基于S1D13506顯示控制卡的設計及其應用

1、引言

隨著(zhù)LCD技術(shù)的不斷進(jìn)步使得其應用變得日益廣泛。手持式設備、測試測量?jì)x器，工業(yè)儀表、辦公設備、電子游戲機、互連網(wǎng)設備、醫學(xué)儀器等很多產(chǎn)品都需要LCD，在無(wú)線(xiàn)便攜式設備中應用更是廣泛，這就要求有強大的LCD控制器作為支撐。S1D13506是EPSON公司生產(chǎn)的大規模顯示控制器家族中較新的一款，是以SEDl354控制器為基礎發(fā)展起來(lái)的具有更多功能的LCD顯示控制器，支持全類(lèi)型、大規模的LCD及CRT/TV[1]。它可以靈活地對各種不同的顯示方式進(jìn)行設置，功能非常強大，其豐富的輸出接口兼容目前市場(chǎng)上流行的多種CPU總線(xiàn)。

2、S1D13506芯片介紹

S1D13506是愛(ài)普生公司針對嵌入式系統設計的，是彩色LCD/CRT/TV圖象控制器。其主要特性有：該芯片內部沒(méi)有顯示內存，它是通過(guò)16位的EDO-DRAM/FPM-DRAM接口，可以連接一個(gè)512K字節（256K*16）或2M字節（1M*16）的設備；兼容多種處理器總線(xiàn)（如：StrongArm，Motorola MC68000/MC68030 總線(xiàn)等）；還支持MediaPlug 接口；具有全LCD控制信號，支持4/8位扭曲向列型（TN）、4/8/16位超扭曲向列型（STN）、8/16位雙超扭曲向列型（DSTN））、9/12位TFT/D-TFD，在16bpp下可達到800*600像素的分辨率面板、18位TFT/D-TFD（最高64K色）、CRT、NTSC和PAL TV輸出[2]。該芯片可以同時(shí)輸出數字信號和模擬信號，也就是說(shuō)，由于LCD和CRT是獨立的，可以同時(shí)管理和顯示不同的圖象。該芯片內置了RAMDAC硬件X-Y軸轉置2維加速器，114個(gè)寄存器來(lái)配置各種顯示模式，較低的功耗和低工作電壓可以滿(mǎn)足各種手持設備的圖象控制。基于S1D13506的這些有利的特征，使其在大規模LCD的控制方面是個(gè)不錯的選擇。

3、硬件實(shí)現

本卡S1D13506與處理器的接口采用了通用類(lèi)型總線(xiàn)（包括數據總線(xiàn)、地址總線(xiàn)、控制總線(xiàn)）接口定義見(jiàn)表1。芯片所用象素時(shí)鐘是由同步信號發(fā)生器ICS1523來(lái)提供的，外接1M*16的EDO-RAM（IS41LV16100 ）。圖1所示的是顯示卡硬件總體連接圖。連接到CPU的信號有： A1-A21、D0-D15、WR0#、WR1#、RD#、CS#、RST#、時(shí)鐘、WAIT#；連接到時(shí)鐘發(fā)生器的信號有：CLK1、CLK2（用于內部顯示及外部媒體接口時(shí)鐘）；連接到EDO-DRAM的信號有：DRAM-WE、DRAM-RAS、LCAS、UCAS、MA0-MA9、MD0-MD15（其中MD1/MD2/MD4/MD6/MD15需要外接上拉電阻用于S1D13506初始配置）；其他控制信號連接到LCD/CRT。S1D13506芯片有個(gè)測試使能引腳TESTEN在芯片正常工作時(shí)接地。如果不使用DAC功能，那么IREF引腳必須接地。圖2為同步信號發(fā)生器ICS1523的外部連接電路[3]。 ICSl523通過(guò)I2C串行總線(xiàn)（TWD、TWCK）接受微處理器MPU對它進(jìn)行寄存器配置。本顯示卡的ICSl523輸入時(shí)鐘 是50 MHz、輸出CLKl (25 MHz)、CLK2(12.5 MHz)。本卡引出了LCD的全信號有利于連接不同的LCD屏和CRT的控制信號。

表1 S1D13506總線(xiàn)接口定義

圖1顯示卡硬件總體連接圖

圖2 ICS1523硬件連接電路圖

4、顯示卡在無(wú)線(xiàn)通信考試系統中的應用

隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)技術(shù)的進(jìn)步，擴大了其應用的范圍，并且目前嵌入式系統的廣泛應用，使得人們對學(xué)生們的考試硬件條件有了新的想法，采用無(wú)線(xiàn)數據通信的方法進(jìn)行遠程試卷發(fā)送及接收答卷，這樣學(xué)生通過(guò)這個(gè)嵌入式平臺顯示終端進(jìn)行考試。方法是使用一臺主機，通過(guò)802.11b無(wú)線(xiàn)數據傳輸技術(shù)來(lái)進(jìn)行遠程控制，每個(gè)教室安裝有一個(gè)無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)（AP），學(xué)生的考題通過(guò)AP上傳到 主機。由于這個(gè)考試系統的顯示平臺需要較大些的LCD，為此采用了本顯示卡。該系統應用于沈陽(yáng)某學(xué)校的學(xué)生考試系統中，控制800*600*16bpp分辨率的TFT液晶顯示器。

4.1 顯示卡初始化

圖3是該顯示卡的初始化流程圖。在微處理器（MPU）控制板上電復位后，MPU通過(guò)I2C總線(xiàn)接口對ICS1523寄存器設置，使其產(chǎn)生S1D13506內部所用的顯示時(shí)鐘，再對S1D13506進(jìn)行寄存器初始設置，確定LCD分辨率、刷新率，對比度、調色板及顯示模式等。LCD的顯示方式是以幀模式顯示的。

圖3 顯卡初始化流程圖

初始化結束后，進(jìn)入任務(wù)中運行應用程序，把每頁(yè)的考題以幀的形式存放到顯示緩存中，圖象就可以在LCD上顯示，學(xué)生可以通過(guò)USB鼠標和鍵盤(pán)在LCD顯示界面上進(jìn)行答題和提交試卷，然后通過(guò)無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)（AP）把數據傳輸到主機。

4.2 軟件實(shí)現

該無(wú)線(xiàn)通信考試系統運行LINUX操作系統，在其上運行MINIGUI圖形界面軟件。通過(guò)對顯示卡的初始化，生成了S1D13506.h頭文件及各顯示功能的接口函數S1D13506.c文件。由于LINUX系統本身帶有幀緩存管理，因此只要把S1D13506芯片的驅動(dòng)文件加入到LINUX系統中driver的文件夾中，更改Makefile文件，然后把Frame-buffer support選項選上，這樣重新編譯系統內核。下面是S1D13506基本配置的宏定義：

#define S1D_DISPLAY_WIDTH 800
#define S1D_DISPLAY_HEIGHT 600
#define S1D_DISPLAY_BPP 16
#define S1D_DISPLAY_SCANLINE_BYTES 1600
#define S1D_PHYSICAL_VMEM_ADDR
0x30200000L
#define S1D_PHYSICAL_VMEM_SIZE 0x140000L
#define S1D_PHYSICAL_REG_ADDR 0x30000000L
#define S1D_PHYSICAL_REG_SIZE 0x200
#define S1D_DISPLAY_PCLK 18300
#define S1D_PALETTE_SIZE 256
#define S1D_FRAME_RATE 60
#define S1D_POWER_DELAY_ON 0
#define S1D_POWER_DELAY_OFF 120
#define S1D_REGDELAYOFF 0xFFFE
#define S1D_REGDELAYON 0xFFFF

5、結論

由于S1D13506其方便的通用類(lèi)型總線(xiàn)接口及可支持全類(lèi)型LCD及支持800*600*16bpp的LCD的特性，使得該液晶顯示卡的應用范圍十分廣泛?？蓱糜诎ü彩聵I(yè)、醫院、學(xué)校、金融服務(wù)、物流、制造業(yè)、服務(wù)業(yè)、工業(yè)自動(dòng)化等很多領(lǐng)域，控制不同類(lèi)型的LCD顯示屏。