基于Blackfin DSP的液晶接口設(shè)計(jì)

摘要 ADI公司的Blackfin系列處理器具有強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理和控制能力，在儀器控制、音視頻處理等系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。在應(yīng)用中顯示輸出是必要的，文中根據(jù)Blackfin DSP處理器的特點(diǎn)介紹了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的液晶接口設(shè)計(jì)方法。
關(guān)鍵詞 Blackfin；BF532；TFT LCD

    TFT LCD液晶顯示器與數(shù)碼管和點(diǎn)陣液晶相比具有體積小巧、控制簡(jiǎn)單、可以顯示豐富多彩的圖像視頻信息。文中以ADSP_BF532為例介紹了一種Blackfin DSP處理器與TFT LCD液晶顯示器的接口設(shè)計(jì)，在Blackfin DSP的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中具有一定的參考價(jià)值。

1 Blackfin DSP處理器與TFT LCD液晶屏簡(jiǎn)介
    Blackfin DSP處理器是基于ADI公司和Intel公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的微信號(hào)架構(gòu)(MSA)的一種16位定點(diǎn)DSP處理器，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，能夠完成視頻、圖像、音頻和通信數(shù)據(jù)的數(shù)字化處理等。同時(shí)還具有綜合控制能力，單芯片即可完成通常由DSP+控制器完成的功能。Blackfin DSP處理器可廣泛應(yīng)用在各種嵌入式設(shè)備、儀器中，完成系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)處理。
    PPI(Parallel Port Interface)接口是Blackfin DSP處理器的并行數(shù)據(jù)接口，主要用于數(shù)據(jù)的高速傳輸。它包括16位數(shù)據(jù)線，3個(gè)同步信號(hào)和一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。PPI接口直接與DMA通道整合，數(shù)據(jù)傳輸寬度可靈活配置，支持8位、10～16位等多種數(shù)據(jù)寬度。PPI的工作模式有兩種：通用模式(GP模式)和ITU-656模式，其中通用模式下可方便地與數(shù)字液晶屏連接。
    Blaekfin DSP處理器的DMA傳輸可以是內(nèi)部與外部存儲(chǔ)器之間，也可以是內(nèi)部或外部存儲(chǔ)器與SPI口、SPORT口、UART口、PPI口之間。
    Blackfin DSP處理器的DMA傳輸可基于描述符配置，也可基于寄存器配置?；诿枋龇腄MA傳輸使用存放在存儲(chǔ)器內(nèi)的一組參數(shù)來(lái)初始化一個(gè)DMA傳輸。基于描述符的DMA傳輸允許多個(gè)DMA序列鏈接在一起，一個(gè)DMA傳輸完成后緊接著進(jìn)行下一個(gè)DMA傳輸?；诩拇嫫鞯腄MA傳輸允許處理器通過(guò)對(duì)控制寄存器編程來(lái)啟動(dòng)一個(gè)DMA傳輸。一次DMA傳輸完成后，可以用原來(lái)設(shè)置的值自動(dòng)更新控制寄存器，連續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。
    Blackfin DSP處理器支持二維DMA傳輸，特別適合于視頻數(shù)據(jù)傳輸。二維DMA的相關(guān)控制寄存器如下：
    配置寄存器(DMAx_CONFIG／MDMA_yy_CONFIG)：設(shè)置二維DMA使能方式，中斷產(chǎn)生方式。
    內(nèi)部循環(huán)計(jì)數(shù)寄存器(DMAx_X_COUNT／MDMA_yy_X_COUNT)：保存二維DMA內(nèi)層循環(huán)的數(shù)目(應(yīng)≥2)。
    內(nèi)層循環(huán)地址增量寄存器(DMAx_X_MODIFY／MDMA_yy_X_MODIFY)：保存每一次內(nèi)層循環(huán)計(jì)數(shù)器加1后DMA操作地址在內(nèi)存中的增量，此增量應(yīng)該是二維DMA操作的數(shù)據(jù)單元長(zhǎng)度的整數(shù)倍。
    外層循環(huán)計(jì)數(shù)寄存器(DMAx_Y_COUNT／MDMA_yy_Y_COUNT)：保存外層循環(huán)的數(shù)目。
    外層循環(huán)地址增量寄存器(DMAx_Y_MODIFY／MDMA_yy_Y_MODIFY)：保存每一次外層循環(huán)計(jì)數(shù)器加1后DMA操作地址在內(nèi)存中的增量，可以是負(fù)值，此增量應(yīng)該是二維DMA操作的數(shù)據(jù)單元長(zhǎng)度的整數(shù)倍。
    AT070TN83 V．1是群創(chuàng)生產(chǎn)的一款數(shù)字液晶顯示屏，屏幕尺寸為7英寸(17．78 cm)，分辨率800×480，23行消隱行。采用5 V(背光)和3．3 V(I／0)雙電源供電。該液晶具有DE模式和HV模式，考慮Blackfin PPI的接口特點(diǎn)，本系統(tǒng)采用HV模式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
    液晶時(shí)序如圖1和圖2所示。


    圖l和圖2中相應(yīng)的參數(shù)參照AT070TN83 V．1手冊(cè)。液晶同步時(shí)序可以看做是滿足一定要求的PWM波，可利用Blackfin DSP的定時(shí)器支持PWM輸出的特性輸出此信號(hào)。[!--empirenews.page--]

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
    該液晶屏的輸入格式為RGB666格式，而ADSPBF532的PPI接口數(shù)據(jù)線只有16位，根據(jù)人眼的視覺(jué)特性(對(duì)綠色最敏感)，將紅色和藍(lán)色的最高位和最低位分別接在一起，其他數(shù)據(jù)線對(duì)應(yīng)連接。
    液晶所需的同步信號(hào)HS和VS分別由ADSPBF532的定時(shí)器1和定時(shí)器2產(chǎn)生。通過(guò)配置ADSPBF532定時(shí)器的相關(guān)寄存器可以精確地控制輸出PWM
波的有效沿，周期和占空比，完全匹配液晶時(shí)序。
    顯示所用的時(shí)鐘信號(hào)可以由外部的獨(dú)立晶振產(chǎn)生，分別輸入液晶和DSP的PPI口。也可以由DSP的輸出時(shí)鐘分頻產(chǎn)生，再分別輸入液晶和DSP的PPI口。本系統(tǒng)使用獨(dú)立的25 MHz晶振將時(shí)鐘信號(hào)直接輸給液晶和PPI。
    該液晶內(nèi)部沒(méi)有顯存，因此在使用時(shí)系統(tǒng)需要擴(kuò)展SDRAM，在SDRAM中開(kāi)辟一塊區(qū)域作為顯示緩存，將需要顯示的數(shù)據(jù)寫入緩存，再由DMA傳送到PPI口進(jìn)行顯示。
    系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖3所示。


    在外部25MHz時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下DSP按照寄存器的配置輸出相應(yīng)的同步信號(hào)，同時(shí)將SDRAM對(duì)應(yīng)區(qū)域中的數(shù)據(jù)從PPI口輸出。

3 軟件設(shè)計(jì)
    (1)顯示緩存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。
    該液晶每行800點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)16位數(shù)據(jù)，因此每行需要800×2 bit。每屏需要525行，包括前消隱23行，中間480行有效數(shù)據(jù)，后消隱22行，因此開(kāi)辟顯示緩存大小為525×800×2 bit。為了操作方便，可定義一個(gè)二維數(shù)組，二維數(shù)組中的數(shù)據(jù)與TFTLCD上的點(diǎn)具有對(duì)應(yīng)關(guān)系(數(shù)組中每?jī)蓚€(gè)字節(jié)對(duì)應(yīng)LCD上的一個(gè)點(diǎn))。由于需要將顯示緩存定義在SDRAM中，因此在工程中需要添加ldf文件，將顯示緩存指定存儲(chǔ)在SDRAM中。
    緩存數(shù)組的定義如下
    section(“SDRAM0”)char DisplayBuffer[525][800*2]
    (2)定時(shí)器初始化。
    使用定時(shí)器1和定時(shí)器2分別作為行同步信號(hào)和場(chǎng)同步信號(hào)，根據(jù)液晶時(shí)序配置定時(shí)器寄存器，包括輸出時(shí)鐘周期，脈沖寬度，有效沿，PWM模式輸出等。為了與液晶同步，使用PPI的輸入時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)定時(shí)器。
    Blackfin定時(shí)器寄存器設(shè)置如下


    (3)PPI初始化。
    使用通用模式(GP模式)輸出數(shù)據(jù)，兩個(gè)外部幀同步信號(hào)，PPI_FS1和PPI_FS2下降沿有效，PPI_DEIAY設(shè)置延時(shí)時(shí)鐘個(gè)數(shù)(行同步變高到數(shù)據(jù)輸出間的時(shí)鐘個(gè)數(shù))。[!--empirenews.page--]
    Blackfin PPI寄存器設(shè)置如下
    * pPPI_DELAY=45；／／輸出數(shù)據(jù)前的延時(shí)
    * pPPI_COUNT=800*2-1；／／每行傳輸字節(jié)數(shù)，比實(shí)際值小1
    注意：AT070TN83 V.1手冊(cè)中給出的輸出數(shù)據(jù)前的延時(shí)參數(shù)為40個(gè)時(shí)鐘周期，但實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)設(shè)為40時(shí)屏幕顯示圖像左偏，說(shuō)明延時(shí)不夠，經(jīng)試驗(yàn)應(yīng)為45個(gè)時(shí)鐘周期。
    (4)DMA初始化。
    使用PPI輸出數(shù)據(jù)時(shí)必須使用DMA傳輸。采用寄存器配置模式，配置DMA傳輸?shù)钠鹗嫉刂贰鬏數(shù)臄?shù)據(jù)個(gè)數(shù)、地址增量和傳輸方式。本系統(tǒng)設(shè)置為二維傳輸方式，行地址增量設(shè)置為2(16位傳輸，2 bit)，縱向地址增量設(shè)置為2(上一行最后傳輸?shù)牡刂放c下一行起始地址差，2 bit)，DMA傳輸模式設(shè)置為自動(dòng)緩沖模式。
    Blackfin DMA寄存器設(shè)置如下

    (5)主程序流程圖，如圖4所示。


    主程序中首先初始化DSP(包括SDRAM，EBIU等)，定時(shí)器，PPI寄存器和PPI DMA寄存器配置的先后順序要求不是絕對(duì)的，但是PPI DMA和定時(shí)器的使能必須在最后，因?yàn)槎〞r(shí)器使能后將觸發(fā)DMA開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)，所以必須在使能PPI DMA之后再使能定時(shí)器。需要改變顯示內(nèi)容時(shí)改變對(duì)應(yīng)數(shù)組中數(shù)據(jù)即可。

4 結(jié)束語(yǔ)
    經(jīng)調(diào)試，液晶正確顯示，并且屏幕穩(wěn)定無(wú)閃爍，成功應(yīng)用在某儀器系統(tǒng)中。由于Blackfin系列處理器的內(nèi)核都是相同的，接口操作類似，因此文中介紹的方法對(duì)Blackfin系列處理器的液晶接口設(shè)計(jì)具有參考價(jià)值。