基于PXA270的LCD顯示系統的設計與實現

　　引言

　　Xscale處理器是Intel公司推出的基于ARMv5TE體系結構的ARM處理器。PXA270是該公司于2003年第四季度推出一款全性能、高性價比、低功耗的Xscale處理器，其最高主頻可達624MHz。

　　PXA270擁有的 Quick Capture（快速拍攝）、Wireless MMX（無線MMX指令）和Wireless Speed Step（無線動態節能）技術，大大提升了多媒體處理能力；同時在保證CPU性能的情況下，最大限度地降低移動設備功耗。

　　嵌入式Linux(Embedded Linux)是指對標準Linux經過小型化裁減處理之后，能夠固化在容量只有幾KB或者幾MB的存儲器芯片或者單片機中，適合于特定嵌入式應用場合的專用Linux操作系統。在目前已經開發成功的嵌入式系統中，大約有一半使用的是Linux。

　　1 LCD液晶顯示原理

　　嵌入式系統一般采用液晶顯示屏LCD。本系統采用的是LG Philiph的TFT6.4寸的真彩顯示屏LP064V02。

　　液晶顯示的原理是液晶在不同電壓的作用下會呈現出不同的光特性。TFT是薄膜晶體管Thin Film Transitor的縮寫。FB（Frame Buffer）是幀緩沖器。

　　顯示屏所顯示的一幅完整畫面就是一個幀(Frame)，其整個顯示區域，在系統內會有一段存儲空間與之對應，通過改變該存儲空間的內容，從而改變顯示屏的內容，該存儲空間被稱為Frame Buffer。顯示屏上的每一點都必然與Frame Buffer里的某一位置對應。而計算機顯示的顏色是通過RGB值來表示的，因此如果要在屏幕某一點顯示某種顏色，則必須給出相應的RGB值。Frame Buffer就是用來存放整個顯示的編碼和像點值的外部存儲器區域。幀緩沖器的每一個字節對應著LCD中的一個像素，例如LP064V02顯示屏有640×480=307200個像素。

　　2 PXA270中內置的LCD控制器

　　2.1 LCD控制器介紹

　　Frame Buffer和LCD顯示屏之間的數據傳輸很頻繁，完全由CPU通過程序直接驅動顯然不合適。因此，為減輕CPU的負擔，在Frame Buffer與顯示屏之間還需要一個中間件，該中間件負責從Frame Buffer里提取數據，進行處理，并傳輸到顯示屏上。

　　LCD控制器由以下部分組成：LCD DMAC（本文提出的DMAC都是指集成在LCDC內部的DMAC），輸入/輸出FIFO，內部調色板，TMED抖動（幀速率控制），寄存器組。

　　LCDC的內部操作方式會因為所接LCD類型的不同而有所不同。本系統采用的是主動16位像點模式。在這種主動彩色模式中，LCDC內部的工作方式相對簡單，Frame Buffer內的數據是16位的像素數據，此時，LCDC無需加載數據到內部調色板，并且數據無需經過幀速率控制單元的處理，直接發送至LCD控制器的數據腳，通過DMAC傳輸到輸入 FIFO后，數據又立刻被傳送到輸出 FIFO。

　　2.2 LCD模塊的硬件連接

　　PXA270與LCD模塊的硬件連接如圖1所示。各信號引腳的說明如下：

圖1 LCD接口框圖

• L_DD[15：0]：數據線。16位數據線可以顯示紅、綠、藍像點，使用5位紅、6位綠和5位藍就能實現不同顏色的顯示。
• L_PCLK：像點時鐘。用于把彩色數據輸入到LCD顯示器中的移位寄存器中。被動模式下，像點時鐘僅在數據線上數據有效時才發生跳變；主動模式下，像點時鐘連續跳變。
• L_LCLK：行掃描時鐘。用于LCD顯示器行顯示的結束和把移位寄存器的行數據送到顯示器中，并且將行指針加1。主動模式下，它是水平同步信號。
• L_FCLK：幀掃描時鐘。用于LCD顯示器新的幀像點的開始。顯示器復位時行指針指向顯示屏的頂部。在主動模式下，它是垂直同步信號。
• L_BIAS：AC偏置。主動方式下，它是數據使能信號。

　　3 LCD驅動程序的設計與實現

　　PXA270嵌入式系統對LCD顯示屏的驅動分成兩方面：一方面是對LCD及相關部件的初始化，包括幀緩沖區的創建和對DMA通道的設置；另一方面就是對幀緩沖區的讀寫，將幀緩沖區的內容輸送到LCD顯示屏由硬件完成，對于驅動來說是透明的。