基于嵌入式系統的彩色液晶顯示驅動(dòng)控制

隨著(zhù)液晶技術(shù)的提高、高性能嵌入式處理器的推出及其硬件成本的不斷降低，彩色LCD在各嵌入式系統中的應用也越來(lái)越廣泛。TFT-LCD是一種廣泛應用于電視、筆記本電腦、監視器、手機等各個(gè)方面的有源矩陣液晶顯示器件。與無(wú)源的簡(jiǎn)單矩陣不同，其顯示屏的每個(gè)像素點(diǎn)上都制作了一個(gè)有源薄膜場(chǎng)效應管 TFT，通過(guò)對TFT的通斷控制而實(shí)現對LCD的信號寫(xiě)入與顯示控制，可有效克服LCD顯示時(shí)的串擾，顯著(zhù)提高圖像質(zhì)量。LCD離不開(kāi)驅動(dòng)控制，驅動(dòng)系統通常是由專(zhuān)用LCD控制器、微控制器及其相應軟件構成的。PXA270中集成了一個(gè)LCD控制模塊，在嵌入式系統中將PXA270與LCD結合將使系統的更加優(yōu)化。本文分析了LCD的驅動(dòng)控制原理，并以基于PXA270的開(kāi)發(fā)裝置XSBase270和Linux操作系統為平臺，通過(guò)系統的軟硬件設計，實(shí)現了對TFT-LCD的良好驅動(dòng)控制。

1 TFT-LCD工作原理及等效

1.1 TFT-LCD彩色顯示的基本原理

TFT-LCD是一種廣泛應用于電視、筆記本電腦、監視器、手機等各個(gè)方面的有源矩陣液晶顯示器件。彩色液晶顯示器件分單色和多色（全彩色）兩種，在全彩色的實(shí)現方式中技術(shù)成熟的是“微彩色膜”方式。TFT-LCD彩色顯示原理如圖1所示。它將點(diǎn)陣像素分割成紅、綠、藍3個(gè)子像素，并在其對應位置的器件內表面設置R、G、B三個(gè)微型濾色膜，此時(shí)液晶顯示器件僅僅作為一個(gè)光閥，控制每個(gè)子像素光閥，就可以控制濾色膜透過(guò)光的通斷，控制光閥的灰度等級，就可能控制相應濾色膜透過(guò)光的多少，利用R、G、B三個(gè)子像素透過(guò)的不同光量，便可以混合加色實(shí)現極為豐富的彩色。如果R、G、B三個(gè)子像素均可實(shí)現人眼對灰度的分辨能力64級灰度驅動(dòng)，就可以實(shí)現有64*64*64約26萬(wàn)種彩色的“真彩色”。

1.2 TFT-LCD顯示單元的等效

TFT-LCD每個(gè)像素從結構上可以看作像素電極和共同電極之間夾一層液晶，顯示單元等效電路如圖2所示。當薄膜場(chǎng)效應管TFT的柵極G與源極S未被選通時(shí)，TFT處于截止態(tài)，此時(shí)Roff的值達3.3×l011Ω，近似絕緣，故液晶像素上不能施加上電壓，不能顯示。當掃描線(xiàn)柵極G被選通，尋址線(xiàn)源極S也被同步選通時(shí)，TFT被打開(kāi)，此時(shí)Ron僅1.4×106Ω左右，顯示像素被信號寫(xiě)入。TFT的通斷比大于106 ，可以滿(mǎn)足液晶像素對通斷比的要求,與無(wú)源的TN-LCD、STN-LCD的簡(jiǎn)單矩陣相比，可有效地克服非選通時(shí)的串擾。寫(xiě)入的信息電壓由于補償電容CS和像素本身電容CLC的作用，在撤銷(xiāo)寫(xiě)入后會(huì )自行保持一段時(shí)間。

2 PXA270及其嵌入式LCD控制器

Intel公司32位的嵌入式微處理器PXA270采用ARM構架、RISC技術(shù)和XScal核心的嵌入式微處理器，采用多級超級流水線(xiàn)，頻率最高為624 MHz，低功耗、高性能，集成了眾多的諸如LCD、脈寬調制、音頻、紅外、串口、多媒體無(wú)線(xiàn)通信等外設功能控制器與接口，廣泛應用于各種嵌入式系統之中[1]。

LCD的寄存器組主要有LCCR0、LCCRl、LCCR2和LCCR3等：LCCR0用于配置彩色/單色、單屏/雙屏、被動(dòng)/主動(dòng)顯示選擇等控制；LCCRl用于配置水平方向的掃描，如每行像點(diǎn)數PPL、水平同步時(shí)鐘寬度HSW、行結束像點(diǎn)時(shí)鐘等待計數ELW、行開(kāi)始信號時(shí)鐘等待計數BLW 等；LCCR2用于配置垂直方向的掃描，如每屏行數LPP、垂直同步脈沖寬度VSW、幀結束行時(shí)鐘等待計數EFW、幀開(kāi)始時(shí)鐘等待計數BFW 等；LCCR3用于配置像素時(shí)鐘頻率以及各種同步脈沖的極性，如像素時(shí)鐘分頻參數PCD、每像素的位數BPP等。在DMA控制器被初始化后，輸入FIFO 就會(huì )向DMA控制器發(fā)出服務(wù)請求，后者即從Frame Buffer里提取數據到輸入FIFO。當輸入像素數據編碼位數小于16時(shí)，需將其轉換為16位顏色編碼經(jīng)調色板輸出，等于16位時(shí)則繞開(kāi)調色板直接到輸出FIFO。