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基于SPCE3200的液晶显示系统的设计

发布时间:2020-07-21 17:37:17 阅读: 来源:洗头帽厂家

1 引言

本文引用地址:本文介绍了凌阳公司的嵌入式32位多媒体微处理器SPCE3200与Sharp公司的LQ057Q3DC02彩色TFT LCD的软硬件接口。由于SPCE3200内置LCD控制器,故硬件电路简单,两者可直接相连。

2 器件简介

2.1 多媒体微处理器SPCE3200

多媒体微处理器SPCE3200以凌阳公司开发的S+core7为内核,内置MPEG4硬件编解码模块和多种多媒体功能模块。S+core7内核是采用凌阳指令集架构(Sunplus ISA)的32位RISC处理器,支持32位/16位混合指令模式和并行条件执行。S+core7内核采用AMBA总线,为SOC集成扩展协处理器和用户接口提供了灵活性。S+core7使用SJTAG技术使测试和调试程序更加有效。SPCE3200采用256引脚PLCC256封装,其内部包含S+core7处理器CPU,符合AMBA标准的与片内高效能模块相连的AHB总线,连接片内其他低速外设的APB总线,AHB到APB的桥控制器和DMA控制器。其中,挂接在高性能AHB总线上的外设模块包括:CMOS图像传感器接口模块(CSI)、MPEG4/JPEG编解码模块、LCD控制器模块、TV编码模块、2通道16位高速D/A转换器、片内8 KB RAM(LDM),片内32 KBROM、存储器接口控制单元。挂接在APB总线上的模块包括:GPIO控制器模块、SPI串行总线控制器、SIO串行总线控制器、I2C串行总线控制器、I2S主/从控制器、UART控制器、USB主/从控制器、看门狗模块、SD卡控制器、NAND型Flash控制器以及9通道12位A/D转换器。

内置于SPCE3200的LCD控制器接口支持TFT型LCD显示屏与STN LCD显示屏连接。为了节省硬件资源,SPCE3200的STN型LCD控制器接口引脚与TFT型LCD控制器接口引脚共用,使用时需要设置相关寄存器以选择LCD控制器的工作模式。当控制器选择TFT LCD工作模式时,接口可支持对多种输入格式的TFT型LCD显示屏的控制,如串行RGB格式、串行RGBDm格式、并行RGB格式、CCIR-601/CCIR-656格式,且支持多种时钟频率。SPCE3200的TFT控制器相关I/O引脚:LCD CLK(时钟信号)、LCD_ACT(数据使能信号)、LCD VS(垂直同步信号)、LCD_HS(水平同步信号)、LCD—DATA[15:0](数据信号)。TFT LCD控制器共有32个寄存器,通过对这32个寄存器参数的设置,即可完成同步信号以及数据格式的设置,满足各种规格的TFT LCD屏要求。

2.2 TFT LCD LQ057Q3DC02

LQ057Q3DC02为SHARP公司的5.7英寸320×240彩色TFT LCD。每个像素由R、G、B子像素构成,每个子像素有6位灰度,即每个像素共有18位色,可达到262 144种颜色的真彩效果。采用阴极射线管(CCFT)透射式背光,亮度高达50 Cd/m2:响应时间低于30 ms,可实现无拖影显示动态图像:采用数字接口数据总线,便于驱动控制。LQ05703DC02内部结构如图1所示,驱动一块液晶显示屏需要2种驱动器:数据驱动器和行扫描驱动器。数据驱动器负责3色数据信号的接收、采样和保持,经D/A转换的输出实际驱动信号;扫描信号驱动器产生逐行扫描信号,从而实现对LCD显示像素的寻址。控制TFT-LCD驱动器需4种信号:数据移位时钟(CLK)、行同步时钟(Hsync)、帧同步时钟(Vsync)以及数据信号(DATE)。图像数据在时钟同步信号的作用下通过18位并行数据总线(RO~R5,GO~G5,B0~B5)。写入数据采样保持器,转化为灰度信号后存入每个像素的TFT,使其正常显示。

3 系统硬件设计

彩色液晶显示系统结构如图2所示。由于TFTLCD LQ057Q3DC02含有行驱动电路及数据驱动,可直接与多媒体处理器SPCE3200的LCD控制器接口相连。由图2可以看出,SPCE3200通过其内部的NAND FLASH控制器将外部的Flash内存储的图像数据送入MPEG4/JPEG硬件编解码模块进行解码,然后存储到缓冲器DRAM。LCD控制器用于产生驱动LCD所需的数据移位时钟、帧同步时钟与行同步时钟,并在该时钟触发下传输缓冲器中的图像数据至LCD显示。LCD投影机按内部液晶板的片数可分为单片式和三片式两种,现代液晶投影机大都采用3片式LCD板。三片式LCD投影机是用红、绿、蓝三块液晶板分别作为红、绿、蓝三色光的控制层。光源发射出来的白色光经过镜头组后会聚到分色镜组,红色光首先被分离出来,投射到红色液晶板上,液晶板“记录”下的以透明度表示的图像信息被投射生成了图像中的红色光信息。绿色光被投射到绿色液晶板上,形成图像中的绿色光信息,同样蓝色光经蓝色液晶板后生成图像中的蓝色光信息,三种颜色的光在棱镜中会聚,由投影镜头投射到投影幕上形成一幅全彩色图像。三片式LCD投影机比单片式LCD投影机具有更高的图像质量和更高的亮度。LCD投影机体积较小、重量较轻,制造工艺较简单,亮度和对比度较高,分辨率适中,现在LCD投影机占有的市场份额约占总体市场份额的70%以上,是目前市场上占有率最高、应用最广泛的投影机。

LQ057Q3DC02与SPCE3200的硬件电路连接如图3,LQ057Q3DC02共有18根数据线,R、G、B3色各占6根,而SPCE3200的LCD控制器接口只有16根数据线,输出RGB565格式图像数据。因此连接时应将SPCE3200的LCD控制器的LCD_D[0:4]端口与LQ057Q3DC02的LCD的B[1:5]端口相连,BO端口接地;LCD控制器的LCD D[5:10]端口与LCD的G[0:5]端口相连;LCD控制器的LCD_D[11:15]端口与LCD的R[1:5]端口相连,R0端口接地。LCD控制器将产生的时钟信号、数据使能信号、垂直同步信号、水平同步信号分别通过LCD_CLK、LCD_ACT、LCD_VS、LCD_HS引脚传输至LCD模块,使得LCD在该时钟的触发下正常显示图像。拉低LQ057Q3DC202的V/Q引脚电平选择QVGA显示模式。通过水平显示模式选择信号(R/L)引脚和垂直显示模式选择信号(U/D)引脚设定TFT-LCD的显示方向。拉低R/L,拉高U/D,选择正向左序显示方向。OV7620与SPCE3200的硬件连接如图4所示,OV7620的Y通道端口与SPCE3200的CSI数据端口相连接,而OV7620的像素时钟、场同步信号、水平同步信号,分别通过端口PCK,VSYNC,HREF传人SPCE3200的CSI_CKI,CSI_VS,CSI_HS端口,SPCE3200在该同步信号的帮助下将图像数据出入相应的缓存区。OV7620具有1个标准的I2C总线接口,通过该接口能控制OV7620的各种工作状态、工作方式、数据输出格式和读取内部状态信息。但通过该端口控制OV7620时,端口SBB必须接高电平。SPCE3200也有一个标准的硬件I2C,可以方便地与带有I2C总线的芯片通信。故可以将OV7620的SIC_0与SIC_1端口与SPCE3200的I2C DATA和I2C_CLK端口相连接,通过SPCE3200控制OV7620工作状态、工作方式、数据输出格式等。I2C_CLK输出时钟信号,I2CDATA在时钟信号的触发下将控制命令传输给OV7620。当SPCE3200作为I2C总线的主机时,在SPCE3200的I2C CLK和I2C DATA接人总线时需要各自接一个1~10 kΩ的上拉电阻。SPCE3200内置MPEG 4/JPEG硬件编解码模块将缓冲区内的数据进行压缩编码,再利用内置NAND FLASH控制器将压缩后的数据保存在外部的FLASH中。

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