基于ARM的LCD图像显示系统设计

摘要：本文介绍了TFT-LCD的特点。进一步以ARM S3C2410作为处理器控制芯片，根据LCD图形显示设计流程，提出了S3C2410控制寄存器的设置方法。然后阐述了帧缓冲设备的层次结构和数据结构。最后在Linux操作系统下，实现了基于ARM 的BMP及JPEG图像显示。

关键词：嵌入式系统 LCD接口 帧缓冲 图形显示

中图分类号：TP303；TP316.2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)07-0126-03

Design of LCD Graphic Display System Based on ARM chip

PAN Zongqu ZHAO Yimin LU Hongmin

(School of Electronic Engineering,Xidian University,Xi’an 710071,China)

Abstract:The characteristics of TFT-LCD screens were introduced.Further,the ARM chip S3C2410 was selected as the control processor and the registers setting method of chip S3C2410 was proposed according to the basic design flow of LCD display screen.Then,the hierarchy and data structures of framebuffer device were described.Finally,the graphic display with BMP and JPEG format was realized under Linux operating system based on ARM chip.

Key words: Embedded system LCD driver Framebuffer Graphic display

随着科学技术的发展，LCD屏显示系统越来越重要。实现LCD屏图像显示的一般流程为：首先根据需求确定LCD时序，设置ARM LCD接口控制寄存器；然后定义对应的帧缓冲(FrameBuffer)设备驱动程序；最后编写相应的用户程序，对帧缓冲设备进行操作，便能实现图像显示。本文基于以上流程，实现了以ARM S3C2410为处理芯片的LCD-TFT屏显示系统。

1、ARM LCD控制寄存器

S3C2410内部集成了LCD屏控制器[1]，S3C2410芯片TFT-LCD屏控制器支持单色、4级灰度和256色的调色板显示模式；支持64K和16M色非调色板显示模式；支持分辨率为640*480、320*240及其它规格的LCD屏。S3C2410 LCD控制器结构图如图1所示。其中VD[23:0]是LCD图片像素数据输出总线，对于24位像素三基色总线分配为B：G：R=8：8：8，其中B在最高8位，R在最低8位。VSYNC(VFRAME)为帧同步信号；HSYNC(VLINE)为行同步信号；VCLK为像数时钟信号；VDEN(VM)为数据有效标志信号。根据控制LCD屏的参数配置S3C2410的LCDCON1～LCDCON5寄存器，TIMEGEN和LPC3600就会产生LCD屏驱动器所需要的全部控制信号，其中VSYHNC、HSYHNC信号由LCDCON2和LCDCON5寄存器设定；VCLK信号由LCDCON1寄存器的CLKVAL位设定；帧频率VSYHNC信号由寄存器器LCDCON1、LCDCON2、LCDCON3、LCDCON4中的参数设定。帧频计算公式为：Frame Rate=1/ [{(VSPW+1)+(VBPD+1)+(LINEVAL+1)+(VFPD+1)}*{(HSPW+1)+(HBPD+1)+(HFPD+1)+(HOZVAL+1)}*{2*(CLKVAL+1)/(HCLK)}]。

2、TFT屏时序分析

TFT屏控制时序[2][3]如图2所示。帧同步信号VSYNC的每个上升沿触发一帧图像数据，每个帧同步信号时间内完成全部行数据扫描，行扫描模式有单行扫描和双行扫描等模式。行同步信号HSYNC的每个上升沿触发一行数据扫描。行扫描的每个脉冲时间内由VCLK信号上升沿锁存像素数据。VDEN信号作为图像数据的有效信号，并且每帧和每行的扫描开始和结束需要一定的回扫时间。

本设计采用的LCD屏型号为三星LTV350QV3.5寸TFT真彩LCD屏。其分辨率为240*RGB*320；显示颜色为262K。LTV350QV控制时序如图3所示。

图3的VBP、VLW、VFP、HBP、HLW、HFP信号是LTV350QV手册中的术语，对应于图2中的VBPD、VSPW、VFPD、HBPD、HSPW、HFPD信号。根据图2和图3控制时序图的对比，非常方便地计算出控制LCD屏的8个重要参数值：VBP=(VBPD+1)+ (VSPW+1)=0x0A,=>VBPD=0x06,0x0a为估值；VLW= VSPW+1=0x03,=>VSPW=0x02,垂直同步宽度图中为2H,本文取为3；VFP=VFPD+1=0x04,=>VFPD=0x03,图中为3H,本文取为4；HBP=(HBPD+1)+(HS PW+1)=0x21,=>HBPD=0x0D；HLW=(HS PW+1)=0x13,=>HSPW=0x12,由图知HLW=19clk；HFP=HFPD+1=0x04,=>HFPD=0x03；LINVAL+1=320,=>LINVAL=319；HOZVAL+1=240,=>HOZVAL=239。根据以上参数配置LCDCON1～LCDCON5等寄存器各位的数值。其中LINVAL和HOZVAL信号直接和LCD屏的水平分辨率及垂直分辨率有关，其它的参数一定以相应的LCD屏datasheet为参考数据为标准，不能偏差太大。