基于ARM9的LCD程序编写

人机交互是嵌入式系统必须具有的功能。比较简单的人机交互有按键、LED、蜂鸣器，稍微
复杂的有7 段数码管和点阵。但如今这些都不能满足人们的需求了，所以又出现了LCD 和
触摸屏技术。s3c2440 具有LCD 和触摸屏接口，可以很好的连接LCD 和触摸屏。这篇文章
主要介绍TFT 型LCD 的用法。
要想正确使用LCD，必须注意两点：1、时序；2、显示缓存区。
1、时序
LCD 一般需要三个时序信号：VSYNC、HSYNC 和VCLK。VSYNC 是垂直同步信号，在每
进行一个帧（即一个屏）的扫描之前，该信号就有效一次，由该信号可以确定LCD 的场频，
即每秒屏幕刷新的次数（单位Hz）。HSYNC 是水平同步信号，在每进行一行的扫描之前，
该信号就有效一次，由该信号可以确定LCD 的行频，即每秒屏幕从左到右扫描一行的次数
（单位Hz）。VCLK 是像素时钟信号。
s3c2440 处理LCD 的时钟源是HCLK，通过寄存器LCDCON1 中的CLKVAL 可以
调整VCLK 频率大小，它的公式为：
VCLK＝HCLK÷[(CLKVAL＋1)×2]
例如，HCLK 的频率为100MHz，要想驱动像素时钟信号为6.4MHz 的LCD 屏，则通过上
式计算CLKVAL 值，结果CLKVAL 为6.8，取整后（值为6）放入寄存器LCDCON1 中相
应的位置即可。由于CLKVAL 进行了取整，因此我们把取整后的值代入上式，重新计算
VCLK，得到VCLK＝7.1MHz。
按理说，对于一个已知尺寸（即水平显示尺寸HOZVAL 和垂直显示尺寸LINEVAL 已知）
的LCD 屏，只要确定了VCLK 值，行频和场频就应该知道了。但这样还不行的，因为在每
一帧时钟信号中，还会有一些与屏显示无关的时钟出现，这就给确定行频和场频带来了一定
的复杂性。如在HSYNC 信号先后会有水平同步信号前肩（HFPD）和水平同步信号后肩
（HBPD）出现，在VSYNC 信号先后会有垂直同步信号前肩（VFPD）和垂直同步信号后
肩（VBPD）出现，在这些信号时序内，不会有有效像素信号出现，另外HSYNC 和VSYNC
信号有效时，其电平要保持一定的时间，它们分别叫做水平同步信号脉宽HSPW 和垂直同
步信号脉宽VSPW，这段时间也不能有像素信号。因此计算行频和场频时，一定要包括这些
信号。HBPD、HFPD 和HSPW 的单位是一个VCLK 的时间，而VSPW、VFPD 和VBPD 的
单位是扫描一行所用的时间。在s3c2440 中，所有的这些信号（VSPW、VFPD、VBPD、
LINEVAL、HBPD、HFPD、HSPW 和HOZVAL）都是实际值减1 的结果。这些值是通过寄
存器LCDCON2、LCDCON3 和LCDCON4 来配置，只要把这些值配置成与所要驱动的LCD
中相关内容的数据一致即可。例如，我们所要显示的LCD 屏大小为320×240，因此HOZVAL
＝320－1，LINEVAL＝240－1。水平同步信号的脉宽、前肩和后肩分别为30、20 和38，则
HSPW＝30－1，HFPD＝20－1，HBPD＝38－1；垂直同步信号的脉宽、前肩和后肩分别为
3、12 和15，则VSPW＝3－1，VFPD＝12－1，VBPD＝15－1。
下面我们就具体计算一下行频（HSF）和场频（VSF）：
HSF＝VCLK÷[(HSPW＋1)＋(HSPD＋1)＋(HFPD＋1)＋(HOZVAL＋1)]
＝7.1÷408＝17.5kHz
VSF＝HSF÷[(VSPW＋1)＋(VBPD＋1)＋(VFPD＋1)＋(LINEVAL＋1)]
＝17.5÷270＝64.8Hz
在有些情况下，s3c2440 的LCD 时钟信号的默认极性与所控制的LCD 时钟信号的极性相反，
这时可以通过寄存器LCDCON5 的相关位来改变某些时钟信号的极性。
2、显示缓存区
只要把所要显示的数据放入显示缓存区内，就可以在屏幕上呈现内容。该缓存区是
我们自己编程时开辟的一段内存区。一般我们是通过定义一个与屏幕尺寸大小相同的二维数
组来开辟该空间的，这样控制屏幕内容会方便一些，如当屏幕的尺寸为320×240 时，可以
定义该缓存区为LCD_BUFFER[240][320]。由于s3c2440 支持16 位和24 位的非调色板真彩
色的TFT 型LCD 模式，而24 位颜色模式是用32 位数据来表示的，所以前面定义的那个二
维数据的数据类型应该是半字整型或全字整型的。例如，在24 位颜色模式下，我们想要在
尺寸大小为320×240 屏幕的中心处设置为白色像素，则：LCD_BUFFER[120][160]＝0xffffffff。
在s3c2440 中，寄存器LCDSADDR1 和LCDSADDR2 用于设置显示缓存区，即把
我们定义的那个二维数组告诉s3c2440。其中LCDBANK 的9 位数据指定LCD 的BANK，
即显示缓存区的第30 位到第22 位地址；LCDBASEU 的21 位数据指定了LCD 的基址，即
显示缓存区开始地址的第21 位到第1 位；LCDBASEL 的21 位数据指定了LCD 的尾址，即
显示缓存区结束地址的第21 位到第1 位。例如，我们想要在尺寸为320×240 的屏幕上显示
24 位颜色， 定义的显示缓存区数组为LCD_BUFFER[240][320] ， 则LCDBANK 等于
LCD_BUFFER 的第30 位到第22 位数据值（因为LCD_BUFFER 表示的就是数组的首地址），
LCDBASEU 等于LCD_BUFFER 的第21 位到第1 位数据值，由于是用32 位数据表示24 为
颜色，因此每个像素值是4 个字节，所以LCDBASEL 等于(LCD_BUFFER＋(240×320×4))
结果的第21 位到第1 位的数据值。另外寄存器LCDSADDR3 有两个内容：OFFSIZE 和
PAGEWIDTH。OFFSIZE 用于虚拟屏幕的偏移长度，如果我们不使用虚拟屏幕，就把它置为
0；PAGEWIDTH 定义了视口的宽，单位是半字，如在上面的例子中，PAGEWIDTH 应该为
320×32÷16。
下面我们给出一段具体的TFT 型LCD 显示的实例，其中，屏幕的大小为320×240，所设置
的颜色为24 位真彩色模式。
#define U32 unsigned int
#define M5D(n) ((n) & 0x1fffff) //用于设置显示缓存区时，取低21 位地址
#define rGPCCON (*(volatile unsigned *)0x56000020) //Port C control
#define rGPCDAT (*(volatile unsigned *)0x56000024) //Port C data
#define rGPCUP (*(volatile unsigned *)0x56000028) //Pull-up control C
#define rGPDCON (*(volatile unsigned *)0x56000030) //Port D control
#define rGPDDAT (*(volatile unsigned *)0x56000034) //Port D data
#define rGPDUP (*(volatile unsigned *)0x56000038) //Pull-up control D
#define rGPGCON (*(volatile unsigned *)0x56000060) //Port G control
#define rGPGDAT (*(volatile unsigned *)0x56000064) //Port G data
#define rGPGUP (*(volatile unsigned *)0x56000068) //Pull-up control G
#define rLCDCON1 (*(volatile unsigned *)0x4d000000) //LCD control 1
#define rLCDCON2 (*(volatile unsigned *)0x4d000004) //LCD control 2
#define rLCDCON3 (*(volatile unsigned *)0x4d000008) //LCD control 3
#define rLCDCON4 (*(volatile unsigned *)0x4d00000c) //LCD control 4
#define rLCDCON5 (*(volatile unsigned *)0x4d000010) //LCD control 5
#define rLCDSADDR1 (*(volatile unsigned *)0x4d000014) //STN/TFT Frame buffer start
address 1
#define rLCDSADDR2 (*(volatile unsigned *)0x4d000018) //STN/TFT Frame buffer start
address 2
#define rLCDSADDR3 (*(volatile unsigned *)0x4d00001c) //STN/TFT Vi