第001节_LCD硬件原理

先简单介绍下LCD的操作原理。

如下图的LCD示意图，里面的每个点就是一个像素点。

想象有一个电子枪，一边移动，一边发出各种颜色的光。这里有很多细节问题，我们一个一个的梳理。

1. 电子枪是如何移动的？

答：有一条CLK时钟线与LCD相连，每发出一次CLK(高低电平)，电子枪就移动一个像素。

2. 颜色如何确定？

答：由连接LCD的三组线：R(Red)、G(Green)、B(Blue)确定。

3. 电子枪如何得知应跳到下一行？

答：有一条HSYNC信号线与LCD相连，每发出一次脉冲(高低电平)，电子枪就跳到下一行。

4. 电子枪如何得知应跳到原点？

答：有一条VSYNC信号线与LCD相连，每发出一次脉冲(高低电平)，电子枪就跳到原点。

5. RGB线上的数据从何而来？

答：内存里面划分一块显存(FrameBuffer)，里面存放了要显示的数据，LCD控制器从里面将数据读出来，通过RGB三组线传给电子枪，电子枪再依次打到显示屏上。

6. 前面的信号由谁发给LCD？

答：有S3C2440里面的LCD控制器来控制发出信号。

通过JZ2440原理图对上面进行验证，下图的LCD控制器接口图。

①是时钟信号，每来一个CLK，电子枪就移动一个像素； ②是用来传输颜色数据； ③是垂直方向同步信号，FRAME(帧)； ④是水平方向同步信号，LINE(行)；

再来看看LCD的芯片手册。

先是VLED+、VLED-背光灯电源。VDD、VDD是LCD电源。
R0-R7、G0-G7、B0-B7是红绿蓝颜色信号。
PCLK是像素时钟信号。DISP是像素开关。
HSYNC、VSYNC分别是水平方向、垂直方向信号。
DE数据使能。X1、Y1、X2、Y2是触摸屏信号。

可以看出LCD有很多信号，这些信号要根据时序图传输才能正确显示。参考JZ2440_4.3寸LCD手册_AT043TN24的时序如下：

生成缩略图出错：尺寸超过12.5 MP的文件

从最小的像素开始分析，电子枪每次在CLK下降沿(本开发板是下降沿)从数据线Dn0-Dn7上得到数据，发射到显示屏上，然后移动到下一个位置。Dn0-Dn7上的数据来源就是前面介绍的FrameBuffer。就这样从一行的最左边，一直移动到一行的最右边，完成了一行的显示，假设为x。当打完一行的最后一个数据后，就会收到Hsync行同步信号，根据时序图，一个Hsync周期可以大致分为五部分组成：thp、thb、1/tc、thd、thf。thp称为脉冲宽度，这个时间不能太短，太短电子枪可能识别不到。电子枪正确识别到thp后，会从最右端移动最左端，这个移动的时间就是thb，称之为移动时间。thf表示显示完最右像素，再过多久Hsync才来。同理，当电子枪一行一行的从上面移动到最下面时，Vsync垂直同步信号就让电子枪移动回最上边。Vsync中的tvp是脉冲宽度，tvb是移动时间，tvf表示显示完最下一行像素，再过多久Vsync才来。假设一共有y行，则LCD的分辨率就是x*y。

关于显示原理，可以参考这篇博客：http://www.cnblogs.com/shangdawei/p/4760933.html 里面有一个LCD显示配置示意图如下：

当发出一个HSYNC信号后，电子枪就会从最右边花费HBP时长移动到最左边，等到了最右边后，等待HFP时长HSYNC信号才回来。因此，HBP和HFP分别决定了左边和右边的黑框。同理，当发出一个VSYNC信号后，电子枪就会从最下边花费VBP时长移动到最上边，等到了最下边后，等待VFP时长VSYNC信号才回来。因此，VBP和VFP分别决定了上边和下边的黑框。中间灰色区域才是有效显示区域。

再来解决最后一个问题：每个像素再FrameBuffer中，占据多少位BPP(Bits Per Pixels)？前面的LCD引脚功能图里，R0-R7、G0-G7、B0-B7，每个像素是占据3*8=24位的，即硬件上LCD的BPP是确定的。虽然LCD上的引脚是固定的，但我们使用的时候，可以根据实际情况进行取舍，比如我们的JZ2440使用的是16BPP，因此LCD只需要R0-R4、G0-G5、B0-B4与SOC相连，5+6+6=16BPP，每个像素就只占据16位数据。

我们写程序的思路如下：