浅谈SPCE3200的彩色液晶显示系统设计

1 引言

本文介绍了凌阳公司的嵌入式32位多媒体微处理器SPCE3200与Sharp公司的LQ057Q3DC02彩色TFT LCD的软硬件接口。由于SPCE3200内置LCD控制器，故硬件电路简单，两者可直接相连。

2 器件简介

2.1 多媒体微处理器SPCE3200

多媒体微处理器SPCE3200以凌阳公司开发的S+core7为内核，内置MPEG4硬件编解码模块和多种多媒体功能模块。S+core7内核是采用凌阳指令集架构（Sunplus ISA）的32位RISC处理器，支持32位／16位混合指令模式和并行条件执行。S+core7内核采用AMBA总线，为SOC集成扩展协处理器和用户接口提供了灵活性。S+core7使用SJTAG技术使测试和调试程序更加有效。SPCE3200采用256引脚PLCC256封装，其内部包含S+core7处理器CPU，符合AMBA标准的与片内高效能模块相连的AHB总线，连接片内其他低速外设的APB总线，AHB到APB的桥控制器和DMA控制器。其中，挂接在高性能AHB总线上的外设模块包括：CMOS图像传感器接口模块（CSI）、MPEG4／JPEG编解码模块、LCD控制器模块、TV编码模块、2通道16位高速D／A转换器、片内8 KB RAM（LDM），片内32 KBROM、存储器接口控制单元。挂接在APB总线上的模块包括：GPIO控制器模块、SPI串行总线控制器、SIO串行总线控制器、I2C串行总线控制器、I2S主／从控制器、UART控制器、USB主／从控制器、看门狗模块、SD卡控制器、NAND型Flash控制器以及9通道12位A／D转换器。

内置于SPCE3200的LCD控制器接口支持TFT型LCD显示屏与STN LCD显示屏连接。为了节省硬件资源，SPCE3200的STN型LCD控制器接口引脚与TFT型LCD控制器接口引脚共用，使用时需要设置相关寄存器以选择LCD控制器的工作模式。当控制器选择TFT LCD工作模式时，接口可支持对多种输入格式的TFT型LCD显示屏的控制，如串行RGB格式、串行RGBDm格式、并行RGB格式、CCIR-601／CCIR-656格式，且支持多种时钟频率。SPCE3200的TFT控制器相关I／O引脚：LCD CLK（时钟信号）、LCD_ACT（数据使能信号）、LCD VS（垂直同步信号）、LCD_HS（水平同步信号）、LCD—DATA[15：0]（数据信号）。TFT LCD控制器共有32个寄存器，通过对这32个寄存器参数的设置，即可完成同步信号以及数据格式的设置，满足各种规格的TFT LCD屏要求。

2.2 TFT LCD LQ057Q3DC02

LQ057Q3DC02为SHARP公司的5.7英寸320×240彩色TFT LCD。每个像素由R、G、B子像素构成，每个子像素有6位灰度，即每个像素共有18位色，可达到262 144种颜色的真彩效果。采用阴极射线管（CCFT）透射式背光，亮度高达50 Cd／m2：响应时间低于30 ms，可实现无拖影显示动态图像：采用数字接口数据总线，便于驱动控制。LQ05703DC02内部结构如图1所示，驱动一块液晶显示屏需要2种驱动器：数据驱动器和行扫描驱动器。数据驱动器负责3色数据信号的接收、采样和保持，经D／A转换的输出实际驱动信号；扫描信号驱动器产生逐行扫描信号，从而实现对LCD显示像素的寻址。控制TFT-LCD驱动器需4种信号：数据移位时钟（CLK）、行同步时钟（Hsync）、帧同步时钟（Vsync）以及数据信号（DATE）。图像数据在时钟同步信号的作用下通过18位并行数据总线（RO～R5，GO～G5，B0～B5）。写入数据采样保持器，转化为灰度信号后存入每个像素的TFT，使其正常显示。

3 系统硬件设计

彩色液晶显示系统结构如图2所示。由于TFTLCD LQ057Q3DC02含有行驱动电路及数据驱动，可直接与多媒体处理器SPCE3200的LCD控制器接口相连。由图2可以看出，SPCE3200通过其内部的NAND FLASH控制器将外部的Flash内存储的图像数据送入MPEG4／JPEG硬件编解码模块进行解码，然后存储到缓冲器DRAM。LCD控制器用于产生驱动LCD所需的数据移位时钟、帧同步时钟与行同步时钟，并在该时钟触发下传输缓冲器中的图像数据至LCD显示。LCD投影机按内部液晶板的片数可分为单片式和三片式两种，现代液晶投影机大都采用3片式LCD板。三片式LCD投影机是用红、绿、蓝三块液晶板分别作为红、绿、蓝三色光的控制层。光源发射出来的白色光经过镜头组后会聚到分色镜组，红色光首先被分离出来，投射到红色液晶板上，液晶板“记录”下的以透明度表示的图像信息被投射生成了图像中的红色光信息。绿色光被投射到绿色液晶板上，形成图像中的绿色光信息，同样蓝色光经蓝色液晶板后生成图像中的蓝色光信息，三种颜色的光在棱镜中会聚，由投影镜头投射到投影幕上形成一幅全彩色图像。三片式LCD投影机比单片式LCD投影机具有更高的图像质量和更高的亮度。LCD投影机体积较孝重量较轻，制造工艺较简单，亮度和对比度较高，分辨率适中，现在