LCD驅(qū)動(dòng)軟硬件設(shè)計(jì)

OMAP5910內(nèi)部具有獨(dú)立的LCD控制模塊，其功能如圖1所示。從圖中可以看出LCD控制模塊的核心單元是控制器，負(fù)責(zé)和其他各個(gè)部分的控制以及和外設(shè)的連接?？刂破鬟B接兩個(gè)外設(shè)，一個(gè)是到OMAP5910的DMA請(qǐng)求，一個(gè)是到外設(shè)的LCD的中斷請(qǐng)求。這樣，0MAP5910作為主設(shè)備，可以在CPU不參與的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)LCD的顯示核控制。LCD作為被動(dòng)設(shè)備，有少量需要返回的狀態(tài)，發(fā)送中斷到OMAP5910，由OMAP5910安排時(shí)間讀取LCD狀態(tài)。這樣，使得整個(gè)LCD的顯示和控制占用較少的CPU資源。
 

圖1 LCD控制器的功能框圖

LCD控制模塊的數(shù)據(jù)通道由調(diào)色板RAM、灰度／串行器和輸出FIFO這3個(gè)部分組成。這3個(gè)部分支持12或16位STN方式，由控制器控制輸出數(shù)據(jù)到LCD的數(shù)據(jù)總線上。而對(duì)于16位薄膜工藝學(xué)（TFT，Thin￣Film Technology）方式，數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)絃CD的總線，提供2（16）＝64K的彩色信號(hào)。

LCD控制模塊的寄存器單元用于對(duì)模塊的設(shè)置，寄存器包括一個(gè)控制寄存器、3個(gè)時(shí)間寄存器和一個(gè)狀態(tài)寄存器。主要用來(lái)設(shè)置LCD的寬度和高度、彩色或單色選擇、被動(dòng)或主動(dòng)顯示選擇、引腳的極性選擇、幀時(shí)鐘的脈沖寬度、像素時(shí)鐘和偏轉(zhuǎn)頻率以及各種狀態(tài)值等?？刂破骺梢愿鶕?jù)寄存器的內(nèi)容對(duì)各種時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行控制和復(fù)位。

LCD控制模塊和TFT-LCD之間的控制信號(hào)有PCLK（像素時(shí)鐘信號(hào)）、HS（水平同步信號(hào)）、VS（垂直同步信號(hào)）以及AC（輸出使能信號(hào)）等4個(gè)信號(hào)，這些信號(hào)均由LCD控制模塊輸出到LCD。

LCD驅(qū)動(dòng)電路和0MAP5910的迕接如圖2所示。使用OMAP5910的LCD控制器接口連接LZ9FC22。LZ9FC22是Sharp公司專門配合LQ035Q7D型號(hào)LCD的驅(qū)動(dòng)芯片，可以和LQ035Q7D進(jìn)行無(wú)縫連接。

LZ9FC22和OMAP5910的LCD控制器連接，由于LZ9FC22是18位控制器（RGB信號(hào)各有6位），而OMAP5910的LCD控制器的輸出只有16位數(shù)據(jù)，為此必須損失兩位數(shù)據(jù)，將LZ9FC22的R0和BO接地，或者將R0和R5、BO和B5連接在一起。

LCD的像素同步時(shí)鐘信號(hào)、水平同步信號(hào)、垂直同步信號(hào)和輸出使能直接連接到LZ9FC22上。LZ9FC22有兩個(gè)水平和垂直刷新設(shè)置信號(hào)，分別為HRVE和VRVE引腳，使用OMAP5910的兩個(gè)GPIO引腳控制，通過(guò)改變GPIO引腳的狀態(tài)設(shè)置LCD的刷新方式。為了保證LZ9FC22正常工作，OMAP5910提供復(fù)位信號(hào)到LZ9FC22，一旦LQ035Q7D顯示不正?；蛘唔憫?yīng)異常，OMAP5910通過(guò)復(fù)位引腳控制LZ9FC22恢復(fù)到初始狀態(tài)。
 

圖2 LCD驅(qū)動(dòng)電路的連接

LZ9FC22和0MAP5910的引腳連接如表所示。
 

表 LZ9FC22和OMAP5910的引腳連接

LQ035Q7D面板顯示需要15V的高壓，而LQ035Q7D的邏輯電平需要3.3V電源。圖3實(shí)現(xiàn)從3.3V轉(zhuǎn)換到15V和3.3V的電源原理。其中3.3V到3.3V使用TI公司的TPS79333，是為了保證輸出到LCD的3.3V穩(wěn)定可靠，如果TPS79333的輸入3.3V足夠穩(wěn)定，滿足LQ035Q7D的要求，也可以直接將該電源連接到LCD。

LQ035Q7D的背光電路如圖4所示。使用TI公司的TPS61042驅(qū)動(dòng)4個(gè)LED燈管，同時(shí)使用PWM信號(hào)控制電壓的輸出，以調(diào)節(jié)4個(gè)LED燈管的亮度。PWM信號(hào)的控制頻率在100～50kHz之間，頻率過(guò)低，會(huì)產(chǎn)生閃爍。如果不使用PWM信號(hào)，可以直接連接一個(gè)GPIO引腳，設(shè)置高低電平控制LED燈的開關(guān)。

圖3 LCD的電源電路設(shè)計(jì)

圖4 LCD的背光電路設(shè)計(jì)

OMAP59 10對(duì)LCD驅(qū)動(dòng)的軟件設(shè)計(jì)包括觸摸屏的驅(qū)動(dòng)、LCD的驅(qū)動(dòng)、背光的驅(qū)動(dòng)以及LCD亮度的驅(qū)動(dòng)等4個(gè)部分。其中，LCD亮度的驅(qū)動(dòng)較為簡(jiǎn)單，設(shè)置OMAP59l0內(nèi)部的LCD Brt寄存器就可以控制LCD的亮度，該寄存器為32位數(shù)據(jù)格式，設(shè)置OxOFFFF FFFF為最大亮度，OxOOOO OOOO為最小亮度。此外，還可以在OMAP5910內(nèi)部的StLED-Gm和StLED-Red寄存器調(diào)整輸出的黃色和紅色像素的寬度，從而改變LCD的亮度和顏色。

LCD背光的控制由OMAP5910的PWM信號(hào)完成，設(shè)置OMAP5910內(nèi)部的PWT FRO寄存器就可以控制輸出脈沖的頻率，置OMAP5910內(nèi)部的PWT-VCR寄存器就可以控制輸出脈沖的高電平寬度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)背光的控制。

LCD觸摸屏的控制由OMAP5910的Touc廴Screen寄存器完成。該寄存器主要設(shè)置觸摸屏和OMAP5910的SPI接口協(xié)議。包括觸摸中斷的響應(yīng)、SPI雙向數(shù)據(jù)的傳輸以及SPI時(shí)鐘等信息。此外，也可以設(shè)置SPI的CS片選信號(hào)打開或關(guān)閉觸摸屏，這種功能在觸摸屏和鍵盤同時(shí)存在的系統(tǒng)非常有用。當(dāng)OMAP5910檢測(cè)到鍵盤中斷時(shí)，可以屏蔽觸摸屏的中斷，從而可以避免多種輸人信息的沖突。

在Linux下驅(qū)動(dòng)LCD的設(shè)計(jì)主要包括幀緩沖設(shè)各設(shè)計(jì)、主要結(jié)構(gòu)體定義、內(nèi)核配置和編譯等幾個(gè)部分。

幀緩沖設(shè)備為圖像硬件設(shè)備提供了一種抽象化處理。它代表了一些視頻硬件設(shè)各，允許應(yīng)用軟件通過(guò)定義明確的界面來(lái)訪問(wèn)圖像硬件設(shè)各。這樣軟件無(wú)需了解任何涉及硬件底層驅(qū)動(dòng)的東西（如硬件寄存器）。它允許上層應(yīng)用程序在圖形模式下直接對(duì)顯示緩沖區(qū)進(jìn)行讀寫和I／O控制等操作。通過(guò)專門的設(shè)備節(jié)點(diǎn)可對(duì)該設(shè)備進(jìn)行訪問(wèn)，如／dev／fb*。

在LCD控制器操作中，幀緩沖器用于存放全部屏幕的所有編碼像素?cái)?shù)據(jù)。在它的最低位地址處是32或512字節(jié)的緩沖器，用來(lái)存放調(diào)色板數(shù)據(jù)表。32位緩沖器用于4、12或16位像素編碼的16項(xiàng)調(diào)色板；512字節(jié)緩沖器用于裝入8位像素編碼的256項(xiàng)調(diào)色板。在12或16位像素編碼時(shí)，不使用調(diào)色板，此時(shí)的幀緩沖器的起始32字節(jié)必須填入全零。