一種基于S3C2410A的液晶屏接口設(shè)計(jì)

目前對(duì)液晶屏的控制顯示多采用單片機(jī)、FPGA或CPLD作為控制器，編制程序多采用匯編語言或C51程序。本文以控制器和顯示屏集成一體的小型號(hào)LCM19264圖形點(diǎn)陣式液晶顯示器為例，提出并實(shí)現(xiàn)了一種新型的基于S3C2410A CPU和KS0107控制器的嵌入式液晶屏接口系統(tǒng)，適用于POS機(jī)等許多應(yīng)用領(lǐng)域，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

1 ARM微處理器及開發(fā)環(huán)境

1.1 ARM核心板采用S3C2410A

嵌入式系統(tǒng)的硬件核心是嵌入式微處理器，ARM處理器是目前公認(rèn)的業(yè)界領(lǐng)先的32位嵌入式RISC微處理器，它具有體系結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展，功耗低，成本低和支持處理實(shí)時(shí)多任務(wù)等特點(diǎn)，成為設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)時(shí)32位RISC芯片的首選，也是許多行業(yè)嵌入式解決方案的RISC芯片標(biāo)準(zhǔn)[1]。

16/32位RISC處理器S3C2410A 采用了ARM920T內(nèi)核，0.18um工藝的CMOS標(biāo)準(zhǔn)宏單元和存儲(chǔ)器單元[2]。它的低功耗、精簡和出色的全靜態(tài)設(shè)計(jì)特別適用于對(duì)成本和功耗敏感的應(yīng)用。它一方面具有處理器的所有優(yōu)點(diǎn)：低功耗、高性能；同時(shí)又具有非常豐富的片上資源, 非常適合嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)。

1.2 ARM嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境

開發(fā)中嵌入式操作系統(tǒng)選用標(biāo)準(zhǔn)的LINUX2.4內(nèi)核版本。為了滿足嵌入式核心板的系統(tǒng)性能要求，需要對(duì)內(nèi)核進(jìn)行一定程度的裁減修改，對(duì)某些功能模塊進(jìn)行合理的配置。其中對(duì)指定的端口地址進(jìn)行映射是必不可少的。采用專用的FPGA下載電纜即可將編譯通過的Linux內(nèi)核下載移植到核心板的 S3C2410A中。內(nèi)核的啟動(dòng)Bootloader使用了vivi。這里的交叉編譯器采用的是Arm-Linux-Toolchains；而 S3C2410A整個(gè)根目錄則使用了可讀寫的yaffs文件系統(tǒng)[4]。開發(fā)調(diào)試中可通過串口或網(wǎng)口來實(shí)現(xiàn)宿主機(jī)對(duì)目標(biāo)板的控制使用。

2 基于S3C2410A的液晶屏接口設(shè)計(jì)

2.1 S3C2410A與KS0107的接口控制

S3C2410A的存儲(chǔ)系統(tǒng)地址空間總共由8個(gè)存儲(chǔ)器Bank構(gòu)成，每個(gè)Bank 128M字節(jié)，總共1G字節(jié)/8Banks。6個(gè)是ROM、SRAM等類型存儲(chǔ)器Bank。剩下的2個(gè)可以作為ROM、SRAM、SDRAM等存儲(chǔ)器 Bank。除Bank0只能是16/32位寬之外，其他Bank都具有可編程的訪問大小，可以是8/16/32位寬。前7個(gè)存儲(chǔ)器Bank有固定的起始地址，最后一個(gè)Bank的起始地址是可調(diào)整的，最后兩個(gè)Bank的大小是可編程的，且所有Bank的訪問周期都是可編程的。Bank0 的數(shù)據(jù)總線（nGCS0）必須首先設(shè)置成16位或32位的。因?yàn)锽ank0通常作為引導(dǎo)ROM區(qū)（映射到地址0x0000-0000）。Bank6和 Bank7通常分給SDRAM.。S3C2410A接16/32位或多片8位存儲(chǔ)器時(shí)地址線需要錯(cuò)位連接。

系統(tǒng)選用LCM19264系列液晶模塊，LCM19264點(diǎn)陣液晶屏單色液晶模塊帶有KS0107控制器，點(diǎn)陣形式為192 x 64，8位雙向數(shù)據(jù)總線，可以顯示圖形和文字。3個(gè)控制芯片，管理8頁(每頁為8行像素)和192列(每個(gè)芯片各自控制64列)的圖形屏幕，因此構(gòu)成了 192列，64行的像素矩陣，即所能使用的顯示范圍。

LCM19264型圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊與S3C2410A CPU的連接方式采用直接訪問方式。直接訪問方式是將液晶顯示模塊的接口作為存儲(chǔ)器或I／O設(shè)備直接掛在S3C2410A總線上，S3C2410A以訪問存儲(chǔ)器或I／O設(shè)備的方式操作液晶顯示模塊的工作。KS0107控制器是應(yīng)用于S3C2410A系統(tǒng)與液晶模塊之間的控制芯片，它接收來自 S3C2410A系統(tǒng)的指令與數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生相應(yīng)的時(shí)序及數(shù)據(jù)控制模塊的顯示。這樣可以大大緩解S3C2410A CPU的控制輸出，使用更加靈活，因此該解決方案具有很強(qiáng)的通用性。

對(duì)于液晶顯示屏的數(shù)據(jù)接口，因?yàn)镾3C2410A與液晶顯示屏均由3.3V供電，可以經(jīng)緩沖后將二者數(shù)據(jù)線相連，這樣S3C2410A就能將ROM或RAM中的數(shù)據(jù)直接送入KS0107控制器的緩存中以便顯示。

液晶顯示屏的控制信號(hào)由S3C2410A地址線的第6位、第7位和第8位經(jīng)過74HC138譯碼產(chǎn)生。因此液晶屏控制器的數(shù)據(jù)端口、控制端口和狀態(tài)端口具有不同的地址。S3C2410A對(duì)液晶屏的控制信號(hào)是由其自身的數(shù)據(jù)口來充當(dāng)?shù)模纯刂菩盘?hào)作為數(shù)據(jù)的形式發(fā)送到液晶屏控制器KS0107，再由 KS0107按照固定時(shí)序完成對(duì)液晶顯示屏的控制。實(shí)際上完全可以將液晶屏的讀寫由一個(gè)端口地址來實(shí)現(xiàn)，此時(shí)譯碼輸出端該管腳為高時(shí)，通過非門輸出的低電平來做為選通液晶顯示屏的讀信號(hào)；當(dāng)讀管腳為低時(shí)，則直接選通液晶顯示屏的寫管腳。表1是LCM192644的主要引腳功能。

表1 LCM192644芯片引腳說明