精品文檔-下載后可編輯基于Blackfin處理器的TFTLCD驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)-設(shè)計(jì)應(yīng)用0、前言

長(zhǎng)期以來，傳統(tǒng)的掌上電腦(PDA)等小型手持式設(shè)備，由于硬件條件的限制，顯示器件通常是單色LCD，用戶界面非常簡(jiǎn)單。隨著高性能嵌入式處理器的普及和硬件成本的不斷降低，嵌入式系統(tǒng)的功能也越來越強(qiáng)。在多媒體應(yīng)用的推動(dòng)下，彩色LCD開始應(yīng)用到嵌入式系統(tǒng)中。新一代掌上電腦(PDA)多采用TFTLCD顯示器件，支持彩色圖形界面，圖片顯示和視頻媒體播放。掌上電腦(PDA)的操作系統(tǒng)有微軟WindowCE，PalmOS等。其中Linux小，成本低廉，源代碼開放，成為各家廠商極力發(fā)展的操作系統(tǒng)。本文就探討了兩種基于Blackfin嵌入式處理器的TFTLCD的驅(qū)動(dòng)方案。

1、Blackfin處理器和TFT液晶簡(jiǎn)介

Blackfin系列處理器是ADI公司研制的業(yè)內(nèi)首款嵌入式處理器，它將微控制器、DSP和媒體處理器的優(yōu)勢(shì)集成于單一架構(gòu)中，已被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)類多媒體、網(wǎng)絡(luò)通信等多個(gè)領(lǐng)域。

BF531是Blackfin處理器中的一款，時(shí)鐘頻率400MHz，有2個(gè)16位MAC，兩個(gè)40位ALU，4個(gè)8位視頻ALU,以及1個(gè)40位移位器。并有高達(dá)148Kbytes片內(nèi)存儲(chǔ)器，和兩個(gè)雙通道存儲(chǔ)器DMA控制器；系統(tǒng)外設(shè)包含一個(gè)UART口，一個(gè)SPI口，兩個(gè)串行口（SPORTs），四個(gè)通用時(shí)鐘定時(shí)器（三個(gè)有PWM功能），一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘，一個(gè)看門狗時(shí)鐘定時(shí)器，以及一個(gè)并行外設(shè)接口。

設(shè)計(jì)中我們采用了FG050605作為我們的設(shè)計(jì)屏，此款液晶為5.6英寸屏，有960(W)x234(H)個(gè)像素，每三個(gè)像素一個(gè)點(diǎn)，即每行320個(gè)點(diǎn)，共234行。此款連線非常簡(jiǎn)單：共32個(gè)引腳，其中，一根數(shù)據(jù)時(shí)鐘、一根行頻、一根場(chǎng)頻、一根數(shù)據(jù)使能，三色共18根數(shù)據(jù)線，其余為空腳和電源線。

液晶時(shí)序圖如圖1所示：

圖1：液晶時(shí)序圖

三種真彩的液晶驅(qū)動(dòng)方案：即基于DSP硬件的液晶驅(qū)動(dòng)，基于DSP的嵌入式uClinux液晶驅(qū)動(dòng)和基于FPGA的液晶驅(qū)動(dòng)。本文重點(diǎn)介紹前兩種方案的具體實(shí)現(xiàn)。

2、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

Blackfin處理器的PPI口共20個(gè)引腳，每個(gè)時(shí)鐘周期可以收發(fā)16位數(shù)據(jù)，它為TFTLCD提供了一個(gè)無(wú)縫的數(shù)據(jù)傳輸接口。

我們采用的這款液晶屏像素時(shí)鐘頻率6.25MHz，采用FPGA分頻得到，該時(shí)鐘同時(shí)接PPI_CLK引腳。行頻408個(gè)像素時(shí)鐘周期，場(chǎng)頻59Hz，即259個(gè)行頻周期，分別接Blackfin處理器的TMR1/PPI_FS1和TMR2/PPI_FS2口。

設(shè)計(jì)中，我們采用16bit的顏色顯示方式，故分別將紅色和綠色的位和位相連，即R0和R5、B0和B5。16根數(shù)據(jù)線分別與Blackfin處理器的PPI0到PPI15口相連。數(shù)據(jù)使能引腳接到FPGA上。硬件框圖如圖2所示：

2：硬件框圖

3、基于硬件的液晶驅(qū)動(dòng)同傳統(tǒng)的DSP一樣，直接基于Blackfin處理器液晶驅(qū)動(dòng)。

我們采用DMA的方式通過PPI口傳輸顏色數(shù)據(jù)，將要顯示的數(shù)據(jù)存放在SDRAM中的兩塊緩存區(qū)域中，采用乒乓模式，在向一塊存儲(chǔ)區(qū)中寫數(shù)據(jù)時(shí)，從另一塊存儲(chǔ)區(qū)讀。我們?cè)赟DRAM中設(shè)置一塊非Cache的存儲(chǔ)區(qū)，因?yàn)槲覀兠總€(gè)點(diǎn)用16bit數(shù)據(jù)表示，故兩塊緩存區(qū)域共320*(234+9+16)*16bit，9+16為每場(chǎng)信號(hào)丟失的行數(shù)。

3.1DMA的初始化

我們首先配置DMA的工作參數(shù)。這里DMA采用Descriptorlist(smallmodel)，2D傳輸方式，每次傳輸一個(gè)字的數(shù)據(jù)。首先設(shè)置一個(gè)地址列表，用于裝載兩塊緩存區(qū)域的首地址，這樣DMA將從地址指示的空間讀取數(shù)據(jù)傳送到PPI口。設(shè)置DMA每場(chǎng)傳輸259行，每行傳輸320個(gè)字的數(shù)據(jù)。配置DMA0_CONGFIG，并使能DMA。主要設(shè)置有Descriptorlist，2DDMA的Innerloopcount，設(shè)置下次2DDMA的讀取地址相對(duì)本地地址的增量，2DDMA的outerloopcount，配置DMA工作模式等。

3.2PPI的初始化

PPI有兩種工作模式：ITU-R656和General-PurposePPI。因?yàn)槲覀冎恍鑼?shù)據(jù)通過PPI口送出，故使用GP模式。設(shè)置PPI_FS1和PPI_FS2下降沿有效，傳輸16bit數(shù)據(jù)，外部觸發(fā)，兩個(gè)外部幀同步信號(hào)。主要需要設(shè)置的為：PPI參數(shù)配置，場(chǎng)頻信號(hào)發(fā)出到開始數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t和每行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)個(gè)數(shù)。

3.3Timer的初始化

由于我們采用2個(gè)外部幀同步信號(hào)，故采用TMR1/PPI_FS1作為行頻信號(hào)（HSYNC），TMR2/PPI_FS2作為場(chǎng)頻信號(hào)（VSYNC）。為了調(diào)試程序需要，我們配置定時(shí)器為仿真時(shí)定時(shí)器持續(xù)工作。因?yàn)橹恍杷统鰯?shù)據(jù)給液晶，故配置其為PWM_OUT模式，我們的定時(shí)器使用PPI_CLK，故仍需設(shè)置其為PWM_OUT時(shí)鐘，計(jì)數(shù)到周期結(jié)束等。Timer1和Timer2的周期和脈寬按液晶硬件手冊(cè)給出設(shè)置。

3.4Frambuffer的初始化

這樣，液晶的相關(guān)配置已基本完成，我們?cè)谄聊簧蠈憯?shù)據(jù)即為在兩塊數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中寫數(shù)據(jù)。但應(yīng)注意，在每次場(chǎng)頻信號(hào)到來之后，有19行數(shù)據(jù)不會(huì)顯示在屏幕上，之后234行為屏幕顯示部分，又有6行數(shù)據(jù)為多余需丟掉的數(shù)據(jù)。因此，我們將顯示的數(shù)據(jù)顏色信息要全部寫在中間234行。初始化Framebuffer時(shí)應(yīng)先寫入要丟掉的19行內(nèi)容，再寫入234行的初始化顏色數(shù)據(jù)，還須初始化末尾6行丟掉的數(shù)據(jù)。

4、基于uClinux的液晶驅(qū)動(dòng)嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟硬件均可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。uCLinux主要是針對(duì)目標(biāo)處理器沒有存儲(chǔ)管理單元MMU（MemoryManagementUnit）的嵌入式系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，它是一種的嵌入式Linux版本，已經(jīng)被成功地移植到了很多平臺(tái)上。對(duì)開發(fā)者來說，AD的Blackfin處理器和uClinux的結(jié)合很有吸引力。

在網(wǎng)站，提供對(duì)在Blackfin上嵌入uclinux的支持，本設(shè)計(jì)采用了其嵌入式軟件支持。選擇了uClinux-dist-R06R2-RC2.tar.bz2作為系統(tǒng)使用uClinux的源代碼，成功移植了uClinux嵌入式平臺(tái)。我們用源文件根目錄下uClinux-dist/linux2.6.x/driver/video/bf537-lq035.c作為模板，進(jìn)行液晶驅(qū)動(dòng)的修改。

4.1程序文件修改

以bf537-lq035.c為模板進(jìn)行修改為bf533-fg0506.c，由于源程序是按BF537開發(fā)板來編寫，我們重點(diǎn)要修改的是信號(hào)使用端口，和液晶設(shè)置部分。因?yàn)槲覀兊囊壕У谋彻馐怯心孀兤髡{(diào)節(jié)，故將屏蔽原程序文件中關(guān)于背光亮度調(diào)節(jié)及相關(guān)選項(xiàng)。關(guān)鍵修改點(diǎn)：液晶的行場(chǎng)頻、時(shí)鐘、屏幕大小，定時(shí)器的設(shè)置（Timer1.Timer2），各種寄存器的設(shè)置,以及寫數(shù)據(jù)的DMA、PPI程序部分。液晶顯示數(shù)據(jù)部分：場(chǎng)頻信號(hào)到來之后需丟掉的行數(shù)、每場(chǎng)信號(hào)需丟掉的總行數(shù)、場(chǎng)頻PPI_CLK時(shí)鐘部分：配置PPI、Hdp+Hpw此段時(shí)間內(nèi)PPI不傳數(shù)據(jù)等。配置TIMER：使能時(shí)鐘、設(shè)置Timer的參數(shù)。設(shè)置DMA的參數(shù)，設(shè)置屏幕尺寸色彩等信息，初始化Framebuffer等。

4.2Makefile的改寫

此部分是為在編譯內(nèi)核時(shí)能夠?qū)⑿戮帉懙囊壕?qū)動(dòng)編譯為目標(biāo)文件。在uClinux-dist/linux2.6.x/driver/video/Makefile加入編譯規(guī)則。

4.3修改menu"Graphicssupport"此部分使編譯uClinux內(nèi)核時(shí)，可以選擇是否編入LCD驅(qū)動(dòng)。在uClinux-dist/linux2.6.x/driver/video/Kconfig文件里添加編譯信息。這樣，使用makexconfig編譯系統(tǒng)內(nèi)核時(shí)，就可以在自定義內(nèi)核設(shè)置的DeviceDriver下，Graphicsupport中選擇這個(gè)選項(xiàng)。

5、結(jié)論

經(jīng)調(diào)試、修改，終兩種方案的液晶均可正確穩(wěn)定顯示所需數(shù)據(jù)，可以滿足本設(shè)計(jì)預(yù)期的數(shù)據(jù)顯示需求。同時(shí)由于TFT液晶的可視角度較寬，16位色彩表現(xiàn)豐富，設(shè)計(jì)得液晶顯示得到了理想的效果，并對(duì)嵌入式設(shè)備的屏幕顯示技術(shù)有一定的意義。

本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：通