基于ARM與WindowsCE的LCD顯示器設(shè)計(jì)

結(jié)合IntelPXA270內(nèi)置的LCD控制器和FG070053DSSWJGT1液晶屏的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及時(shí)序圖的分析，設(shè)計(jì)LCD顯示接口電路，主要是把IntelPXA270的控制信號(hào)與LCD屏的控制引腳連接起來(lái)，如圖3所示。通過(guò)16位數(shù)據(jù)線把LCD控制器的數(shù)據(jù)發(fā)送腳與FG070053DSSWJGT1的數(shù)據(jù)接收腳連接起來(lái)，即把（R0―R4，G0―G5，B0―B4）與L_DD0-L_DD15連接起來(lái)；把幀時(shí)鐘，行時(shí)鐘，像素時(shí)鐘等與LCD屏連接； ADJ采用電壓為0―3.0V、 頻率為20KHZ的PWM脈沖，調(diào)節(jié)液晶屏背光燈的亮度，在滿足用戶要求的同時(shí)還可有效地控制功耗。圖3中，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)LCLK是行時(shí)鐘控制信號(hào)，F(xiàn)CLK是幀時(shí)鐘控制信號(hào)，PCLK是像素時(shí)鐘控制信號(hào)，OE為數(shù)據(jù)輸出使能信號(hào)。VDD由直流5V穩(wěn)壓電源提供，U/D通過(guò)電阻拉低后對(duì)屏幕提供上下翻轉(zhuǎn)信號(hào)，L/R支持屏幕左右翻轉(zhuǎn)控制。

圖3 TFT LCD接口電路

3 LCD顯示程序的設(shè)計(jì)

在WindowsCE下LCD驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)使用基本圖形引擎（GPE）類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)[1] [5]。在使用GPE類(lèi)編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序之前，首先分析使用GPE類(lèi)編寫(xiě)顯示驅(qū)動(dòng)時(shí)對(duì)顯示設(shè)備的要求，內(nèi)存布局要求顯示設(shè)備使用線性幀緩沖區(qū)，全部的顯示內(nèi)存是連續(xù)的；接下來(lái)分析GPE類(lèi)對(duì)內(nèi)存中數(shù)據(jù)格式的要求。LCD屏是自頂向下的格式，像素（0，0）在左上角，像素（width-1,height-1）在右下角。 幀緩沖區(qū)的步幅，即表示顯示設(shè)備上一個(gè)掃描行在內(nèi)存中占的字節(jié)數(shù)，應(yīng)當(dāng)是四字節(jié)的整數(shù)倍，即使在每個(gè)掃描行的末尾填充一些無(wú)用的字節(jié)，CPU不需做“排”選擇也可以存取整個(gè)幀緩沖區(qū)，幀緩沖區(qū)不應(yīng)當(dāng)使用位面（位面就是每種顏色信道RGB>在幀緩沖區(qū)進(jìn)行分開(kāi)存儲(chǔ)）。

使用IntelPXA270 內(nèi)置的LCD控制器，集成了7個(gè)通道的DMA，支持像素深度分別為2、4、8、16、18、24位的RGB模式，采用16位RGB模式進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖像數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中，使用DMA方式進(jìn)行幀數(shù)據(jù)存取，幀的大小及幀地址是指定的，可以滿足GPE類(lèi)的線性幀緩沖區(qū)的要求，LCD控制與LCD屏都滿足WindowsCE 下使用GPE類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示驅(qū)動(dòng)的硬件要求。

3.1 創(chuàng)建基于GPE類(lèi)的顯示驅(qū)動(dòng)程序

使用GPE類(lèi)簡(jiǎn)化了WindowsCE顯示設(shè)備的開(kāi)發(fā)工作，GPE類(lèi)代表一個(gè)顯示設(shè)備，是一個(gè)純虛的類(lèi)，設(shè)計(jì)顯示驅(qū)動(dòng)時(shí)必須繼承這個(gè)基本GPE類(lèi)。

首先定義一個(gè)新的類(lèi)（class SA2Video）來(lái)繼承GPE類(lèi)，根據(jù)GPE類(lèi)的要求，實(shí)現(xiàn)以下函數(shù)：

NumModes ------返回顯示驅(qū)動(dòng)所支持的顯示模式。
GetModeInfo ------返回指定顯示模式的信息，如顯示像素寬度和深度，處理由NumModes()函數(shù)返回的顯示模式，當(dāng)SetModes()函數(shù)被調(diào)用時(shí)，總是返回在模式配置列表中的第一個(gè)模式值。
SetModes ------設(shè)置顯示模式。
AllocSurface------分配一個(gè)頁(yè)面，頁(yè)面僅僅是保存像素?cái)?shù)據(jù)的RAM或視頻RAM，是一個(gè)塊內(nèi)存，GPESurf類(lèi)能用于代表系統(tǒng)顯存上的一個(gè)頁(yè)面，保證在視頻RAM上分配一個(gè)頁(yè)面。
SetPointerShape------設(shè)置光標(biāo)位圖和光標(biāo)區(qū)。
MovePointer------移動(dòng)光標(biāo)。
BltPrepare ------在位塊傳輸操作之前調(diào)用，如果驅(qū)動(dòng)支持位塊傳輸之前的操作，它就允許驅(qū)動(dòng)建立硬件位塊傳輸（blit）操作，并返回一個(gè)實(shí)際操作函數(shù)去執(zhí)行位塊傳輸（blit），在GPE類(lèi)中提供默認(rèn)的Blit操作函數(shù)。
BltComplete------在塊傳輸完成之后執(zhí)行，如果有必要的話，它允許設(shè)備做任何的清除操作。
Line ------在畫(huà)線操作之前和之后調(diào)用，如果在畫(huà)線之前調(diào)用，該函數(shù)可以建立硬件的畫(huà)線操作，然后返回GPE默認(rèn)的畫(huà)線操作；如果在畫(huà)線之后調(diào)用，該函數(shù)可以做任何畫(huà)線操作之后的清除。
InVBlank ------標(biāo)志是否在水平同步周期時(shí)顯示更新了。
這些函數(shù)在GPE類(lèi)的源代碼中為空函數(shù)，所以必須在（class SA2Video）中實(shí)現(xiàn)函數(shù)重載。

3.2 創(chuàng)建LCD控制器接口驅(qū)動(dòng)程序

創(chuàng)建LCD控制器的接口驅(qū)動(dòng)程序主要是完成硬件的配置，包括LCD控制器和IO引腳接口的配置。首先根據(jù)LCD顯示接口的電路連接，配置IntelPXA270內(nèi)的IO寄存器，然后根據(jù)外接的LCD屏提供的參數(shù)配置LCD控制器，主要是配置TFT接口時(shí)序，如幀時(shí)鐘，行時(shí)鐘，像素時(shí)鐘，數(shù)據(jù)輸出使能等[6]。在xllp_lcd.c文件中的XllpLCDInit（）函數(shù)實(shí)現(xiàn)硬件的初始化，以下為該函數(shù)的關(guān)鍵代碼：

XLLP_STATUS_T XllpLCDInit(P_XLLP_LCD_T pXllpLCD)
{ XLLP_STATUS_T status = 0;
// 初始化IO接口，根據(jù)LCD連接電路圖進(jìn)行配置
LCDSetupGPIOs(pXllpLCD);
// 初始LCD控制器及幀緩沖區(qū)
LCDInitController(pXllpLCD);
// 清除LCD控制器的狀態(tài)寄存器
LCDClearStatusReg(pXllpLCD);
// 使能LCD 控制器，驅(qū)動(dòng)LCD屏顯示數(shù)據(jù)
LCDEnableController(pXllpLCD);
return status;
}

3.3 LCD控制器顯示模式的設(shè)置

WindowsCE GDI 支持帶有多種顏色灰度和顏色模式的顯示設(shè)備，從僅用一位表示的顏色到調(diào)色板調(diào)制出真32位RGB，每一種格式支持幾種不同的像素排列方式，這取決于對(duì)顯示內(nèi)存的訪問(wèn)是否支持單字節(jié)方式、雙字節(jié)字方式、四字節(jié)方式。

使用下列掩碼來(lái)提取紅、綠、藍(lán)數(shù)值：每個(gè)像素用16位表示的格式是一種掩碼格式，并且不被調(diào)色，每個(gè)像素我們用兩字節(jié)來(lái)存儲(chǔ)。結(jié)合TFT LCD顯示接口的硬件電路圖和IntelPXA270 內(nèi)置的LCD控制器，按照IntelPXA270處理器手冊(cè)上的說(shuō)明，需要對(duì)控制引腳初始化[7]。在圖3中，第14口用來(lái)進(jìn)行幀時(shí)鐘控制，結(jié)合IntelPXA270數(shù)據(jù)手冊(cè)，我們配置第14口為L(zhǎng)_VSYNC功能，用如下語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)：
GAFR0_L|=((GAFR0_L～(1u29))|(1u28))
所有顯示數(shù)據(jù)線L_DD0―L_DD15都設(shè)為輸出口，并設(shè)為顯示器的數(shù)據(jù)輸出，程序設(shè)計(jì)如下：