巧用示波器一步解決液晶屏驅動時序調試難題

液晶屏幕使用多屏拼接時，容易出現顯示圖像重復、錯位等幀同步異常，以往需要根據異常現象進行逆向推導，反復調試修改驅動器參數，這種方式費時費力。使用長存儲示波器，可一次捕獲完整驅動時序，調試LCD控制器再也不燒腦，下文通過實際案例解析ZDS4054Plus在LCD液晶屏驅動測試中的應用。

一、LCD控制器、驅動器工作原理

要使LCD的顯示文字或圖像，需要通過LCD控制器輸出RGB數據給LCD驅動器，LCD驅動器就把數據放到緩存中，然后以60幀/秒的速度刷新LCD屏顯示。

LCD控制器器通過行信號和列信號的不同組合，實現對每個像素進行控制，這種行掃描（HYNC）信號周期很短(高達40kHz-100kHz)，使屏幕上能夠顯示穩定的圖像。
LCD控制器信號時序及工作原理如下：

圖1 TFT顯示屏驅動時序圖

●   VSYNC：幀同步信號,表示掃描1幀的開始，一幀也就是LCD顯示的一個畫面；

●   HSYNC：行同步信號，表示掃描1行的開始；

●   VCLK：像素時鐘信號，每個脈沖填充1個像素點；

●   VDEN：數據使能信號，高電平時，填充數據有效；

●   VD[23:0]：LCD像素數據輸出端口。

●   LEND：行結束信號。

以一個1024X768像素的LCD屏為例，完整顯示一屏圖像的信號，必須包含1個VSYNC周期、768個有效HSYNC周期，每個VDEN高電平包含1024個像素時鐘信號。顯示出現問題可通過幀同步信號、行同步信號的頻率、占空比、延時、每個VSYNC周期包含的HSYNC周期數、VDEN周期包含的VSCLK周期數進行排查。

二、使用ZDS4054Plus示波器解決LCD顯示異常實例

1.圖片疊加、重復

現象：LCD顯示上大范圍的圖像出現錯位、疊加或者重復。

成因：出現這種情況一般不會是行同步或者場同步信號的延時引起的，基本可以排除這方面的影響。可以檢查是否存在時序或者時鐘頻率上存在差異引起的。

解決方法：碰見這種情況首先應該做的就是先仔細計算DMA傳輸參數，精確適配行場信號。

圖2 圖像疊加、重復時序分析

如示波器截圖所示，各通道對應信號依次為VCLK、VSYNC、VHSYNC、VDEN信號，分析步驟如下：

1)由于一幀完整的信號時間通常達到30ms以上，示波器需要調到10ms/div的時基，而VCLK信號頻率通常高達48-96MHz，采樣率至少得保持500Ms/s，才能對時序進行分析，此時普通示波器無法完整捕獲波形。

2)ZDS4054Plus在10ms/div的時基下，依然能夠保持1Gs/s采樣率，可完美還原波形，配合每通道標配的硬件頻率計，可分析各信號頻率是否存在異常。

2.圖像錯位

現象：LCD顯示在水平方向發生位移，或者在上面或底部有一條幾個像素的彩色、白色或黑色條紋。

成因：一般來說，出現這種情況和幀同步、行同步信號有關，如果是常態異常，可能是初始化參數設置不對，若是偶發異?？赡苁枪ぷ鬟^程中，幀同步、行同步信號收到干擾。

解決方法：檢查LCD控制器的行同步與場同步信號的寬度、前后延時、極性的匹配。

圖3 圖像錯位時序分析

如示波器截圖所示，各通道對應信號依次為VCLK、VSYNC、VHSYNC、VDEN信號，分析步驟如下：

1)通過全屏測量統計，分析各信號正負脈沖寬度，若VSYNC、VHSYNC脈寬存在異常值，可判斷為干擾信號引起的顯示異常。

2)若脈寬正常時，可通過區間測量統計計算周期數，分析各個大小周期信號直接的相互包含關系，檢查時序參數。

3)通過縮放模式以及光標測量，分析各時序信號之間的延時。