S3C2440A驅(qū)動(dòng)RGB接口TFT LCD的研究

1 引言
隨著科技的進(jìn)步，TFT LCD作為顯示器件在各種嵌入式系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。帶觸摸屏的TFT LCD模組在系統(tǒng)應(yīng)用中不僅能為人機(jī)界面提供高質(zhì)量的畫面顯示，而且能提供更直觀、方便的交互性輸入。TMT035DNAFWU1是深圳天馬微電子股份有限公司生產(chǎn)的8.89 cm(3.5 in)TFT LCD模組，該模組內(nèi)置了LCD驅(qū)動(dòng)器，集成了四線電阻式觸摸屏和背光電路。S3C2440A 是三星公司設(shè)計(jì)的一款基于ARM920T內(nèi)核的32位嵌入式RISC(reduced instructions set computer)微處理器，它的最高工作頻率可達(dá)533 MHz，內(nèi)部集成了通用的LCD控制器、8通道10位ADC和觸摸屏接口，且具備高性能、低功耗的優(yōu)點(diǎn)，適用于智能手機(jī)、便攜式媒體播放器、手持導(dǎo)航儀等領(lǐng)域。本文基于S3C2440A嵌入式系統(tǒng)，以TMT035DNAFWU1為顯示設(shè)備，設(shè)計(jì)了TFT LCD驅(qū)動(dòng)電路，并完成Linux下驅(qū)動(dòng)顯示效果的調(diào)試。

2 TFT LCD接口時(shí)序
TMT035DNAFWU1的顯示分辨率為320×240，采用24位數(shù)字RGB接口，可以顯示16.7 M顏色。
RGB接口是為TFT LCD模組提供高品質(zhì)顯示而設(shè)計(jì)的接口，該接口可以高速、低功耗地完成動(dòng)畫顯示，其中包含4個(gè)重要的控制信號(hào)VSYNC、HSYNC、DCLK 和VDEN，分別用于幀、行、像素的數(shù)據(jù)傳輸。
圖1為TMT035DNAFWU1模組RGB接口時(shí)序示意圖。

圖1 RGB接口時(shí)序圖

3 S3C2440A LCD控制器介紹
S3C2440A 內(nèi)置的LCD控制器能將顯示在LCD上的數(shù)據(jù)從系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)通過邏輯單元傳送到外部的LCD驅(qū)動(dòng)器中。它可以支持不同分辨率的顯示，如：640×480、320×240等，最大可支持24位數(shù)據(jù)的16.7 M 彩色TFT模塊，其控制器框圖如圖2所示。

圖2 S3C2440A LCD控制器框圖
3.1 控制總框圖
LCD控制器主要由REGBANK、LCDCDMA兩大部分組成，用于產(chǎn)生必要的控制信號(hào)和傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，如圖2所示。REGBANK有17個(gè)可編程寄存器組和256×16的調(diào)色板存儲(chǔ)器，用來設(shè)定LCD控制器。LCDCDMA 是一個(gè)專用的DMA(Direct Memory Access)，自動(dòng)從幀存儲(chǔ)器傳輸視頻數(shù)據(jù)到LCD控制器，視頻數(shù)據(jù)可以不經(jīng)CPU處理直接顯示在屏上。TIMEGEN 由可編程邏輯器件組成，產(chǎn)生VFRAME/VSYNC、VLINE/HSYNC、VCLK/DCLK、VM/VDEN信號(hào)等，以支持不同的LCD驅(qū)動(dòng)器的接口時(shí)序和速率。LPC3600與LCC3600是專用LCD控制器，在此不做詳細(xì)介紹。

3.2 TFT控制器介紹
通過對(duì)REGBANK 寄存器組中的LCDCON1/2/3/4/5進(jìn)行配置，TIMEGEN產(chǎn)生可編程控制信號(hào)來支持不同類型的LCD驅(qū)動(dòng)器。
VSYNC和HSYNC脈沖與LCDCON2/3的HOZVAL和LINEVAL設(shè)置相關(guān)，HOZVAL和LINEVAL的值由LCD屏的分辨率決定，如下公式：
HOZVAL=(Horizontal display size)-1 (1)
LINEVAL=(Vertical display size)-1 (2)
VCLK的頻率取決于LCDCON1中CLKVAL的設(shè)置，在LCDCON1中配置，VCLK和CLKVAL的關(guān)系如下(CLKVAL的最小值是0)：
VCLK(Hz)=HCLK/[(CLKVAL+1)×2] (3)
HCLK為S3C2440A 中PLL時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)。
VSYNC的頻率即為幀頻，它與LCDCON1/2/3/4均有關(guān)，計(jì)算公式如下：
Frame Rate=1/{[(VSPW+1)+(VBPD+1)+(LINEVAL+1)+(VFPD+1)1×[(HSPW+1)+(HBPD+1)+(HFPD+1)+(HOZVAL+1)]×[2×(CLKVAL+1)/(HCLK)]} (4)
公式(1)～(4)各參數(shù)數(shù)值的設(shè)置方法在§5.2中給出。

4 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
除數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)接口外，TFT LCD模組的驅(qū)動(dòng)電路還包括提供給模組的電源電路、VGL、VGH、VCOM 電壓電路等。根據(jù)TFT LCD模組的接口和S3C2440A 內(nèi)嵌的控制器輸出管腳，完成LCD顯示的控制線路設(shè)計(jì)。電路接口設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 TFT LCD顯示接口電路設(shè)計(jì)
VCOM 電壓信號(hào)由TFT LCD模組上SOURCEDRIVER IC輸出的POL信號(hào)提供。POL信號(hào)經(jīng)過VCOM BUFFER電路，產(chǎn)生VCOM電壓信號(hào)提供給TFT LCD模組。TFT LCD模組采用行翻轉(zhuǎn)方式驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)的VCOM BUFFER 電路能夠完成VCOM電壓的交流電壓成分和直流電壓成分的調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)VCOM BUFFER電路，使VCOM 中心點(diǎn)電壓及其幅值達(dá)到應(yīng)用的要求，有效地消除TFT LCD顯示閃爍問題并改善顯示質(zhì)量。