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飛凌嵌入式ElfBoard ELF 1板卡-LCD硬件原理介紹

06/07 10:39
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LCD液晶屏是Liquid Crystal Display的簡(jiǎn)稱,LCD常見的接口有以下幾種:

LVDS接口

LVDS,即Low Voltage Differential Signaling,是一種低壓差分信號(hào)技術(shù)接口。它是美國NS公司為克服以TTL電平方式傳輸寬帶高碼率數(shù)據(jù)時(shí)功耗大、EMI電磁干擾大等缺點(diǎn)而研制的一種數(shù)字視頻信號(hào)傳輸方式。

LVDS輸出接口利用非常低的電壓擺幅(約350mV)在兩條PCB走線或一對(duì)平衡電纜上通過差分進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸,即低壓差分信號(hào)傳輸。采用LVDS輸出接口,可以使得信號(hào)在差分PCB線或平衡電纜上以幾百M(fèi)bit/s的速率傳輸,由于采用低壓和低電流驅(qū)動(dòng)方式,因此,實(shí)現(xiàn)了低噪聲和低功耗

MIPI接口

MIPI(移動(dòng)行業(yè)處理器接口)是Mobile Industry Processor Interface的縮寫。MIPI(移動(dòng)行業(yè)處理器接口)是MIPI聯(lián)盟發(fā)起的為移動(dòng)應(yīng)用處理器制定的開放標(biāo)準(zhǔn)。把移動(dòng)設(shè)備內(nèi)部的接口如攝像頭、顯示屏、基帶、射頻接口等標(biāo)準(zhǔn)化,從而增加設(shè)計(jì)靈活性,同時(shí)降低成本、設(shè)計(jì)復(fù)雜度、功耗和EMI。

HDMI接口

HDMI(High Definition Multimedia Interface)是一種全數(shù)字視頻聲音發(fā)送接口,可以發(fā)送未壓縮音頻視頻信號(hào)。HDMI可用于機(jī)頂盒、DVD播放機(jī)個(gè)人計(jì)算機(jī)、電視、游戲主機(jī)、綜合擴(kuò)大機(jī)、數(shù)字音響與電視機(jī)等設(shè)備。HDMI可以同時(shí)發(fā)送音頻和視頻信號(hào),由于音頻和視頻信號(hào)采用同一條線材,大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)線路的安裝難度。

RGB接口

RGB接口確切的說應(yīng)該叫做RGB TTL接口。該接口分為并行傳輸接口和串行傳輸接口。ELF?1開發(fā)板用的是并行傳輸方式,驅(qū)動(dòng)板主控芯片輸出的TTL數(shù)據(jù)信號(hào),經(jīng)電纜線直接傳送到LCD液晶面板的輸入接口。

一、硬件原理的介紹

由于ELF?1開發(fā)板使用的是LCD RGB TTL并行傳輸接口,所以重點(diǎn)介紹此接口。該并行接口一般包含RGB數(shù)據(jù)信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)控制信號(hào)三類。

(一)RGB色彩模型

RGB一般是指RGB色彩模型(RGB color model), 是工業(yè)界的一種顏色標(biāo)準(zhǔn)通過對(duì)(Red)、綠(Green)、藍(lán)(Blue)三個(gè)顏色通道的變化以及它們相互之間的疊加來得到各式各樣的顏色的RGB即是代表紅、綠、藍(lán)三個(gè)通道的顏色,這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)幾乎包括了人類視力所能感知的所有顏色。通常一個(gè)顏色通道由8bit表示, 即每個(gè)顏色通道值得范圍是0~255,通常稱RGB888/RGB24三個(gè)顏色通道總共能組合出約1678(256×256×256)萬種色彩, 通常也被簡(jiǎn)稱為1600萬色或千萬色, 也稱為24位色。在實(shí)際的使用中, 除了RGB888模式,還有RGB555、RGB565、RGBX888(另8bit用作alpha通道或者不用)等模式。

對(duì)于RGB888模式,對(duì)應(yīng)到硬件接口連接上,就是將芯片LCD控制器的B段數(shù)據(jù)線引腳(data0-data7),G段數(shù)據(jù)線引腳(data8-data15),R段數(shù)據(jù)線引腳(data16-data23)分別連接到LCD的B,G,R對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)引腳上。ELF?1開發(fā)板使用的是RGB565模式,即,R通道5bit,G通道6bit,B通道5bit,所以,我們只使用imx6ull芯片LCD外設(shè)控制器的data0-data15,16個(gè)數(shù)據(jù)引腳即可,然后將此三段數(shù)據(jù)線引腳分別連接到LCD的B高5bit(B3-B7),G高6bit(G2-G7),R高5bit(R3-R7)。

如下硬件原理圖所示:

(二)時(shí)鐘信號(hào)

這里時(shí)鐘信號(hào)指的是像素時(shí)鐘LCD_PCLK,每一個(gè)像素時(shí)鐘周期,發(fā)送一個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)。

(三)控制信號(hào)

控制信號(hào)包括數(shù)據(jù)使能信號(hào)(或有效顯示數(shù)據(jù)選通信號(hào))DE、行同步信號(hào)HSYNC、場(chǎng)同步信號(hào)VSYNC。

從上圖可以看出,控制信號(hào)DE(ENABLE)、HSYNC、VSYNC的作用。比如,我們的LCD屏是480X272分辨率,那么每個(gè)行就有480個(gè)像素點(diǎn),共272行。DE信號(hào)就是用于通知LCD屏有效數(shù)據(jù)的開始與結(jié)束,如下圖,在DE信號(hào)拉低的區(qū)間內(nèi),才是有效數(shù)據(jù),對(duì)應(yīng)480個(gè)時(shí)鐘周期:

再看HSYNC信號(hào),此信號(hào)是行同步信號(hào),LCD控制器先發(fā)送一個(gè)HSYNC低電平脈沖,脈沖寬度是HSYNC Pluse Width(HSPW),脈沖告訴驅(qū)動(dòng)器下面的信息是一行信息。然后開始這一行信息,這一行信息包括3部分:HBPD(前肩)+有效數(shù)據(jù)+HFPD(后肩)。其中前肩和后肩都屬于時(shí)序信息(和LCD屏幕具體有關(guān)),有效數(shù)據(jù)就是480個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)。所以你可以認(rèn)為一行總共包含4部分:HSPW+HBPD+有效數(shù)據(jù)+HFPD。

最后看VSYNC,是場(chǎng)同步信號(hào),或者說是幀同步信號(hào),同行同步信號(hào)類似,控制器先發(fā)一個(gè)VSYNC低電平脈沖,脈沖寬度是VSYNC Pluse Width(VSPW),告訴驅(qū)動(dòng)器下面的信息是一幀的數(shù)據(jù)信息,272行的有效數(shù)據(jù),這一幀信息也包括4部分:VSPW+VBPD(前肩)+有效數(shù)據(jù)+VFPD(后肩)。

底板的LCD屏接口可適配各種分辨率的電阻屏電容屏。按照原理圖上RGB接口我們逐一介紹引腳的功能。

引腳

功能

1: TSX+

2: TSX-

3: TSY+

4 :TSY-

芯片TSC控制器原生電阻觸摸采樣引腳,接電阻屏?xí)r會(huì)用到

5: GND

GND

6 :EN(LCD_PWREN)

電源使能

7: IIC_SDA,

8: IIC_SCL

I2C時(shí)鐘和數(shù)據(jù)引腳,接電容屏?xí)r會(huì)用到,主要用于電容觸摸芯片的配置和觸摸數(shù)據(jù)的傳輸

9: SPI_MISO

10: SPI_MOSI

11: SPI_CS

12: SPI_CLK

SPI接口,有的LCD屏在使用之前需要通過SPI總線進(jìn)行初始化配置后才能正常顯示。本板目前沒有用到

13:INIT1(TP_INIT)

LCD屏上觸摸芯片的中斷引腳,觸摸之后觸摸芯片通過此引腳觸發(fā)中斷通知CPU

14:INIT2(TP_RST)

觸摸芯片復(fù)位引腳

15: GND

GND

16-23:VD0_B0-VD7_B7

RGB數(shù)據(jù)中Blue的8位數(shù)據(jù)線,其中只用到B3-B7高5位

24: GND

GND

25-32:VD8_G0-VD15_G7

RGB數(shù)據(jù)中Green的8位數(shù)據(jù)線,其中只用到G2-G7高6位

33: GND

GND

34-41:VD16_R0-VD23_R7

RGB數(shù)據(jù)中Red的8位數(shù)據(jù)線,其中只用到R3-R7高5位

42: GND

GND

43:HSYNC

行同步信號(hào)

44:VSYNC

場(chǎng)同步信號(hào)

45:DE

數(shù)據(jù)使能信號(hào),用于數(shù)據(jù)同步

46: GND

GND

47:PICLK

像素時(shí)鐘信號(hào)

48: GND

GND

49:PWM

背光調(diào)節(jié)信號(hào)

50-54

電源

55-56

連接FPC座的固定焊盤

LCD屏從功能上可分為顯示和觸摸兩大部分。對(duì)于觸摸功能,這里暫不做講解。

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