ARM学习(6)

I.MX6ULL裸机学习——LCD液晶屏

前面学习了 UART 串口通信，接下来开始学习 LCD。LCD 主要用于显示文字、图片以及一些运行数据。

一、LCD是什么

LCD 就是液晶显示屏，我们平时使用的显示器、手机屏幕等都属于显示设备。

从使用的角度来说，我们不需要去研究 LCD 内部液晶分子的具体工作原理，重点关注几个参数就可以。

1. 分辨率

LCD 是由一个一个像素点组成的。

比如常见的 1920×1080，表示：

横向：1920 个像素
纵向：1080 个像素

所以总像素数量就是：

1920 × 1080 = 2073600

分辨率越高，在屏幕尺寸相同的情况下，显示出来的图像通常越细腻。

二、RGB

LCD 中一个像素通常由 R、G、B 三种颜色组成：

R：红色
G：绿色
B：蓝色

通过这三种颜色不同的组合，就可以显示出各种颜色。

我们使用的 RGB LCD，本质上就是给 LCD 不断提供 RGB 像素数据。

三、LCD为什么需要时序

RGB LCD 不只是把 RGB 数据直接送过去就可以了，还需要一些控制信号。

主要包括：

CLK
HSYNC
VSYNC
EN
RGB数据

其中：

• CLK：像素时钟

• HSYNC：行同步信号

• VSYNC：帧同步信号

• EN：数据有效信号

• RGB：实际的像素数据

可以简单理解成：

一行一行地发送像素数据
↓
发送完一行
↓
开始下一行
↓
发送完整个屏幕
↓
开始下一帧

四、LCD的行时序

一行 LCD 数据并不是只有有效的像素数据，中间还存在一些等待时间。

主要有：

HSPW
HBP
HOZVAL
HFP

其中：

• HSPW：行同步信号宽度

• HBP：行同步后肩

• HOZVAL：一行有效像素的数量

• HFP：行同步前肩

所以一行所需要的时间为：

HSPW + HBP + HOZVAL + HFP

例如屏幕分辨率为 1024×600，那么：

HOZVAL = 1024

五、LCD的帧时序

一帧就是完整显示一次整个屏幕。

帧时序主要包括：

VSPW
VBP
LINE
VFP

其中：

• VSPW：帧同步信号宽度

• VBP：帧同步后肩

• LINE：一帧有效显示的行数

• VFP：帧同步前肩

如果屏幕分辨率为 1024×600，那么：

LINE = 600

一帧所需要的时间就是：

VSPW + VBP + LINE + VFP

因此配置 RGB LCD 时，需要知道这些参数：

HOZVAL
LINE
HBP
HSPW
HFP
VSPW
VBP
VFP

这些参数一般可以从 LCD 屏幕的数据手册中找到。

六、I.MX6ULL如何驱动LCD

I.MX6ULL 内部提供了 eLCDIF 控制器，可以专门用来驱动 RGB LCD。

它负责按照我们设置好的时序，把显存中的数据发送给 LCD。

LCD 本身没有显存，所以我们需要在开发板的 DDR3 中划出一块内存作为 LCD 的显存。

比如使用 ARGB8888，一个像素需要 4 个字节。

假设屏幕是 800×480：

800 × 480 × 4
= 1536000 Bytes
≈ 1.5MB

然后把这块内存的首地址设置到 LCDIF 的当前缓冲寄存器中，LCDIF 就会自动读取这块内存的数据并显示出来。

七、LCD的初始化流程

根据这次实验，LCD 的初始化可以简单分成三步：

初始化IO引脚
↓
初始化LCD像素时钟
↓
初始化eLCDIF
↓
设置显存
↓
开始显示

1. 初始化IO

需要把 LCD 使用到的引脚配置成 LCDIF 功能。

除了 RGB 数据线，还包括：

EN
HSYNC
VSYNC
CLK

另外还需要控制 LCD 背光。

实验中使用：

GPIO1_IO08

作为 LCD 背光控制信号，设置为高电平后 LCD 才能正常“亮起来”。

2. 初始化像素时钟

LCD 对像素时钟有要求，需要根据 LCD 的时序参数配置对应的时钟。

本实验使用的 LCD 像素时钟配置为：

31.5MHz

3. 初始化eLCDIF

最后就是配置 I.MX6ULL 的 eLCDIF。

主要就是根据 LCD 的分辨率和时序参数，对 LCDIF 相关寄存器进行配置。

配置完成以后，LCDIF 就可以按照设定的时序不断读取显存中的数据并发送给 LCD。

八、显存

LCD 显示什么内容，实际上就是由显存中的数据决定的。

可以简单理解成：

显存
↓
LCDIF
↓
LCD
↓
显示图像

比如我们想让屏幕显示一个红色的点，只需要修改对应像素在显存中的数据即可。

LCDIF 还有两个缓冲寄存器：

LCDIF_CUR_BUF
LCDIF_NEXT_BUF

分别表示当前显示缓冲和下一帧显示缓冲。

如果两个地址设置成同一个地址，修改显存以后可以直接显示。

如果使用两个不同的缓冲区，就可以实现双缓冲，连续显示图像时可以减少画面撕裂。

九、附图片参考