劉彥文清華大學出版社嵌入式系統(tǒng)原理及接口技術第10章教材

1、第10章 LCD控制器本章重點本章重點: LCD控制器概述，包括液晶顯示基礎知識，S3C2410A LCD控制器概述及特點，外部接口信號，控制器組成； LCD控制器操作（STN），包括定時產(chǎn)生器，視頻操作，抖動和FRC，顯示類型，存儲器數(shù)據(jù)格式，定時請求； LCD控制器操作（TFT），包括定時產(chǎn)生器，視頻操作與存儲器數(shù)據(jù)格式，256色調(diào)色板使用，不使用調(diào)色板數(shù)據(jù)格式，時序舉例； 虛擬顯示與LCD電源允許（STN/TFT）； LCD控制器特殊功能寄存器與設置舉例； LCD控制器初始化程序舉例（STN）。10.1 LCD控制器概述 10.1.1 液晶顯示基礎知識 液晶顯示原理 液晶材料特性n實驗發(fā)

2、現(xiàn)，液晶材料在一定的溫度范圍，處于兼有液體和晶體兩種特性的物質(zhì)狀態(tài)中。液晶顯示器是以液晶材料為基本材料，并將其裝在兩塊導電玻璃基片間的液晶盒中，依靠外電場作用于初始排列的液晶分子，使液晶單元產(chǎn)生遮光與透光效果，達到顯示目的的一種顯示設備。n液晶分子的液體特性，使其具有兩個非常有用的特點。一個特點是，當把液晶材料裝入兩面帶有細小溝槽的液晶盒中，在無外電場作用下，液晶單元的液晶分子會順著兩個面的溝槽方向排列；如果對液晶單元施加一定的外電場，棒狀液晶分子會以電流流向方向排列。另一個特點是，如果液晶層分子排列方向發(fā)生了扭轉(zhuǎn)，會使通過液晶層的光線隨之扭轉(zhuǎn)，以不同方向（與入射面方向不同）從另一個面射出。n

3、液晶材料本身并不發(fā)光，通常在玻璃基片的一側(cè)有一個光源，稱為背光源。液晶面板一般在每個像素對應處有一個液晶單元，液晶單元連接一對電極，通過給電極對施加一定的電壓，或使電壓為0，使得液晶單元能夠阻擋背光源的光線通過，或允許背光源的光線通過，產(chǎn)生像素暗、亮的顯示效果。 TN型液晶器件顯示原理nTN（Twisted Nematic，扭曲向列型）液晶器件顯示原理參見圖10.1。n圖10.1中，兩塊導電玻璃基片間充滿了液晶，上下偏光片（起偏器、檢偏器）偏振軸作正交設置。當不加電壓時，如圖左側(cè)，液晶分子沿著兩個面排列，但分子長軸在上下基片之間連續(xù)扭曲90度。由于液晶分子的排列使得液晶具有90度的旋光性，從而

4、使入射偏振光的偏振方向（透光方向）旋轉(zhuǎn)90度，透過檢偏器，實現(xiàn)透光。n圖10.1中右側(cè)表示加了一定的電壓后，液晶分子的長軸開始沿電場方向傾斜。當電壓達到一定值時，液晶分子都變成沿電場方向排列，這時液晶90度旋光性能消失，進入的偏振光被檢偏器阻隔，光線無法射出，從而可以遮光。n也有將圖10.1中上下偏光片的偏振軸平行排列的，這種液晶器件不加電時遮光，加電時透光。 TN型液晶器件電光特性曲線nTN型液晶器件電光特性曲線見圖10.2。n當液晶器件的起偏器和檢偏器的偏振軸正交排列，如圖10.1所示，它的電光特性曲線是圖10.2(b)中的正型電光特性曲線。n在圖10.2(b)中，橫軸表示加在液晶單元電極

5、對上的電壓，縱軸表示液晶單元透光強度，它是跟隨加在電極對上的電壓改變的。當施加的電壓為0時，透光強度最大；當施加的電壓等于閾值電壓Vth時，透光強度為90%；隨著施加電壓的增大，透光強度逐漸降低，當施加電壓達到飽和電壓Vs后，透光強度降低為10%；之后電壓的增大引起透光強度的變化就很緩慢了。當施加電壓變?yōu)?時，透光強度又變?yōu)樽畲?。n當液晶器件的起偏器和檢偏器的偏振軸平行排列時，它的電光特性曲線是圖10.2(a)中的負型電光特性曲線。n由于液晶體在直流電壓作用下會產(chǎn)生電解作用，并且液晶單元是容性負載，加在電極對上的正壓或負壓所起的作用是一樣的，所以采用交流驅(qū)動的方法，某段時間電極對施加正壓，另一

6、段時間施加負壓。n由于TN型液晶器件存在以下缺點：電光特性曲線不陡，電光響應速度慢，光透過和遮擋不徹底，所以TN型液晶器件只限于用作液晶中的低檔產(chǎn)品，如手表、數(shù)字儀表、電子鐘、計算器中的LCD。 STN型液晶器件顯示原理nSTN（Super Twisted Nematic，超扭曲向列型）液晶器件顯示基本原理，是將傳統(tǒng)的TN液晶分子扭曲角加大，實驗證明這樣就可以明顯地改善電光特性曲線的陡度。扭曲角在180360度時的液晶器件被稱為超扭曲向列型液晶。當扭曲角為270度時，電光特性曲線陡度最大。 STN LCD基礎知識nS3C2410A LCD控制器支持的STN LCD面板可以分為單色面板和彩色面板

7、。不同的單色面板可以分為只顯示單色、標定為4級灰度、標定為16級灰度的面板。不同的彩色面板可以分為顯示256色、顯示4096色的面板。n只顯示單色的STN面板顯示原理介紹如下。n假設面板規(guī)格為320240，表示面板上有240行、360列顯示像素。也就是說，240行中的每1行，有360個像素；而360列中的每1列，有240個像素。n生產(chǎn)液晶面板時，在上下玻璃基片內(nèi)側(cè)，各光刻出X方向和Y方向兩組平行的直線電極，每一個X、Y電極交叉處對應一個液晶單元（像素）。X方向電極稱為行電極，也稱掃描電極；Y方向電極稱為列電極，也稱信號電極。在X方向某一電極與Y方向某一電極施加驅(qū)動電壓后，在外電場作用下，X方向

8、與Y方向交叉點液晶單元中液晶分子的初始排列狀態(tài)發(fā)生改變，調(diào)制通過液晶單元的背光，產(chǎn)生亮與暗、遮光與透光的效果，達到顯示的目的。外加驅(qū)動電壓必須超過液晶顯示的閾值（通常大于飽和電壓），并且應該維持一定時間。當驅(qū)動電壓消失后，該液晶單元的液晶分子排列又恢復到初始排列狀態(tài)。nSTN液晶屏一幀的顯示過程，可以細分為一幀中各行的顯示過程。例如液晶屏為240行，360列。每一幀的顯示先從第一行（液晶屏頂部）開始，然后是第2行、第3行，直至最后1行，即第240行。最后1行顯示完，一幀顯示結(jié)束，開始下一幀的顯示。這種顯示模式稱為單掃描模式。n每一行的顯示，首先由LCD控制器將這一行的360個像素（列像素）對應

9、的數(shù)據(jù)（像素數(shù)據(jù)），比如1表示顯示，0表示不顯示，通過傳輸線送到LCD驅(qū)動器的移位寄存器。移位寄存器的每1位，與1個列電極相連。之后LCD控制器通過傳輸線送出行同步信號脈沖到LCD驅(qū)動的某一行的電極，在這一行的電極與連接在移位寄存器上的360個列電極共同作用下，對這一行上的360個液晶單元分別施加了不同的兩種合成驅(qū)動電壓，例如某一像素合成電壓為0，而另一像素合成電壓為飽和電壓，由此決定了這一行上列像素的顯示與不顯示。n行同步信號脈沖結(jié)束后，這一行360個列液晶單元將不再施加行驅(qū)動電壓。這種驅(qū)動技術稱為無源動態(tài)驅(qū)動技術。n液晶屏雙掃描模式指的是，把液晶屏分成上半屏和下半屏兩部分，比如某液晶屏全屏

10、為240行，把1120行作為上半屏，121240行作為下半屏。LCD控制器首先同時送出第1行和第121行的數(shù)據(jù)（例如8條數(shù)據(jù)線中4條用于第1行數(shù)據(jù)傳輸，另4條用于第121行數(shù)據(jù)傳輸，連續(xù)傳輸），分別送到LCD驅(qū)動器的兩個移位寄存器，當這兩行全部數(shù)據(jù)送完，LCD控制器發(fā)出行同步信號脈沖，LCD驅(qū)動器同時掃描這兩行。然后LCD控制器依次送出第2行和第122行數(shù)據(jù)，掃描； 。nS3C2410A LCD控制器支持單色STN面板灰度顯示的基本原理描述如下。n前面講過，對LCD面板X方向某一電極與Y方向某一電極施加驅(qū)動電壓，該電極對應的液晶單元處于顯示狀態(tài)；沒有施加驅(qū)動電壓，液晶單元處于非顯示狀態(tài)；也就是

11、說液晶單元只處于這兩種狀態(tài)中的一種。驅(qū)動電壓不能單獨控制某一液晶單元（像素）顯示的亮暗程度（灰度級）。n一個單色LCD面板如果標定為16級灰度時，有灰度0、1、2 15共16個級，如果LCD面板上某像素顯示灰度級為0，LCD控制器把每16幀作為一個周期，在這連續(xù)的16幀中，控制該像素均不顯示；另一個像素灰度級為1，LCD控制器控制該像素在1幀中顯示，其余15幀該像素均不顯示；對灰度級為15的像素，LCD控制器控制該像素在16幀均顯示。用這種方法，實現(xiàn)了灰度16個級的顯示。n對于STN彩色面板，例如能夠顯示4096色，其中紅色有16個級、綠色有16個級、藍色有16個級。紅、綠、藍色各個級組合起來

12、就能夠產(chǎn)生4096種顏色。彩色顯示的基本原理，是顯示面板的每個像素（分為3個窗口，各加了紅、綠、藍濾光片，可以顯示紅、綠、藍三原色）由紅、綠、藍三個子像素組成，紅色（綠色、藍色）16個級產(chǎn)生的方法與前述灰度產(chǎn)生16個級的方法相同。nS3C2410A LCD控制器輸出到單色STN LCD驅(qū)動器的數(shù)據(jù)，是某一行、某一列像素亮與滅對應的數(shù)據(jù)；對彩色STN LCD驅(qū)動器，是某一行、某一列像素的3個子像素（紅、綠、藍）亮與滅對應的數(shù)據(jù)。 TFT LCD基礎知識nTFT（Thin Film Transistor，薄膜晶體管型） LCD內(nèi)部驅(qū)動方式與STN LCD不同之處是，TFT LCD對液晶屏的每個液晶

13、單元（像素），連接一個有源器件，使每個液晶單元可以單獨驅(qū)動、控制。這種驅(qū)動技術稱為有源驅(qū)動技術。有源器件和矩陣電極均在下基板，上基板只有一個公用電極。TFT LCD使用的液晶材料，仍然是TN（扭曲向列型）材料。nTFT液晶屏內(nèi)部驅(qū)動電路框圖見圖10.3。圖10.3n見圖10.3，TFT LCD玻璃基板與STN LCD玻璃基板不一樣，在下基板上要光刻出行掃描線和列尋址線，構(gòu)成一個矩陣。在其交點上要制作出TFT（Thin Film Transistor，薄膜晶體管）有源器件和液晶單元電極。同一行中與各液晶單元串聯(lián)的場效應管（FET）的柵極是連在一起的，故行電極X也稱為柵極母線；而信號電極Y同一列中

14、各FET的漏極連在一起，故列電極也稱為漏極母線；FET的源極則與液晶單元的電極相連。為了增加液晶單元的顯示時間，液晶單元還并聯(lián)一個適合的電容。n顯示時，當掃描到某一行時，掃描脈沖使該行上的全部FET導通，同時各列將信號電壓施加到液晶單元，并對并聯(lián)的電容充電。如果信號電壓大于已經(jīng)存儲在液晶單元并聯(lián)電容上的電壓，則對該電容充電而提高其電壓；如果信號電壓小于液晶單元電容上的電壓，則降低該電容上的電壓。掃描行各列信號電壓的大小決定了各液晶單元透光的多少。n當一行掃描過后，這一行變成了非選通行，下一行變成了選通行，不管以后各列信號如何變化，都不會影響非選通行。由于有源器件的存在，并且液晶單元并聯(lián)電容具有

15、電荷存儲性，電容上的信號電壓可以保持一幀時間不變。n單個液晶單元的顯示原理，可以用于彩色顯示，采用在每個像素位置處開三個窗口，分別加紅、綠、藍濾色膜等技術加以實現(xiàn)。 n對彩色TFT LCD驅(qū)動器，S3C2410A LCD控制器送出的數(shù)據(jù)是每一行每一列紅、綠、藍三色對應的數(shù)字信號，如紅色級數(shù)字信號、綠色級數(shù)字信號和藍色級數(shù)字信號，由LCD驅(qū)動器將它們顯示出對應級的紅色、對應級的綠色和對應級的藍色。nTFT液晶屏也使用背光。 STN/TFT LCD特點及應用場合n與TFT LCD比較，STN LCD主要特點有：對比度不高、色彩不豐富、反應速度慢、價格較低。常用于普通電話機、普通游戲機、傳真機、醫(yī)療

16、設備、儀器儀表、電子詞典、PDA、MP3和汽車儀表上的顯示模塊。而TFT LCD對比度高、色彩豐富、反映速度較快、價格較高。常用于筆記本電腦、動漫顯示設備、PC機、手機、數(shù)碼相機等作為顯示模塊。10.1.2 S3C2410A LCD控制器概述nLCD控制器支持STN型和TFT型面板。LCD控制器使用專門的LCD DMA通道，讀取位于系統(tǒng)存儲器（內(nèi)存）視頻緩沖區(qū)的圖像數(shù)據(jù)，在LCD控制器中經(jīng)過處理或變換，與相應的時序信號配合，送到LCD驅(qū)動器。LCD驅(qū)動器與LCD面板是一體的。 LCD控制器能夠與如下STN LCD面板接口： 單色顯示LCD面板； 2BPP（Bits Per Pixel，位/像素

17、），單色LCD面板標定為4級灰度； 4BPP，單色LCD面板標定為16級灰度； 8BPP，256色，彩色LCD面板； 12BPP，4096色，彩色LCD面板。 LCD控制器能夠與如下TFT彩色LCD面板接口： 1BPP、2BPP、4BPP和8BPP，在LCD控制器內(nèi)使用調(diào)色板的彩色LCD面板； 16BPP、24BPP，LCD控制器內(nèi)不使用調(diào)色板，真彩色顯示的彩色LCD面板。 LCD控制器能被編程，支持與下述相關的不同請求： 水平和垂直像素個數(shù)； 用于數(shù)據(jù)接口的數(shù)據(jù)行寬度； 接口定時； 刷新速率。10.1.3 S3C2410A LCD控制器特點 對于STN LCD，LCD控制器： 支持3種類型的

18、LCD面板：4位雙掃描/4位單掃描/8位單掃描顯示類型； 支持單色/4灰度級/16灰度級的STN LCD面板； 支持256色/4096色的彩色STN LCD面板； 支持多種屏幕尺寸，如典型的實際屏幕尺寸：640480、320240、160160像素等；最大虛擬屏顯存為4MB；在256色模式，最大虛擬屏尺寸為40961024、20482048、10244096等。 對于TFT LCD，LCD控制器： 支持1、2、4或8BPP使用調(diào)色板的彩色顯示； 支持16、24BPP不使用調(diào)色板的真彩色顯示； 支持24BPP最大16M色顯示； 支持多種屏幕尺寸，如典型的實際屏幕尺寸：640480、320240、

19、160160像素等；最大虛擬屏顯存為4MB；在64K色模式，最大虛擬屏尺寸為20481024等。 LCD控制器共同特點： LCD控制器有1個專用的DMA； 支持LCD幀同步中斷和LCD FIFO中斷功能（INT_FrSyn和INT_FiCnt）； 系統(tǒng)存儲器被用作視頻存儲器； 支持多種虛擬顯示屏（支持硬件水平/垂直滾屏），虛擬屏顯存使用系統(tǒng)存儲器； 對不同的顯示面板，可編程的定時控制； 支持小端/大端數(shù)據(jù)格式，部分支持WinCE數(shù)據(jù)格式； 支持三星SEC TFT LCD面板（LTS350Q1-PD1/PD2型號）。10.1.4 S3C2410A LCD控制器外部接口信號nLCD控制器位于S3C

20、2410A芯片內(nèi)部，通過芯片引腳，LCD控制器提供以下接口信號：lVFRAME/VSYNC/STV：幀同步信號（STN）/垂直同步信號（TFT）/SEC TFT信號；lVLINE/HSYNC/CPV：行同步脈沖信號（STN）/水平同步信號（TFT）/SEC TFT信號；lVCLK/LCD_HCLK：像素時鐘信號（STN/TFT）/SEC TFT信號；lVD23:0：LCD像素數(shù)據(jù)輸出端口（STN/TFT/SEC TFT）；lVM/VDEN/TP：用于LCD驅(qū)動器的交流偏置信號（STN）/數(shù)據(jù)允許信號（TFT）/SEN TFT信號；lLEND/STH：行結(jié)束信號（TFT）/SEC TFT信號；l

21、LCD_PWREN：LCD面板電源允許控制信號；lLCDVF0：SEC TFT信號OE；lLCDVF1：SEC TFT信號REV；lLCDVF2：SEC TFT信號REVB。10.1.5 S3C2410A LCD控制器組成 LCD控制器組成nLCD控制器組成框圖見圖10.4。n見圖10.4，S3C2410A LCD控制器用于傳送視頻（video）數(shù)據(jù)以及產(chǎn)生需要的控制信號，如VFRAME、VLINE、VCLK、VM等等。LCD控制器使用VD23:0傳送像素數(shù)據(jù)到LCD驅(qū)動器（面板）。圖中REGBANK寄存器組有17個可編程寄存器和25616（bit）的調(diào)色板存儲器，被用來配置LCD控制器。圖中

22、LCDCDMA是一個專用DMA，自動地傳送幀存儲器中的視頻數(shù)據(jù)到LCD驅(qū)動器。通過使用專用DMA，視頻數(shù)據(jù)不用CPU干預，能夠顯示在顯示屏上。 n圖中VIDPRCS從LCDCDMA接收視頻數(shù)據(jù)，把它們改變成適合的數(shù)據(jù)格式，如適合4/8位單掃描、4位雙掃描顯示模式的數(shù)據(jù)格式，通過VD23:0數(shù)據(jù)端口發(fā)送到LCD驅(qū)動器。圖中TIMEGEN由可編程邏輯組成，支持常用的不同LCD驅(qū)動器接口定時及速率的多種不同要求。TIMEGEN模塊產(chǎn)生VFRAME、VLINE、VCLK、VM等信號。n圖10.4中LPC3600是專門用于三星LTS350Q1-PD1/PD2的定時控制邏輯單元。 數(shù)據(jù)流描述n在LCDCD

23、MA中有FIFO存儲器，當FIFO為空或部分空，LCDCDMA請求從幀存儲器（也稱幀緩沖區(qū)）裝入數(shù)據(jù)。裝入數(shù)據(jù)使用突發(fā)（burst）存儲器傳送方式，每一次突發(fā)請求，連續(xù)從存儲器取4個字，即16字節(jié)數(shù)據(jù)。在總線傳輸期間，不允許總線主設備權轉(zhuǎn)讓給別的總線主設備。當傳送請求由總線仲裁器接收時，4個連續(xù)的字數(shù)據(jù)由系統(tǒng)存儲器的幀緩沖區(qū)傳送到LCDCDMA內(nèi)的FIFO。全部FIFO大小為28個字，分別由12個字的FIFOL和16個字的FIFOH組成。使用FIFOL和FIFOH，用來支持雙掃描顯示模式。在單掃描顯示模式，僅有FIFO中的1個，即FIFOH能夠被使用。10.2 LCD控制器操作（STN）n10

24、.2.1 定時產(chǎn)生器（STN）n參閱圖10.4，TIMEGEN（定時產(chǎn)生器）產(chǎn)生用于STN LCD驅(qū)動器的控制信號，如VFRAME、VLINE、VCLK和VM。這些控制信號與REGBANK中LCDCON1LCDCON5寄存器中的配置密切相關?；谶@些寄存器中可編程的配置，TIMEGEN能夠產(chǎn)生可編程的控制信號，用于支持多種不同類型的STN LCD驅(qū)動器。nVFRAME脈沖信號以每幀一次的頻率出現(xiàn)，確定了LCD驅(qū)動器每幀第1行出現(xiàn)的時間。nVFRAME信號使LCD驅(qū)動器行指針指到顯示器頂部的開始處。nVM信號使LCD驅(qū)動器改變行和列電壓的極性，VM信號反轉(zhuǎn)速率能被控制，由LCDCON1寄存器MM

25、ODE位和LCDCON4寄存器MVAL7:0域控制。如果MMODE位是0，VM信號被配置為每幀反轉(zhuǎn)。如果MMODE位是1，VM信號被配置為每若干個VLINE（行數(shù)）信號反轉(zhuǎn)，具體數(shù)值取決于MVAL 7:0（對應LCDCON415:8）的值。如MVAL7:0=0 x2，則每隔2行VM反轉(zhuǎn)。nVM速率在MMODE=1時，基于MVAL7:0的值，計算如下： VM速率 = VLINE速率(2MVAL) （式10.1）nVFRAME和VLINE脈沖的產(chǎn)生，由LCDCON3/2寄存器中HOZVAL域和LINEVAL域的配置控制。每個域與LCD大小和顯示模式有關，參考下式： HOZVAL= (水平顯示大小有

26、效的VD數(shù)據(jù)位數(shù))-1 （式10.2） 式中VD指的是在不同模式下使用VD7:0或者VD3:0數(shù)據(jù)的位數(shù)。n在彩色模式，由于每個像素由紅、綠、藍3個子像素組成，所以水平顯示大小（size）為3乘水平像素數(shù)。在單色或灰度模式，水平顯示大小就是1行的像素個數(shù)。n在4位單掃描顯示模式，有效的VD數(shù)據(jù)位數(shù)為4。在4位雙掃描顯示模式，有效的VD數(shù)據(jù)位數(shù)為2個4位，參閱圖10.5和圖10.6。在8位單掃描顯示模式，有效的VD數(shù)據(jù)位數(shù)為8。此處位的含義是指二進制數(shù)的位，即bit。 LINEVAL = (垂直顯示大小)-1 ；在單掃描顯示模式 （式10.3） LINEVAL = (垂直顯示大小2)-1 ；在雙

27、掃描顯示模式 （式10.4）n垂直顯示大小就是LCD面板垂直方向像素個數(shù)。nVCLK信號速率能被控制，由LCDCON1寄存器的CLKVAL域控制。表10-1定義了VCLK和CLKVAL的關系。CLKVAL最小值是2。 VCLK(Hz) = HCLK/(CLKVAL2) （式10.5） 式中HCLK為系統(tǒng)時鐘。n幀的速率是指VFRAME信號的頻率。幀速率與LCDCON1LCDCON4寄存器中WLH（VLINE脈沖高電平的寬度）、WDLY（VLINE脈沖后沿到VCLK脈沖前沿的寬度）、HOZVAL、LINEBLANK和LINEVAL域有關，也同VCLK和HCLK有關。大多數(shù)LCD驅(qū)動器有它們自己的

28、幀速率。幀速率計算公式如下： frame_rate(Hz) = 1/(1/VCLK)(HOZVAL+1)+(1/HCLK) (A+B+(LINEBLANK8)(LINEVAL+1) (式10.6) 式中A = 2(4+WLH)，B = 2(4+WDLY) 。 10.2.2 視頻操作（STN）nS3C2410A LCD控制器支持8位彩色模式（256色）、12位彩色模式（4096色）、4級灰度標定模式、16級灰度標定模式和單色模式。對于灰度或彩色模式，使用基于時間的抖動算法（dithering algorithm）和幀比率控制（Frame Rate Control，F(xiàn)RC）方法，能夠?qū)崿F(xiàn)不同灰度級

29、或不同色級。LCD控制器允許某些模式使用可編程的查找表，從中選擇灰度級或色級，具體內(nèi)容在隨后進行介紹。單色模式旁路FRC和查找表模塊，基本上是把FIFOH（如果是雙掃描，還有FIFOL）中的數(shù)據(jù)變成連續(xù)的4位（如果是4位雙掃描，8位；如果是8位單掃描，8位），以數(shù)據(jù)流的方式，移動視頻數(shù)據(jù)到LCD驅(qū)動器。 查找表nS3C2410A能夠支持查找表，用于對色級或灰度級映射的各種選擇。查找表也稱調(diào)色板。在用2位二進制數(shù)表示的4級灰度模式，用戶能夠從16級灰度中選擇出4級灰度使用。在用4位二進制數(shù)表示的16級灰度模式，灰度級不能選擇，全部16級灰度使用已有的16級灰度。在用8位二進制數(shù)表示的256色模式

30、中，3位表示紅，3位表示綠，2位表示藍。256色的形成是由8級紅色、8級綠色和4級藍色組合而成。在256色模式中，查找表能被用作選擇表，允許從16級紅色中選出8級，從16級綠色中選出8級，從16級藍色中選出4級使用。n在4096色模式，不使用查找表（調(diào)色板），不能像256色模式那樣進行選擇。 灰度模式操作nS3C2410A LCD控制器支持2種灰度模式，其中每像素對應2位二進制數(shù)的4級灰度模式，像素灰度級有0、1、2和3共4個級。使用查找表時，允許從16級灰度中選擇4級，查找表使用BLUELUT寄存器中BLUEVAL15:0域。像素灰度級0由BLUEVAL3:0的值代表。例如BLUEVAL3:

31、0為9，則像素灰度級0表示的是16級灰度中的級9對應的灰度。如果BLUEVAL3:0為15，則像素灰度級0表示16級灰度中的級15對應的灰度，依此類推。同樣，像素灰度級1由BLUEVAL7:4表示，像素灰度級2由BLUEVAL11:8表示，像素灰度級3由BLUEVAL15:12表示。BLUELUT寄存器在256色模式是作為藍色查找表寄存器使用的。n每像素對應4位二進制數(shù)的16級灰度模式，不使用查找表，不必像每像素對應2位的4級灰度模式那樣進行查找。 256色模式操作n使用抖動算法和FRC，LCD控制器能夠支持每像素用8位二進制數(shù)表示的256色顯示模式。256色顯示模式對紅、綠、藍分別使用各自的

32、查找表。REDLUT寄存器中REDVAL31:0、GREENLUT寄存器中GREENVAL31:0、BLUELUT寄存器中BLUEVAL15:0是可編程的紅、綠、藍查找表。 4096色模式操作nS3C2410A LCD控制器能夠支持每像素12位二進制數(shù)的4096色顯示模式。使用抖動算法和FRC，彩色顯示模式能夠產(chǎn)生4096色。每像素12位中，4位編碼表示紅色，4位表示綠色，4位表示藍色。4096色顯示模式不使用查找表。10.2.3 抖動和FRC（STN）n對于STN LCD顯示，除單色顯示外，灰度和彩色顯示的視頻數(shù)據(jù)，必須由抖動算法處理。nLCD控制器中的DITHFRC（DITHering a

33、nd FRC）模塊，即抖動和幀比率控制模塊，有兩個功能?；跁r間的抖動算法用于減少顯示屏的閃爍，而FRC用于在STN面板上顯示不同的灰度級和紅、綠、藍不同的色級。10.2.4 顯示類型（STN）nLCD控制器支持3種類型的LCD驅(qū)動器：4位雙掃描、4位單掃描和8位單掃描。圖10.5（P361）給出了單色顯示的3種不同的類型，圖10.6 （P361）給出了彩色顯示的3種不同的類型。n圖10.6中，R1、G1、B1表示1個像素的紅、綠、藍3個子像素的數(shù)據(jù)位。 4位雙掃描顯示類型 4位單掃描顯示類型 8位單掃描顯示類型 256色顯示 4096色顯示10.2.5 存儲器數(shù)據(jù)格式（STN，BSWP=0）

34、n參見圖10.7（P363），當LCDCON5寄存器中BSWP=0時，存儲器視頻緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)與LCD屏顯示像素位置的對應關系如下所述。 單色4位雙掃描顯示 存儲器視頻緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)與LCD屏顯示像素位置的對應關系見圖10.7(a)。(P363) 單色4位單掃描/8位單掃描顯示 存儲器視頻緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)與LCD屏顯示像素位置的對應關系見圖10.7(b)。 (P363) 其他10.2.6 定時請求(STN)nVM信號提供一個用于顯示的AC（交流）信號，LCD用VM改變行和列電壓的極性，行和列電壓決定對應像素顯示與否。由于LCD使用DC電壓傾向于使液晶面板品質(zhì)惡化，所以要使用AC信號。VM信號能夠

35、被配置為每幀反轉(zhuǎn)，或者每若干個VLINE信號反轉(zhuǎn)。n圖10.8(P365)給出了LCD驅(qū)動器接口的時序要求。n圖10.8中WLH確定VLINE脈沖的高電平的寬度，以系統(tǒng)時鐘為計數(shù)單位；WDLY確定VLINE下降沿和VCLK上升沿之間的延遲時間，以系統(tǒng)時鐘為計數(shù)單位，它們的時間長度可以在LCDCON4和LCDCON3寄存器中分別設置。10.3 LCD控制器操作（TFT）10.3.1 定時產(chǎn)生器（TFT）n參閱圖10.4(P357)，TIMEGEN（定時產(chǎn)生器）產(chǎn)生用于TFT LCD驅(qū)動器的控制信號，如VSYNC、HSYNC、VCLK、VDEN和LEND信號。這些控制信號與REGBANK模塊中的L

36、CDCON1/2/3/4/5寄存器配置密切相關?；谶@些可編程的配置，TIMEGEN模塊能夠產(chǎn)生可編程的控制信號，用以支持多種不同類型的TFT LCD驅(qū)動器。 nVSYNC信號發(fā)出，引起LCD的行指針移到顯示器頂部的開始處。nVSYNC和HSYNC脈沖的產(chǎn)生，取決于LCDCON3/2寄存器中HOZVAL和LINEVAL域的配置。HOZVAL和LINEVAL由LCD面板的大小確定，參見下式： HOZVAL = (水平顯示大小)-1 （式10.7） LINEVAL = (垂直顯示大小)-1 （式10.8）nVCLK信號的速率取決于LCDCON1寄存器中的CLKVAL域。表10-4定義了VCLK和C

37、LKVAL的關系。CLKVAL的最小值為0。 VCLK(Hz) = HCLK/(CLKVAL+1)2 (式10.9)n幀的速率就是VSYNC信號的頻率。幀的速率與LCDCON1/2/3/4寄存器中的VSPW、VBPD、VFPD、LINEVAL、HSPW、HBPD、HFPD、HOZVAL和CLKVAL域相關。大多數(shù)LCD驅(qū)動器需要適合它們自己的幀速率。幀速率計算如下： frame_rate(Hz) = 1/(VSPW+1)+(VBPD+1)+(LINEVAL+1)+(VFPD+1)(HSPW+1)+(HBPD+1)+(HFPD+1)+(HOZVAL+1)2(CLKVAL+1)/(HCLK) （式

38、10.10）10.3.2 視頻操作與存儲器數(shù)據(jù)格式（TFT） 視頻操作nS3C2410A內(nèi)部的LCD控制器支持1、2、4或8BPP使用調(diào)色板的彩色顯示，支持16或24BPP不使用調(diào)色板的真彩色顯示。nS3C2410A能夠支持256色調(diào)色板，用于彩色映象的各種選擇。 存儲器數(shù)據(jù)格式 24BPP顯示 16BPP顯示 8BPP顯示 4BPP顯示 2BPP顯示10.3.3 256色調(diào)色板使用（TFT） 調(diào)色板配置和格式控制nS3C2410A提供256色調(diào)色板，用于TFT LCD控制。n用戶能夠以2種格式，從64K色中選擇256色。n256色調(diào)色板由25616位（bit）SPSRAM（Single Po

39、rt Synchronous static RAM，單端口同步靜態(tài)RAM）組成。調(diào)色板支持5:6:5（R:G:B）格式和5:5:5:1（R:G:B:I）格式。5:5:5:1也寫作5:5:5:I。n當用戶使用5:5:5:1格式時，強度（Intensity）數(shù)據(jù)I被用作每個RGB數(shù)據(jù)共同的LSB位。因此，5:5:5:1格式與R(5+I):G(5+I):B(5+I)格式是相同的。n例如，在5:5:5:1格式中，用戶能夠以表10-15那樣寫調(diào)色板，并且連接VD引腳到TFT LCD面板（R(5+I)=VD23:19+VD18或VD10或VD2，G(5+I)=VD15:11+VD18或VD10或VD2，B

40、(5+I)=VD7:3+VD18或VD10或VD2），當然LCDCON5寄存器的FRM565位要設置為0。n5:6:5格式和5:5:5:1格式見表10-14和表10-15。 調(diào)色板讀/寫 臨時調(diào)色板配置10.3.4 16BPP顯示類型不使用調(diào)色板數(shù)據(jù)格式（TFT）n當每像素用16位二進制數(shù)表示時，S3C2410A的LCD控制器不使用調(diào)色板。視頻緩沖區(qū)數(shù)據(jù)（內(nèi)存）1個字，表示2個像素，在不交換半字（LCDCON5寄存器HWSWP=0）時，視頻數(shù)據(jù)位與RGB及I位對應關系，以及它們在面板上的顯示位置見圖10.12(P371)。10.3.5 TFT LCD時序舉例nTFT LCD時序舉例見圖10.1

41、3(P372)。10.4 虛擬顯示與 LCD電源允許（STN/TFT）10.4.1 虛擬顯示（STN/TFT） S3C2410A支持硬件水平或垂直滾動，見圖10.14(P373)。10.4.2 LCD電源允許（STN/TFT）10.5 LCD控制器特殊功能寄存器10.5.1 LCD控制器特殊功能寄存器 LCD控制寄存器1 LCD控制寄存器1，即LCDCON1，地址為0 x4D000000，Reset值為0 x0000000，可讀寫，具體含義見表10-16。 LCD控制寄存器2 LCD控制寄存器2，即LCDCON2，地址為0 x4D000004，Reset值為0 x00000000，可讀寫，具體

42、含義見表10-17。 LCD控制寄存器3 LCD控制寄存器3，即LCDCON3，地址為0 x4D000008，Reset值為0 x0000000，可讀寫，具體含義見表10-18。 LCD控制寄存器4 LCD控制寄存器4，即LCDCON4，地址為0 x4D00000C，Reset值為0 x0000，可讀寫，具體含義見表10-19。 LCD控制寄存器5 LCD控制寄存器5，即LCDCON5，地址為0 x4D000010，Reset值為0 x00000000，可讀寫，具體含義見表10-20。 幀緩沖區(qū)起始地址1寄存器 幀緩沖區(qū)起始地址1寄存器，即LCDSADDR1，地址為0 x4D000014，Re

43、set值為0 x00000000，可讀寫，具體含義見表10-21。 幀緩沖區(qū)起始地址2寄存器 幀緩沖區(qū)起始地址2寄存器，即LCDSADDR2，地址為0 x4D000018，Reset值為0 x000000，可讀寫，具體含義見表10-22。 幀緩沖區(qū)起始地址3寄存器 幀緩沖區(qū)起始地址3寄存器，即LCDSADDR3，地址為0 x4D00001C，Reset值為0 x000000，可讀寫，具體含義見表10-23。 幀緩沖區(qū)起始地址寄存器參數(shù)設定計算舉例 以下舉例說明求LCDBASEL的方法，同時說明圖10.14中虛擬顯示滾屏和幀緩沖區(qū)起始地址寄存器中相關參數(shù)的具體含義。以下具體計算見參考書?！纠?0.1】假如LCD面板為320240像素，16級灰度，單掃描顯示，幀起址=0 xc500000，偏移點數(shù)（偏移像素個數(shù)）=2048點(P378)?！纠?0.2】假定LCD面板為320240像素，16級灰度，雙掃描顯示，幀起址=0 xc500000，偏移點數(shù)（偏移像素個數(shù)）=2048點(P378) 。【例10.3】假定LCD面板為320240像素，256色，單掃描顯示，幀起址=0 xc500000，偏移點數(shù)（偏移像素個數(shù)）=1024點