S3C2440A驅動RGB接口TFT LCD的研究

1 引言
隨著科技的進步，TFT LCD作為顯示器件在各種嵌入式系統中得到越來越廣泛的應用。帶觸摸屏的TFT LCD模組在系統應用中不僅能為人機界面提供高質量的畫面顯示，而且能提供更直觀、方便的交互性輸入。TMT035DNAFWU1是深圳天馬微電子股份有限公司生產的8.89 cm(3.5 in)TFT LCD模組，該模組內置了LCD驅動器，集成了四線電阻式觸摸屏和背光電路。S3C2440A 是三星公司設計的一款基于ARM920T內核的32位嵌入式RISC(reduced instructions set computer)微處理器，它的最高工作頻率可達533 MHz，內部集成了通用的LCD控制器、8通道10位ADC和觸摸屏接口，且具備高性能、低功耗的優點，適用于智能手機、便攜式媒體播放器、手持導航儀等領域。本文基于S3C2440A嵌入式系統，以TMT035DNAFWU1為顯示設備，設計了TFT LCD驅動電路，并完成Linux下驅動顯示效果的調試。

2 TFT LCD接口時序
TMT035DNAFWU1的顯示分辨率為320×240，采用24位數字RGB接口，可以顯示16.7 M顏色。
RGB接口是為TFT LCD模組提供高品質顯示而設計的接口，該接口可以高速、低功耗地完成動畫顯示，其中包含4個重要的控制信號VSYNC、HSYNC、DCLK 和VDEN，分別用于幀、行、像素的數據傳輸。
圖1為TMT035DNAFWU1模組RGB接口時序示意圖。

圖1 RGB接口時序圖

3 S3C2440A LCD控制器介紹
S3C2440A 內置的LCD控制器能將顯示在LCD上的數據從系統內部的數據緩沖區通過邏輯單元傳送到外部的LCD驅動器中。它可以支持不同分辨率的顯示，如：640×480、320×240等，最大可支持24位數據的16.7 M 彩色TFT模塊，其控制器框圖如圖2所示。

圖2 S3C2440A LCD控制器框圖
3.1 控制總框圖
LCD控制器主要由REGBANK、LCDCDMA兩大部分組成，用于產生必要的控制信號和傳輸數據信號，如圖2所示。REGBANK有17個可編程寄存器組和256×16的調色板存儲器，用來設定LCD控制器。LCDCDMA 是一個專用的DMA(Direct Memory Access)，自動從幀存儲器傳輸視頻數據到LCD控制器，視頻數據可以不經CPU處理直接顯示在屏上。TIMEGEN 由可編程邏輯器件組成，產生VFRAME/VSYNC、VLINE/HSYNC、VCLK/DCLK、VM/VDEN信號等，以支持不同的LCD驅動器的接口時序和速率。LPC3600與LCC3600是專用LCD控制器，在此不做詳細介紹。

3.2 TFT控制器介紹
通過對REGBANK 寄存器組中的LCDCON1/2/3/4/5進行配置，TIMEGEN產生可編程控制信號來支持不同類型的LCD驅動器。
VSYNC和HSYNC脈沖與LCDCON2/3的HOZVAL和LINEVAL設置相關，HOZVAL和LINEVAL的值由LCD屏的分辨率決定，如下公式：
HOZVAL=(Horizontal display size)-1 (1)
LINEVAL=(Vertical display size)-1 (2)
VCLK的頻率取決于LCDCON1中CLKVAL的設置，在LCDCON1中配置，VCLK和CLKVAL的關系如下(CLKVAL的最小值是0)：
VCLK(Hz)=HCLK/[(CLKVAL+1)×2] (3)
HCLK為S3C2440A 中PLL時鐘發生器產生的時鐘信號。
VSYNC的頻率即為幀頻，它與LCDCON1/2/3/4均有關，計算公式如下：
Frame Rate=1/{[(VSPW+1)+(VBPD+1)+(LINEVAL+1)+(VFPD+1)1×[(HSPW+1)+(HBPD+1)+(HFPD+1)+(HOZVAL+1)]×[2×(CLKVAL+1)/(HCLK)]} (4)
公式(1)～(4)各參數數值的設置方法在§5.2中給出。

4 驅動電路設計
除數據傳輸信號接口外，TFT LCD模組的驅動電路還包括提供給模組的電源電路、VGL、VGH、VCOM 電壓電路等。根據TFT LCD模組的接口和S3C2440A 內嵌的控制器輸出管腳，完成LCD顯示的控制線路設計。電路接口設計如圖3所示。

圖3 TFT LCD顯示接口電路設計
VCOM 電壓信號由TFT LCD模組上SOURCEDRIVER IC輸出的POL信號提供。POL信號經過VCOM BUFFER電路，產生VCOM電壓信號提供給TFT LCD模組。TFT LCD模組采用行翻轉方式驅動，設計的VCOM BUFFER 電路能夠完成VCOM電壓的交流電壓成分和直流電壓成分的調節。通過調節VCOM BUFFER電路，使VCOM 中心點電壓及其幅值達到應用的要求，有效地消除TFT LCD顯示閃爍問題并改善顯示質量。