LCD驅動軟硬件設計解析
發布時間:2012-01-12
中心議題:
- LCD控製器的功能
- LCD驅動電路的連接
- LCD的電源電路設計
解決方案:
- 使用OMAP5910的LCD控製器接口連接LZ9FC22
- 使用TI公司的TPS61042驅動4個LED燈管
OMAP5910內部具有獨立的LCD控製模塊,其功能如圖1所示。從圖中可以看出LCD控製模塊的核心單元是控製器,負責和其他各個部分的控製以及和外設的連接。控製器連接兩個外設,一個是到OMAP5910的DMA請求,一個是到外設的LCD的中斷請求。這樣,0MAP5910作為主設備,可以在CPU不參與的情況下實現對LCD的顯示核控製。LCD作為被動設備,有少量需要返回的狀態,發送中斷到OMAP5910,由OMAP5910安排時間讀取LCD狀態。這樣,使得整個LCD的顯示和控製占用較少的CPU資源。

圖1 LCD控製器的功能框圖
LCD控製模塊的數據通道由調色板RAM、灰度/串行器和輸出FIFO這3個部分組成。這3個部分支持12或16位STN方式,由控製器控製輸出數據到LCD的數據總線上。而對於16位薄膜工藝學(TFT,Thin ̄Film Technology)方式,數據直接傳輸到LCD的總線,提供2(16)=64K的彩色信號。
LCD控製模塊的寄存器單元用於對模塊的設置,寄存器包括一個控製寄存器、3個時間寄存器和一個狀態寄存器。主要用來設置LCD的寬度和高度、彩色或單色選擇、被動或主動顯示選擇、引腳的極性選擇、幀時鍾的脈衝寬度、像素時鍾和偏轉頻率以及各種狀態值等。控製器可以根據寄存器的內容對各種時鍾信號進行控製和複位。
LCD控製模塊和TFT-LCD之間的控製信號有PCLK(像素時鍾信號)、HS(水平同步信號)、VS(垂直同步信號)以及AC(輸出使能信號)等4個信號,這些信號均由LCD控製模塊輸出到LCD。
LCD驅動電路和0MAP5910的迕接如圖2所示。使用OMAP5910的LCD控製器接口連接LZ9FC22。LZ9FC22是Sharp公司專門配合LQ035Q7D型號LCD的驅動芯片,可以和LQ035Q7D進行無縫連接。
LZ9FC22和OMAP5910的LCD控製器連接,由於LZ9FC22是18位控製器(RGB信號各有6位),而OMAP5910的LCD控製器的輸出隻有16位數據,為此必須損失兩位數據,將LZ9FC22的R0和BO接地,或者將R0和R5、BO和B5連接在一起。
LCD的像素同步時鍾信號、水平同步信號、垂直同步信號和輸出使能直接連接到LZ9FC22上。LZ9FC22有兩個水平和垂直刷新設置信號,分別為HRVE和VRVE引腳,使用OMAP5910的兩個GPIO引腳控製,通過改變GPIO引腳的狀態設置LCD的刷新方式。為了保證LZ9FC22正常工作,OMAP5910提供複位信號到LZ9FC22,一旦LQ035Q7D顯示不正常或者響應異常,OMAP5910通過複位引腳控製LZ9FC22恢複到初始狀態。

圖2 LCD驅動電路的連接[page]
LZ9FC22和0MAP5910的引腳連接如表所示。
表 LZ9FC22和OMAP5910的引腳連接

LQ035Q7D麵板顯示需要15V的高壓,而LQ035Q7D的邏輯電平需要3.3V電源。圖3實現從3.3V轉換到15V和3.3V的電源原理。其中3.3V到3.3V使用TI公司的TPS79333,是為了保證輸出到LCD的3.3V穩定可靠,如果TPS79333的輸入3.3V足夠穩定,滿足LQ035Q7D的要求,也可以直接將該電源連接到LCD。
LQ035Q7D的背光電路如圖4所示。使用TI公司的TPS61042驅動4個LED燈管,同時使用PWM信號控製電壓的輸出,以調節4個LED燈管的亮度。PWM信號的控製頻率在100~50kHz之間,頻率過低,會產生閃爍。如果不使用PWM信號,可以直接連接一個GPIO引腳,設置高低電平控製LED燈的開關。

圖3 LCD的電源電路設計

圖4 LCD的背光電路設計
OMAP59 10對LCD驅動的軟件設計包括觸摸屏的驅動、LCD的驅動、背光的驅動以及LCD亮度的驅動等4個部分。其中,LCD亮度的驅動較為簡單,設置OMAP59l0內部的LCD Brt寄存器就可以控製LCD的亮度,該寄存器為32位數據格式,設置OxOFFFF FFFF為最大亮度,OxOOOO OOOO為最小亮度。此外,還可以在OMAP5910內部的StLED-Gm和StLED-Red寄存器調整輸出的黃色和紅色像素的寬度,從而改變LCD的亮度和顏色。
LCD背光的控製由OMAP5910的PWM信號完成,設置OMAP5910內部的PWT FRO寄存器就可以控製輸出脈衝的頻率,置OMAP5910內部的PWT-VCR寄存器就可以控製輸出脈衝的高電平寬度,從而實現對背光的控製。
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LCD觸摸屏的控製由OMAP5910的Touc廴Screen寄存器完成。該寄存器主要設置觸摸屏和OMAP5910的SPI接口協議。包括觸摸中斷的響應、SPI雙向數據的傳輸以及SPI時鍾等信息。此外,也可以設置SPI的CS片選信號打開或關閉觸摸屏,這種功能在觸摸屏和鍵盤同時存在的係統非常有用。當OMAP5910檢測到鍵盤中斷時,可以屏蔽觸摸屏的中斷,從而可以避免多種輸人信息的衝突。
在Linux下驅動LCD的設計主要包括幀緩衝設各設計、主要結構體定義、內核配置和編譯等幾個部分。
zhenhuanchongshebeiweituxiangyingjianshebeitigongleyizhongchouxianghuachuli。tadaibiaoleyixieshipinyingjianshege,yunxuyingyongruanjiantongguodingyimingquedejiemianlaifangwentuxiangyingjianshege。zheyangruanjianwuxulejierenheshejiyingjiandicengqudongdedongxi(如硬件寄存器)。它允許上層應用程序在圖形模式下直接對顯示緩衝區進行讀寫和I/O控製等操作。通過專門的設備節點可對該設備進行訪問,如/dev/fb*。
在LCD控製器操作中,幀緩衝器用於存放全部屏幕的所有編碼像素數據。在它的最低位地址處是32或512字節的緩衝器,用來存放調色板數據表。32位緩衝器用於4、12或16位像素編碼的16項調色板;512字節緩衝器用於裝入8位像素編碼的256項調色板。在12或16位像素編碼時,不使用調色板,此時的幀緩衝器的起始32字節必須填入全零。
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