基于ARM與WindowsCE的LCD顯示器設計

結合IntelPXA270內置的LCD控制器和FG070053DSSWJGT1液晶屏的內部結構以及時序圖的分析，設計LCD顯示接口電路，主要是把IntelPXA270的控制信號與LCD屏的控制引腳連接起來，如圖3所示。通過16位數據線把LCD控制器的數據發送腳與FG070053DSSWJGT1的數據接收腳連接起來，即把（R0―R4，G0―G5，B0―B4）與L_DD0-L_DD15連接起來；把幀時鐘，行時鐘，像素時鐘等與LCD屏連接； ADJ采用電壓為0―3.0V、 頻率為20KHZ的PWM脈沖，調節液晶屏背光燈的亮度，在滿足用戶要求的同時還可有效地控制功耗。圖3中，網絡標號LCLK是行時鐘控制信號，FCLK是幀時鐘控制信號，PCLK是像素時鐘控制信號，OE為數據輸出使能信號。VDD由直流5V穩壓電源提供，U/D通過電阻拉低后對屏幕提供上下翻轉信號，L/R支持屏幕左右翻轉控制。

圖3 TFT LCD接口電路

3 LCD顯示程序的設計

在WindowsCE下LCD驅動程序開發使用基本圖形引擎（GPE）類來實現[1] [5]。在使用GPE類編寫驅動程序之前，首先分析使用GPE類編寫顯示驅動時對顯示設備的要求，內存布局要求顯示設備使用線性幀緩沖區，全部的顯示內存是連續的；接下來分析GPE類對內存中數據格式的要求。LCD屏是自頂向下的格式，像素（0，0）在左上角，像素（width-1,height-1）在右下角。 幀緩沖區的步幅，即表示顯示設備上一個掃描行在內存中占的字節數，應當是四字節的整數倍，即使在每個掃描行的末尾填充一些無用的字節，CPU不需做“排”選擇也可以存取整個幀緩沖區，幀緩沖區不應當使用位面（位面就是每種顏色信道RGB>在幀緩沖區進行分開存儲）。

使用IntelPXA270 內置的LCD控制器，集成了7個通道的DMA，支持像素深度分別為2、4、8、16、18、24位的RGB模式，采用16位RGB模式進行設計。圖像數據保存在內存中，使用DMA方式進行幀數據存取，幀的大小及幀地址是指定的，可以滿足GPE類的線性幀緩沖區的要求，LCD控制與LCD屏都滿足WindowsCE 下使用GPE類來實現顯示驅動的硬件要求。

3.1 創建基于GPE類的顯示驅動程序

使用GPE類簡化了WindowsCE顯示設備的開發工作，GPE類代表一個顯示設備，是一個純虛的類，設計顯示驅動時必須繼承這個基本GPE類。

首先定義一個新的類（class SA2Video）來繼承GPE類，根據GPE類的要求，實現以下函數：

NumModes ------返回顯示驅動所支持的顯示模式。
GetModeInfo ------返回指定顯示模式的信息，如顯示像素寬度和深度，處理由NumModes()函數返回的顯示模式，當SetModes()函數被調用時，總是返回在模式配置列表中的第一個模式值。
SetModes ------設置顯示模式。
AllocSurface------分配一個頁面，頁面僅僅是保存像素數據的RAM或視頻RAM，是一個塊內存，GPESurf類能用于代表系統顯存上的一個頁面，保證在視頻RAM上分配一個頁面。
SetPointerShape------設置光標位圖和光標區。
MovePointer------移動光標。
BltPrepare ------在位塊傳輸操作之前調用，如果驅動支持位塊傳輸之前的操作，它就允許驅動建立硬件位塊傳輸（blit）操作，并返回一個實際操作函數去執行位塊傳輸（blit），在GPE類中提供默認的Blit操作函數。
BltComplete------在塊傳輸完成之后執行，如果有必要的話，它允許設備做任何的清除操作。
Line ------在畫線操作之前和之后調用，如果在畫線之前調用，該函數可以建立硬件的畫線操作，然后返回GPE默認的畫線操作；如果在畫線之后調用，該函數可以做任何畫線操作之后的清除。
InVBlank ------標志是否在水平同步周期時顯示更新了。
這些函數在GPE類的源代碼中為空函數，所以必須在（class SA2Video）中實現函數重載。

3.2 創建LCD控制器接口驅動程序

創建LCD控制器的接口驅動程序主要是完成硬件的配置，包括LCD控制器和IO引腳接口的配置。首先根據LCD顯示接口的電路連接，配置IntelPXA270內的IO寄存器，然后根據外接的LCD屏提供的參數配置LCD控制器，主要是配置TFT接口時序，如幀時鐘，行時鐘，像素時鐘，數據輸出使能等[6]。在xllp_lcd.c文件中的XllpLCDInit（）函數實現硬件的初始化，以下為該函數的關鍵代碼：

XLLP_STATUS_T XllpLCDInit(P_XLLP_LCD_T pXllpLCD)
{ XLLP_STATUS_T status = 0;
// 初始化IO接口，根據LCD連接電路圖進行配置
LCDSetupGPIOs(pXllpLCD);
// 初始LCD控制器及幀緩沖區
LCDInitController(pXllpLCD);
// 清除LCD控制器的狀態寄存器
LCDClearStatusReg(pXllpLCD);
// 使能LCD 控制器，驅動LCD屏顯示數據
LCDEnableController(pXllpLCD);
return status;
}

3.3 LCD控制器顯示模式的設置

WindowsCE GDI 支持帶有多種顏色灰度和顏色模式的顯示設備，從僅用一位表示的顏色到調色板調制出真32位RGB，每一種格式支持幾種不同的像素排列方式，這取決于對顯示內存的訪問是否支持單字節方式、雙字節字方式、四字節方式。

使用下列掩碼來提取紅、綠、藍數值：每個像素用16位表示的格式是一種掩碼格式，并且不被調色，每個像素我們用兩字節來存儲。結合TFT LCD顯示接口的硬件電路圖和IntelPXA270 內置的LCD控制器，按照IntelPXA270處理器手冊上的說明，需要對控制引腳初始化[7]。在圖3中，第14口用來進行幀時鐘控制，結合IntelPXA270數據手冊，我們配置第14口為L_VSYNC功能，用如下語句實現：
GAFR0_L|=((GAFR0_L～(1u29))|(1u28))
所有顯示數據線L_DD0―L_DD15都設為輸出口，并設為顯示器的數據輸出，程序設計如下：