linux LCD驱动（一）--硬件分析

一  实验内容简要描述
1．实验目的
学会驱动程序的编写方法，配置S3C2410的LCD驱动，以及在LCD屏上显示包括bmp和jpeg两种格式的图片
2．实验内容
 （1）分析S3c2410实验箱LCD以及LCD控制器的硬件原理，据此找出相应的硬件设置参数，参考xcale实验箱关于lcd的设置，完成s3c2410实验箱LCD的设置

 （2）在LCD上显示一张BMP图片或JPEG图片
3．实验条件（软硬件环境）
PC机、S3C2410开发板、PXA255开发板

二  实验原理
1.  S3C2410内置LCD控制器分析
1.1  S3C2410 LCD控制器
一块LCD屏显示图像，不但需要LCD驱动器，还需要有相应的LCD控制器。通常LCD驱动器会以COF/COG的形式与LCD 玻璃基板制作在一起，而LCD控制器则由外部电路来实现。而S3C2410内部已经集成了LCD控制器，因此可以很方便地去控制各种类型的LCD屏，例如：STN和TFT屏。S3C2410 LCD控制器的特性如下：
（1）STN屏
支持3种扫描方式：4bit单扫、4位双扫和8位单扫
支持单色、4级灰度和16级灰度屏
支持256色和4096色彩色STN屏（CSTN）
支持分辩率为640*480、320*240、160*160以及其它规格的多种LCD
（2）TFT屏
支持单色、4级灰度、256色的调色板显示模式
支持64K和16M色非调色板显示模式
支持分辩率为640*480，320*240及其它多种规格的LCD
对于控制TFT屏来说，除了要给它送视频资料（VD[23:0]）以外，还有以下一些信号是必不可少的，分别是：
VSYNC（VFRAME） ：帧同步信号
HSYNC（VLINE） ：行同步信号
VCLK ：像数时钟信号
VDEN（VM） ：数据有效标志信号
由于本项目所用的S3C2410上的LCD是TFT屏，并且TFT屏将是今后应用的主流，因此接下来，重点围绕TFT屏的控制来进行。
图1.1是S3C2410内部的LCD控制器的逻辑示意图：
  
图1.1
REGBANK 是LCD控制器的寄存器组，用来对LCD控制器的各项参数进行设置。而 LCDCDMA 则是LCD控制器专用的DMA信道，负责将视频资料从系统总线（System Bus）上取来，通过 VIDPRCS 从VD[23:0]发送给LCD屏。同时 TIMEGEN 和 LPC3600 负责产生 LCD屏所需要的控制时序，例如VSYNC、HSYNC、VCLK、VDEN，然后从 VIDEO MUX 送给LCD屏。 

1.2  TFT屏时序分析
图1.2是TFT屏的典型时序。其中VSYNC是帧同步信号，VSYNC每发出1个脉冲，都意味着新的1屏视频资料开始发送。而HSYNC为行同步信号，每个HSYNC脉冲都表明新的1行视频资料开始发送。而VDEN则用来标明视频资料的有效，VCLK是用来锁存视频资料的像数时钟。
并且在帧同步以及行同步的头尾都必须留有回扫时间，例如对于VSYNC来说前回扫时间就是（VSPW+1）＋（VBPD+1），后回扫时间就是（VFPD +1）；HSYNC亦类同。这样的时序要求是当初CRT显示器由于电子枪偏转需要时间，但后来成了实际上的工业标准，乃至于后来出现的TFT屏为了在时序上于CRT兼容，也采用了这样的控制时序。
  
图1.2
S3C2410实验箱上的LCD是一款3.5寸TFT真彩LCD屏，分辩率为240*320，下图为该屏的时序要求。
  
图1.3
通过对比图1.2和图1.3，我们不难看出：
VSPW+1=2 -> VSPW=1
VBPD+1=2 -> VBPD=1
LINVAL+1=320-> LINVAL=319
VFPD+1=3 -> VFPD=2
HSPW+1=4 -> HSPW=3
HBPD+1=7 -> HBPW=6
HOZVAL+1=240-> HOZVAL=239
HFPD+1=31 -> HFPD=30
以上各参数，除了LINVAL和HOZVAL直接和屏的分辩率有关，其它的参数在实际操作过程中应以上面的为参考，不应偏差太多。 

1.3  LCD控制器主要寄存器功能详解
  
图1.4
LINECNT ：当前行扫描计数器值，标明当前扫描到了多少行。
CLKVAL ：决定VCLK的分频比。LCD控制器输出的VCLK是直接由系统总线（AHB）的工作频率HCLK直接分频得到的。做为240*320的TFT屏，应保证得出的VCLK在5~10MHz之间。
MMODE ：VM信号的触发模式（仅对STN屏有效，对TFT屏无意义）。
PNRMODE ：选择当前的显示模式，对于TFT屏而言，应选择[11]，即TFT LCD panel。
BPPMODE ：选择色彩模式，对于真彩显示而言，选择16bpp（64K色）即可满足要求。
ENVID ：使能LCD信号输出。
  
图1.5
VBPD ， LINEVAL ， VFPD ， VSPW 的各项含义已经在前面的时序图中得到体现。
  
图1.6
HBPD ， HOZVAL ， HFPD 的各项含义已经在前面的时序图中得到体现。
  
图1.7
HSPW 的含义已经在前面的时序图中得到体现。
MVAL 只对 STN屏有效，对TFT屏无意义。
HSPW 的含义已经在前面的时序图中得到体现，这里不再赘述。
MVAL 只对 STN屏有效，对TFT屏无意义。 
  
 
图1.8
VSTATUS ：当前VSYNC信号扫描状态，指明当前VSYNC同步信号处于何种扫描阶段。
HSTATUS ：当前HSYNC信号扫描状态，指明当前HSYNC同步信号处于何种扫描阶段。
BPP24BL ：设定24bpp显示模式时，视频资料在显示缓冲区中的排列顺序（即低位有效还是高位有效）。对于16bpp的64K色显示模式，该设置位无意义。
FRM565 ：对于16bpp显示模式，有2中形式，一种是RGB＝5:5:5:1，另一种是5:6:5。后一种模式最为常用，它的含义是表示64K种色彩的16bit RGB资料中，红色（R）占了5bit，绿色（G）占了6bit，兰色（B）占了5bit
INVVCLK ， INVLINE ， INVFRAME ， INVVD ：通过前面的时序图，我们知道，CPU的LCD控制器输出的时序默认是正脉冲，而LCD需要VSYNC（VFRAME）、VLINE（HSYNC）均为负脉冲，因此 INVLINE 和 INVFRAME 必须设为“1 ”，即选择反相输出。
INVVDEN ， INVPWREN ， INVLEND 的功能同前面的类似。
PWREN 为LCD电源使能控制。在CPU LCD控制器的输出信号中，有一个电源使能管脚LCD_PWREN，用来做为LCD屏电源的开关信号。
ENLEND 对普通的TFT屏无效，可以不考虑。
BSWP 和 HWSWP 为字节（Byte）或半字（Half-Word）交换使能。由于不同的GUI对FrameBuffer（显示缓冲区）的管理不同，必要时需要通过调整 BSWP 和 HWSWP 来适应GUI。