【TFT-LCD学习记录1】 R61509V3 彩屏显示原理

1 学习背景

以前学习 STM32 时普中科技的开发板有一块遗留的 LCD 屏幕：R61509V3。现在想用 FPGA 实现屏幕的驱动，需要系统的学习屏幕控制的原理。

2 模块介绍

2.1 外观

2.2 原理图

驱动IC：R61509V
电阻触摸屏控制器：XPT2046
液晶面板：TFT1P5361或IPS1P7167（不确定）
R61509采用80系统16位总线接口（80-System 16-bit Bus Interface）

3 模块控制

根据R61509的芯片数据手册《R61509V 260k-color, 240RGB x 432-dot graphics liquid crystal controller driver for Amorphous-Silicon TFT Panel》介绍，控制这块驱动需要注意以下几个方面。

3.1 80并口时序

结合“Electrical Characteristics”章-“AC Characteristics”节-“80-system 18-/16-/9-/8-bit Bus interface Timing Characteristics”条 与 “Timing Characteristics”章-“80-system Bus Interface”节可得时序与要求如下：


根据“Pin Function”章可知，对于16位80并口，主要的控制信号如下：

信号	含义
RS	选择寄存器，0：Index register 1：Control register
CSX	片选信号
WRX/RDX	写使能或者读使能，0有效
DB[15:0]	数据总线

简单说明，片选信号没有时序要求，使用器件的时候拉低就行。RS、DB[15:0] 可以理解为在WRX/RDX上升沿采样，根据指标要求，数据读写的速率主要取决于WRX/RDX的周期，WRX/RDX满足时序要求时，其他的基本上也满足，注意到t_CYCW最小值对应的频率约为13.33MHz。

3.2 指令/数据 读写方式

R61509V采用18位总线结构，以实现与高性能微机的高速接口。在本实例中，FPGA发送16位控制信息存储到指令寄存器(IR)和数据寄存器(DR)，R61509V根据寄存器的值进行相关处理。R61509V的内部操作是由FPGA发送的信号控制的，控制器通过控制 寄存器选择信号(RS)、读写信号(R/W)和内部16位数据总线信号(IB15 ~ IB0) 以 80总线协议 更新指令寄存器(IR)和数据寄存器(DR) 来实现相关的指令。

寄存器选择信号(RS)为低电平：选择指令寄存器(IR)
寄存器选择信号(RS)为高电平：选择数据寄存器(DR)

以指令Display Control 1 (R007h)为例：

为了将控制字BASEE置为1，首先需要将 16‘h0007 写入指令寄存器(IR)
然后将数据 16’h0100 写入数据寄存器(DR)，完成指令Display Control 1 的设置。

3.2 上电/控制顺序

在数据手册“Power Supply Setting Sequence”章中，有上电顺序图如下：

在“Instruction Setting Sequence and Refresh Sequence”章“Display ON/OFF Sequences and Refresh Sequence”节中有开启显示的顺序图如下：

根据上电/控制顺序图，就可以控制这块屏幕。

3.3 主要指令

如果要用户去调教好彩屏并设置相关指令是比较繁琐的，所以初始化控制的参数指令一般是厂家提供的，根据普中科技开发板给出的 R61509V3 控制例程，初始化相关的指令为：

序号	指令寄存器(IR)	数据寄存器(DR)	备注
1	LCD_WriteCmd(0x0000);		Device code read
2	LCD_WriteCmd(0x0000);		Device code read
3	LCD_WriteCmd(0x0000);		Device code read
4	LCD_WriteCmd(0x0000);		Device code read
5	LCD_WriteCmd(0x0000);		Device code read
6	LCD_WriteCmd(0x0000);		Device code read
7	LCD_WriteCmd(0x0000);		Device code read
8	LCD_WriteCmd(0x0000);		Device code read
9	LCD_WriteCmd(0x0000);		Device code read
10	LCD_WriteCmd(0x0000);		Device code read
11	LCD_WriteCmd(0x0400);	LCD_WriteData(0x6200);	Base Image Number of Line
12	LCD_WriteCmd(0x0008);	LCD_WriteData(0x0808);	Display Control 2
13	LCD_WriteCmd(0x0300);	LCD_WriteData(0x0005);	gamma Control
14	LCD_WriteCmd(0x0301);	LCD_WriteData(0x4C06);	gamma Control
15	LCD_WriteCmd(0x0302);	LCD_WriteData(0x0602);	gamma Control
16	LCD_WriteCmd(0x0303);	LCD_WriteData(0x050C);	gamma Control
17	LCD_WriteCmd(0x0304);	LCD_WriteData(0x3300);	gamma Control
18	LCD_WriteCmd(0x0305);	LCD_WriteData(0x0C05);	gamma Control
19	LCD_WriteCmd(0x0306);	LCD_WriteData(0x4206);	gamma Control
20	LCD_WriteCmd(0x0307);	LCD_WriteData(0x060C);	gamma Control
21	LCD_WriteCmd(0x0308);	LCD_WriteData(0x0500);	gamma Control
22	LCD_WriteCmd(0x0309);	LCD_WriteData(0x0033);	gamma Control
23	LCD_WriteCmd(0x0010);	LCD_WriteData(0x0014);	Panel Interface Control 1
24	LCD_WriteCmd(0x0011);	LCD_WriteData(0x0101);	Panel Interface Control 2
25	LCD_WriteCmd(0x0012);	LCD_WriteData(0x0000);	Panel Interface Control 3
26	LCD_WriteCmd(0x0013);	LCD_WriteData(0x0001);	Panel Interface Control 4
27	LCD_WriteCmd(0x0100);	LCD_WriteData(0x0330);	Power Control 1
28	LCD_WriteCmd(0x0101);	LCD_WriteData(0x0247);	Power Control 2
29	LCD_WriteCmd(0x0103);	LCD_WriteData(0x1000);	Power Control 4
30	LCD_WriteCmd(0x0280);	LCD_WriteData(0xDE00);	NVM Data Read / NVM Data Write
31	LCD_WriteCmd(0x0102);	LCD_WriteData(0xD1B0);	Power Control 3
32	LCD_WriteCmd(0x0001);	LCD_WriteData(0x0100);	Driver Output Control
33	LCD_WriteCmd(0x0002);	LCD_WriteData(0x0100);	LCD Drive Wave Control
34	LCD_WriteCmd(0x0003);	LCD_WriteData(0x1030);	Entry Mode
35	LCD_WriteCmd(0x0009);	LCD_WriteData(0x0001);	Display Control 3
36	LCD_WriteCmd(0x000C);	LCD_WriteData(0x0000);	External Display Interface Control 1
37	LCD_WriteCmd(0x0090);	LCD_WriteData(0x8000);	Frame Marker Control
38	LCD_WriteCmd(0x000F);	LCD_WriteData(0x0000);	External Display Interface Control 2
39	LCD_WriteCmd(0x0210);	LCD_WriteData(0x0000);	Window Horizontal RAM Address Start
40	LCD_WriteCmd(0x0211);	LCD_WriteData(0x00EF);	Window Horizontal RAM Address End
41	LCD_WriteCmd(0x0212);	LCD_WriteData(0x0000);	Window Vertical RAM Address Start
42	LCD_WriteCmd(0x0213);	LCD_WriteData(0x018F);	Window Vertical RAM Address End
43	LCD_WriteCmd(0x0500);	LCD_WriteData(0x0000);	Partial Image 1: Display Position
44	LCD_WriteCmd(0x0501);	LCD_WriteData(0x0000);	RAM Address 1 (Start Line Address)
45	LCD_WriteCmd(0x0502);	LCD_WriteData(0x005F);	RAM Address 2 (End Line Address)
46	LCD_WriteCmd(0x0401);	LCD_WriteData(0x0001);	Base Image Display Control
47	LCD_WriteCmd(0x0404);	LCD_WriteData(0x0000);	Base Image Vertical Scroll Control
48	LCD_WriteCmd(0x0007);	LCD_WriteData(0x0100);	Display Control 1
49	LCD_WriteCmd(0x0200);	LCD_WriteData(0x0000);	RAM Address Set(Horizontal Address)
50	LCD_WriteCmd(0x0201);	LCD_WriteData(0x0000);	RAM Address Set(Vertical Address)
51	LCD_WriteCmd(0x0202);		GRAM Data Write/GRAM Data Read

具体含义可以参考数据手册
其中比较重要的几个：

Window Horizontal RAM Address Start (R210h)	设置RAM水平起始地址	根据这4个指令设置屏幕像素点尺寸，这里设置为240*400
Window Horizontal RAM Address End(R211h)	设置RAM水平终止地址
Window Vertical RAM Address Start (R212h)	设置RAM垂直起始地址
Window Vertical RAM Address End (R213h)	设置RAM垂直终止地址
Entry Mode (R003h)	设置扫描方式	根据控制字ORG , AM, ID设置扫描方式，见下图
RAM Address Set (Horizontal Address) (R200h)	设置地址计数器水平地址	根据这两个指令设置地址计数器的值，写入像素点RGB数据后，地址计数器会按照设置好的扫描方式自加，在刷新屏幕的时候，将这两个计数器指令后，连续写入总像素点个数的RGB数据即可完成GRAM刷新。
RAM Address Set (Vertical Address) (R201h)	设置地址计数器垂直地址
Power Control3 (R102h)	电源控制	根据上电顺序，在完成用户设置之后设置控制字PSON=1, PON=1以打开电源
Display Control 1 (R007h)	控制显示开启或者关闭	设置控制字BASEE=1以打开显示

根据需要的扫描方式设置Entry Mode (R003h)：ORG , AM, ID

4 相关资料

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