LCD驱动程序详细讲解(一)

最新推荐文章于 2025-07-02 16:18:05 发布

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#嵌入式 #python #人工智能

本文详细介绍了TFT-LCD的工作原理，包括LCD接口、数据传输方式、S3C2440 LCD控制器的特性与结构。通过对显示器时序、像素数据组织的解析，展示了TFT-LCD如何通过控制寄存器设置实现图像显示，是嵌入式系统中LCD驱动程序的入门教程。

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平台：JZ2440V3

CPU：三星S3C2440A芯片

LCD：4.3寸液晶屏手册_AT043TN24

LCD介绍：

LCD，即液晶显示器，是一种采用了液晶控制透光技术来实现色彩的显示器。LCD有很多种类型，比如STN、TFT、LTPS、OLED等。各有优缺点。

由于JZ2440V3开发板上面配置的是TFT类型液晶显示器，所以本文主要针对TFT-LCD进行讲解；

TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)可以大大缩短屏幕的响应时间，其响应时间已经小于80ms，并改善了连续显示时屏幕模糊闪烁，有效提高了动态画面的播放力，呈现画面色彩饱和度、真实效果和对比度都非常不错，只是功耗稍高，是目前最为主流的液晶显示器。

LCD的接口：

CPU或显卡发出的图像数据是TTL信号，LCD本身接收的也是TTL信号。由于TTL信号在高速率的长距离传输时性能不佳，抗干扰能力也比较差，后来又提出了多种接口来解决这种问题，比如LVDS、TDMS、GVIF、DVI和DFP等。它们实际上只是将CPU或显卡发出的TTL信号编码成各种信号以便传输，在LCD那边将接收到的信号进行解码得到TTL信号。

由于数字接口标准尚未统一，所以使用LCD时需要根据其手册了解具体接口定义。也是基于数字接口标准尚未统一的原因，市场上大多LCD都采用模拟信号接口，LCD需要先通过ADC将模拟信号转换为数字信号才能显示。

但是，不管采用何种数字接口，本质的TTL信号是一样的。

TFT-LCD的数据传输方式有2种，单扫：指的是对于一整屏的数据，从上到下，从左到右，一个一个地发送出来，双扫：是指将一整屏的数据分为上下两部分，同时的从上到下，从左到右，一个一个的发送出来。

其中，TFT-LCD其数据信号多达24根，对应像素值中的每一位。

TFT-LCD的TTL信号：

信号名称	描述
VSYNC	垂直同步信号
HSYNC	水平同步信号
VD[23：0]	数据信号
HCLK	时钟信号
LEND	行结束信号
PWREN	电源开关信号

S3C2440 LCD控制器的特性和结构：

S3C2440 LCD控制器被用来向LCD传输图像数据，并提供必要的控制信号，比如VFRAME、VLINE、VCLK、VM等。可以支持STN-LCD和TFT-LCD，其特性如下(BPP表示bit per pixel，即每个像素用多少位来表示其颜色)。

S3C2440 LCD控制器的内部结构如下图1所示：

图 1

其中，REGBANK是LCD控制器的寄存器组，包含17个寄存器和一块256*16的调色板内存，用来设置各项参数。而LCDCDMA则是LCD控制器专用的DMA信道，可以自动的从系统总线上取到图像数据，这使得显示图像时不需要CPU的干涉。VIDPRCS将LCDCDMA中的数据组合成特定的格式(比如4位单扫，4位双扫和8位单扫等)，然后从VD[23:0]发送给LCD屏。同时，TIMEGEN和LPC3600负责产生LCD屏所需的控制时序，例如VSYNC、HSYNC、VCLK、VDEN，然后从VIDEO MUX送给LCD屏。

显示器上数据的组织格式：

对于屏幕上的一整幅图像，他的数据是如何组织的？无论是CRT显示器还是LCD显示器，他们都有相同的概念。

一幅图像被称为一帧(frame)，每帧由多行组成，每行由多个像素组成，每个像素的颜色使用若干位的数据来表示。对于单色显示器，每个像素使用1位来表示，称为1BPP；对于256色显示器，每个像素使用8位来表示，被称为8BPP。

显示器从屏幕的左上方开始，一行一行的取得每个像素的数据并显示出来，当显示到一行的最右边时，跳到下一行的最左边开始显示下一行；当显示完所有行后，跳到左上方开始下一帧。显示器沿着“Z”字型的路线进行扫描，使用HSYNC、VSYNC信号来控制扫描路线的跳转，HSYNC表示“是跳到最左边的时候了”，VSYNC表示“是跳到最上边的时候了”。

在工作中的显示器上，可以在四周