s3c2440的LCD应用详解

人机交互是嵌入式系统必须具有的功能。比较简单的人机交互有按键、LED、蜂鸣器，稍微复杂的有7段数码管和点阵。但如今这些都不能满足人们的需求了，所以又出现了LCD和触摸屏技术。s3c2440具有LCD和触摸屏接口，可以很好的连接LCD和触摸屏。这篇文章主要介绍TFT型LCD的用法。

要想正确使用LCD，必须注意两点：1、时序；2、显示缓存区。

1、时序
LCD一般需要三个时序信号：VSYNC、HSYNC和VCLK。VSYNC是垂直同步信号，在每进行一个帧（即一个屏）的扫描之前，该信号就有效一次，由该信号可以确定LCD的场频，即每秒屏幕刷新的次数（单位Hz）。HSYNC是水平同步信号，在每进行一行的扫描之前，该信号就有效一次，由该信号可以确定LCD的行频，即每秒屏幕从左到右扫描一行的次数（单位Hz）。VCLK是像素时钟信号。
s3c2440处理LCD的时钟源是HCLK，通过寄存器LCDCON1中的CLKVAL可以调整VCLK频率大小，它的公式为：
VCLK＝HCLK÷[(CLKVAL＋1)×2]
例如，HCLK的频率为100MHz，要想驱动像素时钟信号为6.4MHz的LCD屏，则通过上式计算CLKVAL值，结果CLKVAL为6.8，取整后（值为6）放入寄存器LCDCON1中相应的位置即可。由于CLKVAL进行了取整，因此我们把取整后的值代入上式，重新计算VCLK，得到VCLK＝7.1MHz。
按理说，对于一个已知尺寸（即水平显示尺寸HOZVAL和垂直显示尺寸LINEVAL已知）的LCD屏，只要确定了VCLK值，行频和场频就应该知道了。但这样还不行的，因为在每一帧时钟信号中，还会有一些与屏显示无关的时钟出现，这就给确定行频和场频带来了一定的复杂性。如在HSYNC信号先后会有水平同步信号前肩（HFPD）和水平同步信号后肩（HBPD）出现，在VSYNC信号先后会有垂直同步信号前肩（VFPD）和垂直同步信号后肩（VBPD）出现，在这些信号时序内，不会有有效像素信号出现，另外HSYNC和VSYNC信号有效时，其电平要保持一定的时间，它们分别叫做水平同步信号脉宽HSPW和垂直同步信号脉宽VSPW，这段时间也不能有像素信号。因此计算行频和场频时，一定要包括这些信号。HBPD、HFPD和HSPW的单位是一个VCLK的时间，而VSPW、VFPD和VBPD的单位是扫描一行所用的时间。在s3c2440中，所有的这些信号（VSPW、VFPD、VBPD、LINEVAL、HBPD、HFPD、HSPW和HOZVAL）都是实际值减1的结果。这些值是通过寄存器LCDCON2、LCDCON3和LCDCON4来配置，只要把这些值配置成与所要驱动的LCD中相关内容的数据一致即可。例如，我们所要显示的LCD屏大小为320×240，因此HOZVAL＝320－1，LINEVAL＝240－1。水平同步信号的脉宽、前肩和后肩分别为30、20和38，则HSPW＝30－1，HFPD＝20－1，HBPD＝38－1；垂直同步信号的脉宽、前肩和后肩分别为3、12和15，则VSPW＝3－1，VFPD＝12－1，VBPD＝15－1。
下面我们就具体计算一下行频（HSF）和场频（VSF）：
HSF＝VCLK÷[(HSPW＋1)＋(HSPD＋1)＋(HFPD＋1)＋(HOZVAL＋1)]
＝7.1÷408＝17.5kHz
VSF＝HSF÷[(VSPW＋1)＋(VBPD＋1)＋(VFPD＋1)＋(LINEVAL＋1)]
＝17.5÷270＝64.8Hz
在有些情况下，s3c2440的LCD时钟信号的默认极性与所控制的LCD时钟信号的极性相反，这时可以通过寄存器LCDCON5的相关位来改变某些时钟信号的极性。

2、显示缓存区
只要把所要显示的数据放入显示缓存区内，就可以在屏幕上呈现内容。该缓存区是我们自己编程时开辟的一段内存区。一般我们是通过定义一个与屏幕尺寸大小相同的二维数组来开辟该空间的，这样控制屏幕内容会方便一些，如当屏幕的尺寸为320×240时，可以定义该缓存区为LCD_BUFFER[240][320]。由于s3c2440支持16位和24位的非调色板真彩色的TFT型LCD模式，而24位颜色模式是用32位数据来表示的，所以前面定义的那个二维数据的数据类型应该是半字整型或全字整型的。例如，在24位颜色模式下，我们想要在尺寸大小为320×240屏幕的中心处设置为白色像素，则：LCD_BUFFER[120][160]＝0xffffffff。
在s3c2440中，寄存器LCDSADDR1和LCDSADDR2用于设置显示缓存区，即把我们定义的那个二维数组告诉s3c2440。其中LCDBANK的9位数据指定LCD的BANK，即显示缓存区的第30位到第22位地址；LCDBASEU的21位数据指定了LCD的基址，即显示缓存区开始地址的第21位到第1位；LCDBASEL的21位数据指定了LCD的尾址，即显示缓存区结束地址的第21位到第1位。例如，我们想要在尺寸为320×240的屏幕上显示24位颜色，定义的显示缓存区数组为LCD_BUFFER[240][320]，则LCDBANK等于LCD_BUFFER的第30位到第22位数据值（因为LCD_BUFFER表示的就是数组的首地址），LCDBASEU等于LCD_BUFFER的第21位到第1位数据值，由于是用32位数据表示24为颜色，因此每个像素值是4个字节，所以LCDBASEL等于(LCD_BUFFER＋(240×320×4))结果的第21位到第1位的数据值。另外寄存器LCDSADDR3有两个内容：OFFSIZE和PAGEWIDTH。OFFSIZE用于虚拟屏幕的偏移长度，如果我们不使用虚拟屏幕，就把它置为0；PAGEWIDTH定义了视口的宽，单位是半字，如在上面的例子中，PAGEWIDTH应该为320×32÷16。

下面我们给出一段具体的TFT型LCD显示的实例，其中，屏幕的大小为320×240，所设置的颜色为24位真彩色模式。

#define U32 unsigned int
#define M5D(n) ((n) & 0x1fffff) //用于设置显示缓存区时，取低21位地址

#define rGPCCON (*(volatile unsigned *)0x56000020) //Port C control
#define rGPCDAT (*(volatile unsigned *)0x56000024) //Port C data
#define rGPCUP (*(volatile unsigned *)0x56000028) //Pull-up control C

#define rGPDCON (*(volatile unsigned *)0x56000030) //Port D control
#define rGPDDAT (*(volatile unsigned *)0x56000034) //Port D data
#define rGPDUP (*(volatile unsigned *)0x56000038) //Pull-up control D

#define rGPGCON (*(volatile unsigned *)0x56000060) //Port G control
#define rGPGDAT (*(volatile unsigned *)0x56000064) //Port G data
#define rGPGUP (*(volatile unsigned *)0x56000068) //Pull-up control G

#define rLCDCON1 (*(volatile unsigned *)0x4d000000) //LCD control 1
#define rLCDCON2 (*(volatile unsigned *)0x4d000004) //LCD control 2
#define rLCDCON3 (*(volatile unsigned *)0x4d000008) //LCD control 3
#define rLCDCON4 (*(volatile unsigned *)0x4d00000c) //LCD control 4
#define rLCDCON5 (*(volatile unsigned *)0x4d000010) //LCD control 5
#define rLCDSADDR1(*(volatile unsigned *)0x4d000014) //STN/TFT Frame buffer start address 1
#define rLCDSADDR2(*(volatile unsigned *)0x4d000018) //STN/TFT Frame buffer start address 2
#define rLCDSADDR3(*(volatile unsigned *)0x4d00001c) //STN/TFT Virtual screen address set
#define rLCDINTMSK(*(volatile unsigned *)0x4d00005c) //LCD Interrupt mask
#define rTCONSEL (*(volatile unsigned *)0x4d000060) //LPC3600 Control --- edited by junon

#define LCD_WIDTH 320 //屏幕的宽
#define LCD_HEIGHT240 //屏幕的高

//垂直同步信号的脉宽、后肩和前肩
#define VSPW (3-1)
#define VBPD (15-1)
#define VFPD (12-1)
//水平同步信号的脉宽、后肩和前肩
#define HSPW (30-1)
#define HBPD (38-1)
#define HFPD (20-1)
//显示尺寸
#define LINEVAL(LCD_HEIGHT-1)
#define HOZVAL (LCD_WIDTH-1)

//for LCDCON1
#define CLKVAL_TFT 6 //设置时钟信号
#define MVAL_USED 0 //
#define PNRMODE_TFT 3 //TFT型LCD
#define BPPMODE_TFT 13 //24位TFT型LCD

//for LCDCON5
#define BPP24BL 0 //32位数据表示24位颜色值时，低位数据有效，高8位无效
#define INVVCLK 0 //像素值在VCLK下降沿有效
#define INVVLINE 1 //翻转HSYNC信号
#define INVVFRAME 1 //翻转VSYNC信号
#define INVVD 0 //正常VD信号极性
#define INVVDEN 0 //正常VDEN信号极性
#define PWREN 1 //使能PWREN信号
#define BSWP 0 //颜色数据字节不交换
#define HWSWP 0 //颜色数据半字不交换
//定义显示缓存区
volatile U32 LCD_BUFFER[LCD_HEIGHT][LCD_WIDTH];

//延时程序
void delay(int a)
{
int k;
for(k=0;k ;
}

//绘制屏幕背景颜色，颜色为c
void Brush_Background( U32 c)
{
int x,y ;

for( y = 0 ; y < LCD_HEIGHT ; y++ )
{
for( x = 0 ; x < LCD_WIDTH ; x++ )
{
LCD_BUFFER[y][x] = c ;
}
}
}

//画实心圆，颜色为c。圆心在屏幕中心，半径为80个像素
void Draw_Circular(U32 c)
{
int x,y ;
int tempX,tempY;
int radius = 80;
int SquareOfR = radius*radius;

for( y = 0 ; y < LCD_HEIGHT ; y++ )
{
for( x = 0 ; x < LCD_WIDTH ; x++ )
{
if(y<=120 && x<=160)
{
tempY=120-y;
tempX=160-x;
}
else if(y<=120&& x>=160)
{
tempY=120-y;
tempX=x-160;
}
else if(y>=120&& x<=160)
{
tempY=y-120;
tempX=160-x;
}
else
{
tempY = y-120;
tempX = x-160;
}

if ((tempY*tempY+tempX*tempX)<=SquareOfR)
LCD_BUFFER[y][x] = c ;
}
}
}

void Main(void)
{
//配置LCD相关引脚
rGPCUP= 0x00000000;
rGPCCON = 0xaaaa02a9;
rGPDUP= 0x00000000;
rGPDCON=0xaaaaaaaa;

rLCDCON1=(CLKVAL_TFT<<8)|(MVAL_USED<<7)|(PNRMODE_TFT<<5)|(BPPMODE_TFT<<1)|0;
rLCDCON2=(VBPD<<24)|(LINEVAL<<14)|(VFPD<<6)|(VSPW);
rLCDCON3=(HBPD<<19)|(HOZVAL<<8)|(HFPD);
rLCDCON4=(HSPW);
rLCDCON5 = (BPP24BL<<12) | (INVVCLK<<10) | (INVVLINE<<9) | (INVVFRAME<<8) | (0<<7) | (INVVDEN<<6) | (PWREN<<3)|(BSWP<<1) | (HWSWP);

rLCDSADDR1=(((U32)LCD_BUFFER>>22)<<21)|M5D((U32)LCD_BUFFER>>1);
rLCDSADDR2=M5D( ((U32)LCD_BUFFER+(LCD_WIDTH*LCD_HEIGHT*4))>>1 );
rLCDSADDR3=LCD_WIDTH*32/16;
rLCDINTMSK|=(3); // 屏蔽LCD中断
rTCONSEL = 0; //无效LPC3480

rGPGUP=rGPGUP&(~(1<<4))|(1<<4); //GPG4上拉电阻无效
rGPGCON=rGPGCON&(~(3<<8))|(3<<8); //设置GPG4为LCD_PWREN
rGPGDAT = rGPGDAT | (1<<4) ; //GPG4置1

rLCDCON5=rLCDCON5&(~(1<<3))|(1<<3); //有效PWREN信号
rLCDCON5=rLCDCON5&(~(1<<5))|(0<<5); //PWREN信号极性不翻转

rLCDCON1|=1; //LCD开启

while(1)
{
//黑色背景，白色实心圆
Brush_Background(0x0);
Draw_Circular(0xffffff);
delay(5000000);

//白色背景，黑色实心圆
Brush_Background(0xffffff);
Draw_Circular(0x0);
delay(5000000);

//蓝色背景，黄色实心圆
Brush_Background(0xff);
Draw_Circular(0xffff00);
delay(5000000);

//绿色背景，品色实心圆
Brush_Background(0xff00);
Draw_Circular(0xff00ff);
delay(5000000);

//红色背景，青色实心圆
Brush_Background(0xff0000);
Draw_Circular(0xffff);
delay(5000000);

//青色背景，红色实心圆
Brush_Background(0xffff);
Draw_Circular(0xff0000);
delay(5000000);

//品色背景，绿色实心圆
Brush_Background(0xff00ff);
Draw_Circular(0xff00);
delay(5000000);

//黄色背景，蓝色实心圆
Brush_Background(0xffff00);
Draw_Circular(0xff);
delay(5000000);
}
}