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Mini2440裸機開發之LCD程式設計

在上一節我們介紹了LCD的硬體基礎只是、以及S3C2440 LCD控制器相關的暫存器。這一節我們將會動手在LCD上顯示一幅日落的圖片。

一、LCD初始化程式設計步驟

1.1初始化GPIO,引腳複用

在上一節我們介紹了S3C2440這些引腳對應的LCD TFT上的引腳。這裡就不在重複介紹了。我們需要配置Port C和Port D為LCD功能。

埠C相關暫存器的相關資訊。

暫存器 地址 R/W 描述 復位值
GPCCON 0x56000020 R/W 配置埠C的引腳 0x00
GPCDAT 0x56000024 R/W 配置C的資料暫存器 -
GPCUP 0x56000028 R/W 埠C的上拉使能暫存器 0x00
保留 0x5600002C
- 保留 -

(1) GPCCON

GPCCON 描述 初始狀態
GPC15 [31:30] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = VD[7] 11 = 保留 0
GPC14 [29:28] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = VD[6] 11 = 保留 0
GPC13 [27:26] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = VD[5] 11 = 保留 0
GPC12 [25:24] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = VD[4] 11 = 保留 0
GPC11 [23:22] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = VD[3] 11 = 保留 0
GPC10 [21:20] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = VD[2] 11 = 保留
0
GPC9 [19:18] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = VD[1] 11 = 保留 0
GPC8 [17:16] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = VD[0] 11 = 保留 0
GPC7 [15:14] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = LCD_LPCREVB 11 = 保留 0
GPC6 [13:12] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = LCD_LPCREV 11 = 保留 0
GPC5 [11:10] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = LCD_LPCOE 11 = 保留 0
GPC4 [9:8] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = VM 11 = 保留 0
GPC3 [7:6]
00 = 輸入 01 = 輸出 10 = VFRAME 11 = 保留 0
GPC2 [5:4] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = VLINE 11 = 保留 0
GPC1 [3:2] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = VCLK 11 = 保留 0
GPC0 [1:0] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = LEND 11 = 保留 0

由上表可知,B埠的控制暫存器可以將每個引腳配置為四種模式:

  • 00:輸入模式
  • 01:輸出模式
  • 10:功能擴充套件模式
  • 11:保留模式

配置埠C功能複用為LCD:

GPCCON=0xaaaaaaaa

(2) GPCDAT

GPCDAT 描述
GPC[15:0] [15:0]

當埠配置為輸入埠時,相應位為引腳狀態。當埠配置為輸出埠時,引腳狀態將與相應位相同。當埠配置為功能引腳,將讀取到未定義值。

(3) GPCUP

GPCUP 描述
GPC[15:0] [15:0]

0:使能附加上拉功能到相應埠引腳

1:禁止附加上拉功能到相應埠引腳

禁止上拉:

 GPCUP = 0xffffffff;

埠D相關暫存器的相關資訊。

暫存器 地址 R/W 描述 復位值
GPDCON 0x56000030 R/W 配置埠D的引腳 0x00
GPDDAT 0x56000034 R/W 配置D的資料暫存器 -
GPDUP 0x56000038 R/W 埠D的上拉使能暫存器 0xF000
保留 0x5600003C - 保留 -

(1) GPDCON

GPDCON 描述 初始狀態
GPD15 [31:30] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = VD[23] 11 = 保留 0
GPD14 [29:28] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = VD[22] 11 = 保留 0
GPD13 [27:26] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = VD[21] 11 = 保留 0
GPD12 [25:24] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = VD[20] 11 = 保留 0
GPD11 [23:22] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = VD[19] 11 = 保留 0
GPD10 [21:20] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = VD[18] 11 = 保留 0
GPD9 [19:18] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = VD[17] 11 = 保留 0
GPD8 [17:16] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = VD[16] 11 = 保留 0
GPD7 [15:14] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = VD[15] 11 = 保留 0
GPD6 [13:12] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = VD[14] 11 = 保留 0
GPD5 [11:10] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 =VD[13] 11 = 保留 0
GPD4 [9:8] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = VD[12] 11 = 保留 0
GPD3 [7:6] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 =VD[11] 11 = 保留 0
GPD2 [5:4] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 = VD[10] 11 = 保留 0
GPD1 [3:2] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 =VD[9] 11 = 保留 0
GPD0 [1:0] 00 = 輸入 01 = 輸出 10 =VD[8] 11 = 保留 0

由上表可知,B埠的控制暫存器可以將每個引腳配置為四種模式:

  • 00:輸入模式
  • 01:輸出模式
  • 10:功能擴充套件模式
  • 11:保留模式

配置埠D功能複用為LCD:

GPDCON=0xaaaaaaaa

(2) GPDDAT

GPCDAT 描述
GPD[15:0] [15:0]

當埠配置為輸入埠時,相應位為引腳狀態。當埠配置為輸出埠時,引腳狀態將與相應位相同。當埠配置為功能引腳,將讀取到未定義值。

(3) GPDUP

GPCUP 描述
GPD[15:0] [15:0]

0:使能附加上拉功能到相應埠引腳

1:禁止附加上拉功能到相應埠引腳

禁止上拉:

 GPDUP = 0xffffffff;

總結下來:

void _lcd_gpio_init()
{
    GPCUP = 0xffffffff;         /* Disable Pull - up register */
    GPCCON = 0xaaaaaaaa;        /* Initialize VD[7:0], VM, VFRAME, VLINE, VCLK */

    GPDUP = 0xffffffff;         /* Disable Pull - up register */
    GPDCON = 0xaaaaaaaa;        /* Initialize VD[15:8] */
}

1.2開啟LCD電源

LCD_PWR對應的引腳,所以設定GPG4就可以控制LED背光電源了。(GPGCON:9-8寫入11),這時候LCD電源的開啟/關閉可以通過LCDCON5位3來控制:

LCD_PWREN 輸出訊號使能/禁止:0 = 禁止PWREN 訊號 1 = 允許PWREN訊號:

void _lcd_power_on() 
{
    /*  開啟LCD電源  */
    GPGUP |= (1 << 4);            /* Pull - up disable */
    GPGCON |= (3 << 8);            /* 設定GPG4引腳為LCD_PWRDN模式 */
    LCDCON5 |= (1 << 3);              /* LCD_PWREN輸出訊號使能 */
}

1.3設定其他訊號線

其他訊號線包括VD0-VD23和VFRAME、VLINE、VCLK等,分別在GPCCON,GPDCON中選擇相應功能。這些在上一節已經介紹過。這裡就稍微提一下

1) 設定VLCK、BPPMODE、PNRMODE

(VCLK)LCD的Datasheet上一般會寫有一個推薦的頻率,上一節已經介紹過我使用的螢幕推薦頻率為6.4M,我們通過計算得到的CLKVAL=7比較合適。寫入LCDCON1位17-8;

位4-1選擇BPP(位每畫素)模式 1100 = TFT 的16 BPP;

位6-5選擇顯示模式 11 = TFT LCD 面板

2) 設定其他相關引數

LCD相關的引數主要還有這幾個:LINEVAL: LCD水平畫素-1,如240-1 = 239;
HOZVAL: LCD垂直畫素-1,如320-1 = 319;
HFPD: 行開始前的VCLK時鐘數(LCD螢幕的Datasheet一般有推薦值);
HBPD: 行結束後的VCLK時鐘數(LCD螢幕的Datasheet一般有推薦值);
HSPW: 行之間水平同步的無效VCLK時鐘數(LCD螢幕的Datasheet一般有推薦值);
VFPD: 幀資料開始前的空白行數(LCD螢幕的Datasheet一般有推薦值);
VBPD: 幀資料結束後的空白行數(LCD螢幕的Datasheet一般有推薦值);
VSPW: 幀之間垂直同步的無效行數(LCD螢幕的Datasheet一般有推薦值);
(相關暫存器LCDCON2, LCDCON3, LCDCON4);

3) 設定視訊緩衝區的地址

S3C2440支援虛擬螢幕,可以通過改變LCD暫存器實現螢幕快速移動;
PAGEWIDTH:虛擬螢幕一行的位元組數,如果不使用虛擬螢幕,設定為實際螢幕的行半字數,如16位寬320畫素,設為320 ;
OFFSIZE:虛擬螢幕左側偏移的位元組數,如果不使用虛擬螢幕,設定為0;
LCDBANK: 視訊幀緩衝區記憶體地址30-22位;
LCDBASEU: 視訊幀緩衝區的開始地址21-1位;
LCDBASEL: 視訊幀緩衝區的結束地址21-1位;
(相關暫存器LCDSADDR1,LCDSADDR2,LCDSADDR3);

4) 確定訊號的極性

S3C2440的LCD控制器允許設定VCLK、VLINE、VFRAME等訊號的極性(上升沿有效還是下降沿有效),需要對照LCD的Datasheet一一確認。
(相關暫存器LCDCON5)

5) 關中斷

設定LCDINTMSK位1-0。

6) 禁止LPC3600/LCC3600模式!

如果不是使用三星LPC3600/LCC3600 LCD,必須禁止LPC3600/LCC3600模式(寫入0到TCONSEL位4、0)。

7) 關閉臨時調色盤

TPAL位24設定為0。

總體設定程式碼如下:

void _lcd_control_init()
{
    /*  [17:8]  CLKVAL
     *  [6:5]   PNRMODE;選擇顯示模式
     *                  00 = 4 位雙掃描顯示模式   01 = 4 位單掃描顯示模式(STN)
     *                  10 = 8 位單掃描顯示模式   11 = TFT LCD 面板
     *  [4:1]  BPPMODE  選擇BPP(位每畫素)模式    1100 = TFT 的16 BPP
     *  [0]    ENVID    LCD 視訊輸出和邏輯使能/禁止。
     *                  0 = 禁止視訊輸出和LCD 控制訊號  1 = 允許視訊輸出和LCD 控制訊號
     */
    LCDCON1 = (CLKVAL<<8)| (3<<5)|(0xC<<1);               /* 16 bpp for TFT */

    /*  [31:24]   VBPD:幀同步訊號的後肩
     *  [23:14]   LINEVAL:LCD面板的垂直尺寸
     *  [13:6]    VFPD:幀同步訊號的前肩
     *  [5:0]     VSPW:同步訊號的脈寬
     */
    LCDCON2 = (VBPD<<24)|(LINEVAL<<14)|(VFPD<<6)|(VSPW);

    /* [25:19] HBPD: 行同步訊號的後肩
     * [18:8] HOZVAL: LCD面板的水平尺寸
     * [7:0] HFPD: 行同步訊號的前肩
     */
    LCDCON3 = (HBPD<<19)|(HOZVAL<<8)|(HFPD);
    LCDCON4 = (HSPW);

    /* [11] FRM565: 此位選擇16 BPP 輸出視訊資料的格式   0 = 5:5:5:1 格式   1= 5:6:5 格式
     * [10] STN/TFT: 此位控制VCLK 有效沿的極性
     * [9]    INVVLINE: STN/TFT:此位表明VLINE/HSYNC 脈衝極性  0 = 正常 1 = 反轉
     * [8]  INVVFRAME: STN/TFT:此位表明VFRAME/VSYNC 脈衝極性 0 = 正常 1 = 反轉
     * VLINE/HSYNC 脈衝極性、VFRAME/VSYNC 脈衝極性反轉(LCD型號決定)
     * [0]    HWSWP: STN/TFT:半位元組交換控制位   0 = 交換禁止 1 = 交換使能
     */
    LCDCON5 = ((1<<11) | (1<<10) | (1 << 9) | (1 << 8) | (1 << 0));


#define    M5D(n)        ((n)&0x1fffff)
#define  LCD_ADDR   ((u32)LCD_BUFFER)                      /* FrameBuffer地址 */

    /* [29:21] LCDBANK:存放幀緩衝起始地址的[30:22]
     * [20:0] LCDBASEU: 存放幀緩衝起始地址的[21:1]
     */   
    LCDSADDR1 = ((LCD_ADDR >> 22) << 21) | (M5D(LCD_ADDR >> 1)) ;

    /* 存放幀結束地址[21:1] */
    LCDSADDR2 = M5D((LCD_ADDR + (LCD_WIDTH * LCD_HEIGHT * 2 )) >> 1);

    /* [21:11] OFFSIZE:表示虛擬屏偏移尺寸  即上一行最後畫素點到下一行第一個畫素點之間間隔多少個畫素點
    *  [10:0] PAGEWIDTH:表示行的寬度(半字為單位 16bit)
    */
    LCDSADDR3 = LCD_WIDTH;

    LCDINTMSK |= 3;
    TCONSEL &= ~((1 << 4) | 1);
    TPAL = 0x00;        /* 關閉臨時調色盤 */
}

1.4 開啟視訊輸出

ENVID設為1 (LCDCON1:0寫入1)。

    /* LCD使能 */
    LCDCON1 |= 1;    

到此LCD初始化步驟就介紹完成了,整體程式碼如下:

void lcd_init()
{
    _lcd_gpio_init();
    _lcd_power_on();
    _lcd_control_init();   

    /* LCD使能 */
    LCDCON1 |= 1;                    
}

二、顯示BMP圖片

如果想在LCD上顯示一幅圖片,只需要向LCD_BUFFER緩衝區寫入圖片資料即可。

void lcd_draw_bmp(u16 x0,u16 y0,u16 width,u16 height,const u8 *bmp)
{
    u16 x,y;
    u16 c;
    u32 p = 0;

    /* 繪製每一行 */
    for( y = 0 ; y < height; y++ )
    {
        /* 繪製每一點 */
        for( x = 0 ; x < width; x++ )
        {
            c = bmp[p + 1] | (bmp[p] << 8);

            /* bmp.c中的陣列元素大小是8bit,螢幕畫素設定16bit */
            if (((x0 + x) < LCD_WIDTH) && ( (y0 + y) < LCD_HEIGHT))   /* LCD尺寸範圍,根據實際LCD設定 */
            {
                LCD_BUFFER[y0 + y][x0 + x] = c;
            }
            p = p + 2 ;      /* 螢幕畫素設定16bit,所以要+2 */
        }
    }
}

在Ecllispe除錯模式下,將程式碼直接下載SDRAM地址0x30000000執行,圖片顯示正常:

但是通過MiniTools下載到SDRAM地址0x30000000執行,圖片缺顯示正常:

目前原因還未排查清楚。

三、顯示字元

3.1 字元顯示原理

3.2 字元製作

四、原始碼下載