Lcd（一）顯示原理

阿新 • • 發佈：2019-02-03

一、LCD控制原理

S5PV210處理器中自帶LCD控制器，控制LCD的顯示，把 LCD 影象資料從一個位於系統記憶體的 video buffer 傳送到一個外部的 LCD 驅動器介面。

型別：

1、STN（超扭曲向列）,它的特點是功耗低，但亮度不足，響應時間長；（1602那種型別的）
2、TFT（薄膜電晶體）,它的特點是響應時間短，畫面清晰，但功耗稍高,（自己實驗用的應該是這個型別的，這個型別當作計算機液晶顯示裝置）。
3、LTPS（低溫多晶矽），各方面效能優越，但技術要求高；

4、OLED（有機發光二極體），各方面效能優越，但技術要求高。

LCD驅動介面支援 3 種介面：

RGB 介面：（（並行 24 位，序列 8 位）自己用的使這種）
indirect-i80 介面
UV 介面

SoC如何控制LCD顯示原理：

LCD驅動器：LCD驅動器一般與LCD面板整合在一起，面板需要一定的模擬電訊號來控制液晶分子，LCD驅動器晶片負責給面板提供控制液晶分子的模擬電訊號，驅動器的控制訊號（數字訊號）來自於LCD控制器的提供的介面。

　　LCD控制器：LCD控制器整合在SoC內部，它負責通過數字介面向外部的LCD驅動器提供要顯示的畫素數字訊號。它必須按照一定的時序和LCD驅動器通訊，LCD控制器受SoC控制，SoC會從記憶體中拿出畫素資料給LCD控制器並最終傳給LCD驅動器。

　　視訊記憶體：SoC在記憶體中選一段記憶體，用來存放顏色資料，然後通過配置將LCD控制器和這一段記憶體連線起來，構成一個對映關係，一旦這個關係建立以後，LCD控制器就會自動從視訊記憶體中讀取畫素資料傳給LCD驅動器，LCD驅動器會自動的控制每個畫素點的液晶分子，以形成最終的影象，建立這個對映以後就不需要SoC在來參與任何行為了。

　　總結一下：SoC控制LCD液晶顯示的過程分為兩個部分：

　　　　(1) SoC的LCD控制器引出一定的引腳與LCD驅動器連線，按照標準設定一定的時序;

　　　　(2) 把LCD要顯示的畫素資訊放入記憶體中，在通過設定LCD控制器中的暫存器，與LCD控制器建立對映；之後過程就是LCD控制器晶片與驅動器晶片自動完成的事情了，整個LCD影象的顯示過程就是這樣。

S5PV210 的 LCD 控制器支援多種顏色格式，例如

RGB （1BPP 到 24BPP）
YCbCr 4:4:4 （只有本地匯流排）

1：顯示屏跟記憶體的關係。

我們都買過顯示卡，知道買獨立顯示卡的好，那麼為什麼獨顯好?
獨顯跟集顯的區別又在哪裡？
獨顯的特點

：有獨立記憶體
可以獨立複製內容（DMA控制器）
集顯的特點：跟主機板共用記憶體
可以獨立複製內容（DMA控制器）

2：螢幕為什麼能顯示？（集顯）
1）在初始化的時候，在記憶體開闢的一片空間作為視訊記憶體
2）將要顯示的內容寫到視訊記憶體上
3）lcd控制器對視訊記憶體進行讀取，然後寫入顯示屏裡。
A:DMA完成顯示資料的傳輸，不需要CPU執行COPY函式
B：LCD控制器向顯示屏提供時序訊號、視訊資料、.....

二、LCD顯示原理

如果需要顯示一滿屏的資料，則資料的大小：800*480*24bits
1、幀同步訊號：液晶屏的重新整理頻率、垂直同步訊號的頻率、場頻率
       幀同步訊號= 50Hz~70Hz，典型值：60Hz
2、行同步訊號的頻率：一幀中有多少行？
       行同步訊號的頻率 = （ 480 +回掃的行數（45））* 幀同步訊號的頻率
3、畫素時鐘的頻率：掃描畫素點的頻率
      畫素時鐘頻率 = （800+一行中回掃的畫素點（256））*行同步訊號的頻率

注意：
1、液晶屏的分頻率越大，則VCLK的頻率越高
2、VCLK的頻率的最大上限：HCLK_DSYS=166MHz
3、思考：S5PV210最大可以接多大的液晶屏？
計算：
在800*480的LCD中，VCLK的頻率值：
VCLK = （800+256）*（480+45）* 60Hz = 33.264MHz

三、LCD的描述引數（液晶屏的選型）

1、解析度     行和列畫素點的個數
2、尺寸        有效的顯示區對角線的長度，單位英寸。
3、色位        一個畫素點用多少位資料來描述----24bits
4、響應時間         重新整理時間---->60Hz(16ms)
                            響應時間---->幾ms
5、亮度        cd/m**2 --->高亮屏：600
                                          一般屏：250
6、對比度     白色的亮度/黑色的亮度。

7、壽命        單位：小時    5萬小時
                    當液晶屏的亮度降低到出廠亮度的一半的時候，認為壽命到了。

8、可視角度      四個方向的可視角度是不對稱的，一般有一個方向是比較差的

四、硬體的設計介面

1、S5PV210 LCD控制器的介面

看一下核心板原理圖：LCD接線為24條VD資料輸出線，用來傳輸RGB888 24位顏色資料，VCLK時鐘線，HSYNC：水平同步訊號線；VSYNC：垂直同步訊號線，VDEN：資料使能線；

RGB介面訊號：
LCD_HSYNC：行同步訊號，表示一行資料的開始，LCD控制器在整個水平線（整行）資料移入LCD驅動器後，

插入一個LCD_HSYNC訊號；
LCD_VSYNC：幀同步訊號，表示一幀資料的開始，LCD控制器在一個完整幀顯示完成後立即插入一個LCD_VSYNC訊號，

                           開始新一幀的顯示；VSYNC訊號出現的頻率表示一秒鐘內能顯示多少幀影象，稱為“顯示器的頻率”
LCD_VCLK：       畫素時鐘訊號，表示正在傳輸一個畫素的資料；
LCD_VDEN：      資料使能訊號；
LCD_VD[23:0]： LCD畫素資料輸出埠

五、英寸液晶屏介面

0xffff

1-11位是功能剩下的每八位分別是藍綠紅

八、LCD的驅動主要做什麼？

1、根據液晶屏的特定引數來設定LCD控制器（介面、bpp、......）
2、設定液晶屏的同步訊號的頻率（VCLK、VSYNC、HSYNC.....）
3、設定液晶屏的時序引數（幀的回掃時間、行的回掃時間、同步訊號的極性.....）
4、設定視訊記憶體的位置和大小

九、LCD的時序圖

1、LCD控制器的輸出時序

（1）幀的傳輸過程
1）VSYNC訊號有效時，表示一幀資料的開始，訊號寬度為（VSPW + 1）個HSYNC訊號週期，即（VSPW + 1）個無效行；
2）VSYNC訊號脈衝之後，總共還要經過（VBPD + 1）個HSYNC訊號週期，有效的行資料才出現；所以，在VSYNC訊號有效之後，還要經過（VSPW + 1 + VBPD + 1）個無效的行；

3）隨即發出（LINEVAL + 1）行的有效資料；

4）最後是（VFPD + 1）個無效的行；

（2）行中畫素資料的傳輸過程
1）HSYNC訊號有效時，表示一行資料的開始，訊號寬度為（HSPW + 1）個VCLK訊號週期，即（HSPW + 1）個無效畫素；
2）HSYNC訊號脈衝之後，還要經過（HBPD + 1）個VCLK訊號週期，有效的畫素資料才出現；

3）隨後發出（HOZVAL + 1）個畫素的有效資料；

4）最後是（HFPD + 1）個無效的畫素；

（3）將VSYNC、HSYNC、VCLK等訊號的時間引數設定好之後，並將幀記憶體的地址告訴LCD控制器，它即可自動地發起DMA傳輸從幀記憶體中得到影象資料，最終在上述訊號的控制下出現在資料匯流排VD[23:0]上。使用者只需要把要顯示的影象資料寫入幀記憶體中。