基于ARM的LCD顯示系統(tǒng)的設(shè)計

1、山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院課程說明書目錄摘 要II1設(shè)計目的12設(shè)計原理13設(shè)計內(nèi)容13.1S3C2440A最小系統(tǒng).13.2顯示系統(tǒng)硬件電路23.2.1LCD控制電路23.2.2時序和數(shù)據(jù)匹配電路53.2.3多路電壓產(chǎn)生電路63.2.3以太網(wǎng)通信模塊93.2.4顯示驅(qū)動和LQ035Q7DH01的接口電路73.2.5 顯示系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖83.3顯示系統(tǒng)軟件編寫8總結(jié)與致謝10參考文獻(xiàn)11摘 要嵌入式系統(tǒng)是嵌入到對象體系中的專用計算機(jī)系統(tǒng)。以嵌入式計算機(jī)為核心的嵌入式系統(tǒng)是繼IT網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之后，又一個新的技術(shù)發(fā)展方向。本文介紹和設(shè)計了一款基于ARM嵌入式系統(tǒng)的LCD顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)在功耗，體

2、積，集成度，成本等都有較好的優(yōu)勢，具有一定的實用意義。     關(guān)鍵詞：嵌入式;LCD;S3C2440A;LQ035Q7DH01;11山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院課程說明書1 設(shè)計目的 以三星公司的嵌入式微處理器S3C2440A和夏普公司3.5inLCD屏LQ035Q7DH01為基礎(chǔ),設(shè)計了顯示硬件電路,不論是顯示硬件電路還是軟件驅(qū)動程序,都有很強(qiáng)的可移植性,可以方便地移植到不同的平臺。2 設(shè)計要求設(shè)計要求實現(xiàn)一個能把采集和處理的數(shù)據(jù)，圖像顯示在LCD上的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以把采集來的數(shù)據(jù)經(jīng)過ARM的處理后顯示在LCD上。采集數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)可以自己根據(jù)具體情況自己設(shè)

3、定（如鍵盤輸入，ARM計算等）。根據(jù)設(shè)計題目的要求，選擇確定ARM芯片型號、LCD型號、LCD控制器芯片型號，完成系統(tǒng)硬件設(shè)計。3 設(shè)計內(nèi)容3.1 S3C2440A最小系統(tǒng)為確保S3C2440A的基本運行需求，對ARM主芯片的基本硬件設(shè)計，包括電源，時鐘以及復(fù)位的設(shè)計圖1 時鐘以及復(fù)位的設(shè)計3.2顯示系統(tǒng)硬件電路3.2.1LCD控制器電路 LCD控制器用來傳輸圖像數(shù)據(jù)并產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號,S3C2440A LCD控制器能支持高達(dá)4K色STN屏和256K色TFT屏,支持1024×768分辨率下的各種液晶屏, 具有LCD專用DMA。LCD控制器產(chǎn)生的控制信號和數(shù)據(jù)信號主要有：·

4、 VFRAME：LCD 控制器和LCD驅(qū)動器之間的幀同步信號, LCD控制器在一個完整幀顯示完成后插入一個VFRAME信號,開始新一幀的顯示。 · VLINE：LCD控制器和LCD驅(qū)動器之間的行同步信號,LCD控制器在整行數(shù)據(jù)移入LCD驅(qū)動器后插入一個VLINE信號。 · VCLK：LCD控制器和LCD驅(qū)動器之間的像素時鐘信號, 由LCD控制器送出的數(shù)據(jù)在VCLK的上升沿處送出,在VCLK的下降沿處被LCD驅(qū)動器采樣。 · VM：數(shù)據(jù)輸出使能信號,在VM 信號躍變成高電平后行數(shù)據(jù)信號開始由LCD控制器輸出至LCD驅(qū)動器,當(dāng)VM信號躍變?yōu)榈碗娖胶髷?shù)據(jù)輸出停止。 &#

5、183; 數(shù)據(jù)線：也就是RGB信號線,S3C2440A LCD控制器有VD0:23共24根數(shù)據(jù)線,數(shù)據(jù)格式不同,接線方式就不同。本文用的是RGB565方式,只需要16根數(shù)據(jù)線(紅色5根,綠色6根,藍(lán)色5根)。其數(shù)據(jù)線接線方式如表1所示：·圖2 LCD控制器電路3.2.2時序和數(shù)據(jù)匹配電路由于S3C2440A 的LCD控制器與LCD屏LQ035Q7DH01在數(shù)據(jù)格式及顯示時序上無法匹配,需要選用一種時序控制IC或者用CPLD(也就是通常所說的LCD伴侶芯片)來對不同數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)接口進(jìn)行映射。但CPLD面積較大、成本較高,因而通常只在需要對電路進(jìn)行靈活配置的情況下才使用。本文時序控制I

6、C選用夏普公司的LZ9FC22。該芯片專用于對TFT型QVGA屏幕(屏幕分辨率320×240)的LCD進(jìn)行時序控制。這是一個18bit(R6G6B6)的控制器,由于本文采用的是RGB565 16位工作模式,所以將其輸入引腳R0和B0接地。時序和數(shù)據(jù)匹配電路如圖所示：圖3 時序和數(shù)據(jù)匹配電路3.2.3多路電壓產(chǎn)生電路圖4 多路電壓產(chǎn)生電路3.2.4顯示驅(qū)動和LQ035Q7DH01的接口電路顯示驅(qū)動和LQ035Q7DH01的接口電路如圖所示：圖5 顯示驅(qū)動和LQ035Q7DH01的接口電路3.2.5顯示系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖 圖6 整體結(jié)構(gòu)框圖3.3顯示系統(tǒng)軟件編寫文中根據(jù)需要為S3C2440

7、A的LCD 控制器定義了一個專用結(jié)構(gòu)體s3c2440fb_mach_info：struct s3c2440fb_mach_infou_long pixclock; /* 像素時鐘頻率 */u_char bpp; /* 每像素需要的bit數(shù) */u_short xres; /* 顯示器行分辨率 */u_short yres; /* 顯示器列分辨率 */u_char hsync_len; /* 行同步信號的長度 */u_char vsync_len; /* 幀同步信號的長度 */u_char left_margin;/* 從本行圖象數(shù)據(jù)輸出結(jié)束到下一行的行同步信號開始之間的像素時鐘數(shù) */u_ch

8、ar right_margin; /* 從行同步信號結(jié)束到該行的圖象數(shù)據(jù)開始輸出之間的像素時鐘數(shù)*/u_char upper_margin;/*從本幀圖象數(shù)據(jù)輸出結(jié)束到下一幀的幀同步信號開始之間的無效行數(shù) */u_char lower_margin; /*從幀同步信號結(jié)束到該幀圖象數(shù)據(jù)開始輸出之間的無效行數(shù)*/u_char sync;struct s3c2440fb_lcd_reg reg; /*S3C2440ALCD控制寄存器結(jié)構(gòu)體 */;Main()int fbfd=O;struct fb_var_screeninfo vinfo;struct fb_fix_screeninfo finf

9、o;unsigned char *fbp;fbfd=open ("/dev/fb0",O_RDWR);/* 打開設(shè)備文件 */if(!fbfd)   /* 失敗返回 */printf("Error:cannot open framebuffer device.n ");exit(1);Printf ("The framebuffer device was opened successfully.n");ioctl (fbfd,FBIOGET_FSCREENINFO,&finfo);/* 獲取顯示設(shè)備特性 *

10、/ioctl(fbfd,FBIOGET_VSCREENINFO,&vinfo);screensize=vinfo.xres*vinfo.yres*vinfo.bits_per_pixel/8 /* 計算屏幕緩沖區(qū)的大小 */fbp= (unsigned char*)mmap (0,screensize,PORT_READ|PORT_WRITE,MAP_SHARED,fbfd,0);/* 將屏幕緩沖區(qū)映射到用戶地址空間,然后應(yīng)用程序就可以通過fbp訪問緩沖區(qū)了*/memset (fbp,0,screensize); /* 用memset將屏幕清空 */總結(jié)與致謝在這次設(shè)計過程中，體現(xiàn)出自

11、己單獨設(shè)計模具的能力以及綜合運用知識的能力，體會了學(xué)以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補(bǔ)。在此論文完成之際，首先特別感謝我的導(dǎo)師楊健對我的悉心指導(dǎo)和幫助。在我的設(shè)計和調(diào)試工作中無不傾注著老師辛勤的汗水和心血。導(dǎo)師腳踏實地的治學(xué)態(tài)度、兢兢業(yè)業(yè)的工作態(tài)度和認(rèn)真務(wù)實的科研作風(fēng)使我深受啟迪。從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅學(xué)到了專業(yè)的知識，也學(xué)到了做學(xué)問的方法。在此，我要向我的導(dǎo)師表達(dá)深深的感謝和崇高的敬意。 在顯示系統(tǒng)硬件設(shè)計中,顯示硬件的整體設(shè)計考慮全面是設(shè)計過程中的重點,這就要求對顯示硬件的各特性參數(shù)有全面的了解。軟件設(shè)計中,由于其中涉及到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較

12、多,同時又和控制臺聯(lián)系在一起,有一定的難度。只有在深刻理解各個變量和操作函數(shù)的具體意義后, 才能分析編寫自己需要的LCD驅(qū)動程序。 參考文獻(xiàn)1 杜春雷.ARM體系結(jié)構(gòu)與編程M.北京:清華大學(xué)出版社,2003.2 周立功 .ARM嵌入式Linux系統(tǒng)構(gòu)建與驅(qū)動開發(fā)范例M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006.3 斯洛斯（Sloss,A.N.）.ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā)：軟件設(shè)計與優(yōu)化M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2005.4 ARM&Linux嵌入式系統(tǒng)教程.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004.5 陳賾ARM9嵌入式技術(shù)及Linux高級實踐教程M 北京：北京航空航天大學(xué)出版社,20056 孫天澤，袁文菊嵌入式設(shè)計及Linux驅(qū)動開發(fā)指南基于ARM9處理器M 第2版北京: