基于ARM9处理器S3C2440的TFT-LCM驱动平台的设计和实现

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摘要：介绍了ARM9处理器S3C2440 LCD控制器的应用，TFT-LCM电路的设计及S3C2440 LCD控制器与TFT-LCM之间的硬件电路搭建和软件设计要点。

关键词：S3C2440 LCD控制器；TFT-LCM；DC-DC转换电路；背光驱动电路；VCOM产生电路

中图分类号：TN141.9

文献标识码：B

引 言

随着国内嵌入式应用领域的发展，嵌入式系统已经在各类电器产品中得到广泛应用。S3C2440是三星公司生产的基于arm920T内核的嵌入式处理器，工作频率达400MHz，集成有LCD控制器、UART串口、SD卡控制器、USB Host / Device控制器、Nand Flash / Nor Flash控制器、工业控制总线、Camera控制器、实时时钟等多种功能，性价比比较高，适用于信息家电、手持设备、工业控制和车载通信等领域，在各个领域的开发应用中有着广阔的前景。下面是针对s3c2440 LCD控制器，介绍 tft-lcm电路的设计及该LCD控制器与TFT-LCM之间的硬件电路搭建和软件设计要点。

1 硬件设计

TFT-LCM的电路主要是由数字供电电压VCC、模拟供电电压VDD、行扫描控制电压VGH和VGL、公共电极控制信号VCOM及背光驱动等电路组成。S3C2440 LCD控制器同TFT-LCM连接接口信号主要包括数据信号VD23～VD0、帧同步信号VSYNC、行同步信号HSYNC、数据时钟信号VCLK及数据使能信号VDEN等。

1.1 DC-DC转换电路

由于TFT驱动IC内部一般都集成数字电路和模拟电路，故需要外部提供数字供电电压VCC和模拟供电电压VDD。另外，还需要提供行扫描控制电压VGH和VGL。VGH是控制TFT扫描行的开启电压VON，当扫描到某一行时，该行TFT的 Gate线电压为VON，即该行的TFT为打开状态，使数据信号通过TFT的Source线加载到显示电极，该点的显示电极同公共电极产生电场作用于液晶从而实现各种灰度显示。VGL是控制TFT非扫描行的关闭电压VOFF。一般数字供电电压VCC为3.3V，模拟供电电压VDD为5.0V，行扫描控制电压VGH和VGL分别为15V和-10V。本驱动平台采用AAT1118 DC-DC转换芯片，通过输入一组数字电压VCC产生多路电压，如模拟电压VDD和行扫描控制电压VGH和VGL，其电路如图1所示。

1.2 背光驱动电路

TFT-LCM背光驱动可使用MPS的MP1518背光驱动芯片，该芯片可实现6~8颗串联LED驱动，电流可达到20mA，有过压保护功能，其电路如图2所示。R6电阻可根据实际情况进行电流调节，/SHDN引脚可进行背光打开/关闭控制及1KHz以下的PWM降低背光亮度控制功能。

1.3 VCOM产生电路

TFT-LCM的公共电极控制信号VCOM的控制是影响TFT屏显示效果的一个重要因素，如果控制的不够理想，显示画面会出现闪烁及色彩暗淡或亮度过高而导致色彩丢失的视觉效果。VCOM信号产生电路可用一个运放芯片来实现，其电路如图3所示。POL驱动极性翻转信号由TFT 驱动IC自动产生，是作为产生VCOM信号的同步输入信号。R23电位器用于调节VCOM波形的幅度，从而控制TFT屏的显示画面亮度。VCOM输出信号是叠加于一直流电平上所形成的，该直流电平的偏移会直接影响到画面的显示效果，如果偏移理想值越大，显示画面的闪烁就越明显（该直流电平由R35电位器调节控制）。

1.4 S3C2440 LCD控制器连接TFT-LCM

S3C2440 LCD控制器与TFT-LCM连接方式一般如图4所示，其相应的时序控制图如图5所示。其中VSYNC为帧同步信号，每产生一个VSYNC脉冲信号标志着整屏的显示数据的传送的开始；HSYNC为行同步信号，每产生一个HSYNC脉冲信号表示该行显示数据的传送的开始；VDEN用来控制传送数据的有效性;VCLK用来锁存传送数据的像素脉冲信号;LEND则为行数据传送结束信号。

2 软件设计

S3C2440处理器中的LCD控制器内含寄存器LCDCON1~LCDCON5，这些寄存器的配置直接影响到图5的TFT时序控制。如VCLK信号频率取决于LCDCON1中的CLKVAL和S3C2440的HCLK取值，计算公式为VCLK = HCLK / [(CLKVAL+1) x 2]；VBPD、LINEVAL、VFPD和VSPW由LCDCON2配置；HBPD、HOZVAL和HFPD由LCDCON3配置；HSPW由LCDCON4配置等。下面的程序代码是针对于分辨率为320(RGB)×240点阵的TFT-LCM所配置的。

2.1 定义LCD驱动参数

2.2 配置LCD控制信号输出端口、时序控制、显示区域及显示起始地址等寄存器

2.3 单个像素的显示数据输出子函数

3 结论

在软硬件开发设计完成后，对系统进行了测试，测试结果表明，TFT屏画面清晰自然，该驱动平台达到了预期的设计要求。S3C2440驱动平台同TFT-LCM连接简易，软件编写易于掌握，而且支持分辨率为800X600/640X480/320X240/160X160等多种规格的TFT-LCM。因此，在设计的灵活性和兼容性方面存在很大的优势。该平台适用于信息家电、手持设备、工业控制和车载通信等领域，具有很强的实用性。

参考文献

[1] 田 泽.ARM9嵌入式开发实验与实践[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.

[2] 应根裕，胡文波，邱勇等.平板显示技术[M].北京：人民邮电出版社，2002.

[3] 三星公司，S3C2440A user's manual Revision 0.13，三星，2004.

[4] 朱维杰.LCD驱动器RA8816接口及编程方法[J].现代显示，2009，（1）：39-43。

作者简介：郑清交（1977-），男，广东省湛江徐闻人，汕头大学98级物理系本科生，2002年至今在汕头超声显示器公司从事液晶器件开发工作，E-mail：；。

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