0:0);白(255,255,255)*/
/*在屏幕上显示三基色*/
Lcd_ClearScr( (0x00<<11) | (0x00<<5) | (0x00) ) ; //clear screen black
delay(10000);
Lcd_ClearScr((0x1f<<11) | (0x00<<5) | (0x00)); //red
delay(10000);
Lcd_ClearScr((0x00<<11) | (0x3f<<5) | (0x00)); //green
delay(10000);
Lcd_ClearScr((0x00<<11) | (0x00<<5) | (0x1f)); //blue
delay(10000);
Lcd_ClearScr( (0x1f<<11) | (0x3f<<5) | (0x1f) ) ; //clear screen white
delay(10000);
/*显示一副图片在屏幕上*/
Pait_Bmp(0, 0, 240, 320, sunflower_240x320);
}
/*************************************************
Function name: Set_Clk()
Parameter : void
Description : 设置CPU的时钟频率
Return : void
Argument : void
Autor & date : Daniel
**************************************************/
void Set_Clk(void)
{
int i;
U8 key;
U32 mpll_val = 0 ;
i = 2 ; //don't use 100M!
//boot_params.cpu_clk.val = 3;
switch ( i ) {
case 0: //200
key = 12;
mpll_val = (92<<12)|(4<<4)|(1);
break;
case 1: //300
key = 13;
mpll_val = (67<<12)|(1<<4)|(1);
break;
case 2: //400
key = 14;
mpll_val = (92<<12)|(1<<4)|(1);
break;
case 3: //440!!!
key = 14;
mpll_val = (102<<12)|(1<<4)|(1);
break;
default:
key = 14;
mpll_val = (92<<12)|(1<<4)|(1);
break;
}
//init FCLK=400M, so change MPLL first
ChangeMPllValue((mpll_val>>12)&0xff, (mpll_val>>4)&0x3f, mpll_val&3); //set the register--rMPLLCON
ChangeClockDivider(key, 12); //the result of rCLKDIVN [0:1:0:1] 3-0 bit
cal_cpu_bus_clk(); //HCLK=100M PCLK=50M
}
/*************************************************
Function name: cal_cpu_bus_clk
Parameter : void
Description : 设置PCLK\HCLK\FCLK的频率
Return : void
Argument : void
Autor & date : Daniel
**************************************************/
static void cal_cpu_bus_clk(void)
{
static U32 cpu_freq;
static U32 UPLL;
U32 val;
U8 m, p, s;
val = rMPLLCON;
m = (val>>12)&0xff;
p = (val>>4)&0x3f;
s = val&3;
//(m+8)*FIN*2 不要超出32位数!
FCLK = ((m+8)*(FIN/100)*2)/((p+2)*(1<<s))*100; //FCLK=400M FIN=12000000
val = rCLKDIVN;
m = (val>>1)&3;
p = val&1;
val = rCAMDIVN;
s = val>>8;
switch (m) {
case 0:
HCLK = FCLK;
break;
case 1:
HCLK = FCLK>>1;
break;
case 2:
if(s&2)
HCLK = FCLK>>3;
else
HCLK = FCLK>>2;
break;
case 3:
if(s&1)
HCLK = FCLK/6;
else
HCLK = FCLK/3;
break;
}
if(p)
PCLK = HCLK>>1;
else
PCLK = HCLK;
if(s&0x10)
cpu_freq = HCLK;
else
cpu_freq = FCLK;
val = rUPLLCON;
m = (val>>12)&0xff;
p = (val>>4)&0x3f;
s = val&3;
UPLL = ((m+8)*FIN)/((p+2)*(1<<s));
UCLK = (rCLKDIVN&8)?(UPLL>>1):UPLL;
Uart_Printf("\nFCLK:%dMHz,HCLK:%dMHz,PCLK=%dMHZ\n",FCLK/1000/1000,HCLK/1000/1000,PCLK/1000/1000);
}
/*主函数*/
int Main(void)
{
Set_Clk();
LCD_Init();
TFT_LCD_Show();
return 0;
}
volatile static unsigned short LCD_BUFFER[SCR_YSIZE][SCR_XSIZE]; //定义320行，240列的数组，用于存放显示数据
LCD_BUFFER这个二维数组就是帧缓冲的大小，它是一个二维数组，实际上帧缓冲的大小是：
SCR_YSIZE X SCR_XSIZE X sizeof(unsigned short),它的大小就是这个屏的每一个像素点（每个像素点是unsigned short）之和.
因为配置了寄存器，只有帧缓冲里的数据有改变，显示就会发生变化，当然要起动显示
/*LCD开关*/
static void Lcd_EnvidOnOff(int onoff)
{
if(onoff==1)
rLCDCON1|=1; // ENVID=ON
else
rLCDCON1 =rLCDCON1 & 0x3fffe; // ENVID Off
}