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LCD 原理和移植总结【转】

简介:
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转自:http://blog.chinaunix.net/uid-22915173-id-329617.html

Framebuffer:是linux的framebuffer驱动在内存开辟的一块显存,存放一帧图像数据
IPU:是mx51的图像处理单元,里面包含DMA控制器和DI显示接口等。
LCDDriver:是一块和LCD屏幕整合在一起的驱动芯 片,接收IPU传过来的数据和时序信号,转化为有规律的LCD驱动电压。

一幅图像的显示过程是这样的:用户打开/dev/fbx设备,使用mmap()系统调用映射framebuffer内存空间到用户空间,用户直接用 memcpy()复制图像数据到framebuffer,DMA探测到framebuffer数据发生变动,启动DMA传输图像数据到IPUI,PU再根 据framebuffer驱动设置的处理模式对像素数据进行一系列处理,比如framebuffer使用了overlay framebuffer那就启动overlay处理单元混合两个framebuffer的数据,另外IPU还会packing像素数据,比如 framebuffer里像素格式为RGB565,IPU会把他packing成RGB666的格式,以配合LCD模块的接口。IPU处理完数据后,送到 DI,在DI时序模块产生的时序信号同步下,一起输出到LCD驱动芯片。

移植LCD驱动的第一步,是确保IPU输出给LCD Driver的时序、数据、供电信号是对的。
时序信号一般是根据LCD的datasheet上的参数,填写fb_videomode这个结构体:

struct fb_videomode {
        const char *name;        /* optional */
        u32 refresh;                /* optional */
        u32 xres;                // x分辨率
        u32 yres;                // y分辨率
        u32 pixclock;                // 像素时钟频率,即每个时钟周期显示一个像素点
        u32 left_margin;        // 行扫描开始脉冲到一行像素数据开始输出的延迟 hsync<==>DEN
        u32 right_margin;        // 一行像素数据输出完毕到下一行的行扫描开始脉冲间的延迟 DEN <==>hsync
        u32 upper_margin;        // 帧扫描开始脉冲到第一行像素数据开始输出的延迟 vsync<==>DEN(1st line)
        u32 lower_margin;        // 最后一行像素数据输出结束到下一帧的那帧扫描开始脉冲间的延迟DEN(last line)<==>vsync
        u32 hsync_len; // 行扫描脉冲宽度,单位为pixclock
        u32 vsync_len; // 帧扫描脉冲宽度,单位为line
        u32 sync; // 各同步信号的极性定义,如hsync、vsync、DEN的极性等。
        u32 vmode; // 显示模式,逐行还是隔行扫描
        u32 flag; // 一般为0
};

这个结构体定义完之后,对于一般的LCD,在连线正确的情况下,系统启动后应该就出来图像了,此时图像可能是上下跳动或者左右有偏移,这就需要再调整一下 fb_videomode中left/right/upper/lower margin参数。如果上电后没有图像,则首先用示波器检测hsync, vsync,DEN,pclk等波形是否正确,使用双踪示波器通过hsync、vsync与DEN的比对查看left/right/upper /lower margin是否合适。如果这些信号都没有问题,那么说明LCD需要通过spi总线发送命令对其进行初始化。初始化代码一般由LCD厂商提供,不过很多厂 商提供的初始化代码都有问题,会导致LCD白屏或者其他不正常的现象。

TFT LCD的原理



图2. TFT LCD截面图



TFT LCD主要由两个透明电极,中间的液晶分子和一个有色玻璃组成。在没有通电的情况下,液晶分子呈无规则排列,背光无法透过液晶层。当有外加电场时,液晶分 子顺着电场的方向有序排列,背光可以通过,并且由于有色玻璃的滤光,呈现红,绿,蓝色调,不过,背光的透过率只有10%,这是LCD的一个缺点。

以上是一个像素中的一个RGB分量的产生过程。接下来看看如何整合这个基本单元,组成一个LCD屏幕。



图3. LCD平面图



这个图比上面多出来的是2种长条和一种MOS晶体管。这3个东西的作用是在一定的时序下给各显示电极充电。横向的长条和LCD驱动芯片的Gate Driver连接的,用于打开各行的MOSFET。纵向的长条和LCD驱动芯片的Source Driver连接,代表RGB数据。整个过程大致是这样的:首先第一行的Gate线产生一个充电脉冲,使第一行的MOS管导通,同时Source线那边经 过数模转换后的RGB电压也已经就绪,于是通过MOS管对显示电极充电,每个pixel clock充电一个像素,即3根Source线完成充电。对于320x480的屏,一共有480根Gate线,320x3=960根Source线,则经 过320个pclk后,第一行充电完成,显示出相应的画面。然后,第二行的Gate线产生一个充电脉冲,一次类推,直到最后一行,又从第一行开 始.....



图4. LCD基本结构





图4. LCD传输分解





图5. LCD基本单元图




图6. LCD阵列图




图7. LCD信号图




图8. LCD整体框图



LCD点屏步骤:
1.参考LCD datasheet修改fb_videomode结构体的参数。
2.配置GPIO,点亮LCD背光。
3.参考LCD datasheet看这个LCD是否需要spi总线发送命令进行初始化,一般厂商给datasheet时也会给一份初始化代码,不过有些参数是错误的,需 要调整,发送不正确的命令会导致LCD白屏。
4.用示波器测试从LCD控制器出来的Hsync, Vsync, DE, PCLK是否正确,用万用表测量Vio, Vci是否正常。
5.有的LCD Driver需要LCD控制器发出一个CS片选使能信号。
6.用万用表测量LCD的栅压是否正常,一般为9.2V。
7.如果上述步骤后还出不来,再检查LCD初始化命令是否正确,spi时序是否符合。

图像异常处理:
1.驱动问题
上下抖动,左右没对齐:调整left/right/upper/lower margin值
2.LCD初始化命令问题
有纹波:调整VDD/AVDD/VGL/VGH电压
色彩失真:看LCD的RGB模式设置和LCD控制器出来的RGB模式是否一致

本次点屏过程:
0. 非常感谢张同学和梁同学在本次点屏中所作的关键性工作。
1. 在mx51_kernel的mxcfb_epson_vga.c的fb_videomode结构体中修改了时序参数,上电,LCD无任何反应
2. 张同学在mx51_3stack_gpio.c中通过配置GPIO NANDF_CS6 打开了LCD背光灯,LCD产生白屏闪动现象,并在mxcfb_epson_vga.c的lcd_init()中加入了ilitek提供的初始化命令。
3. 梁同学在mx51_3stack_gpio.c中通过配置MX51_PIN_DI1_D1_CS ,使其一直拉低,提供了LCD Driver芯片的片选使能,并测量出upper margin和lower margin时序有偏移,经过调整此2值,消除了IPU error。
4. 去掉3条冗余的LCD初始化命令,LCD点亮。
5. 对于本次调屏,以上步骤都是必要的,也是充分的

kernel 文件修改:
1.driver/video/mxc/mxcfb_epson_vga.c
(1).static struct fb_videomode video_modes[] 改为:

  1. static struct fb_videomode video_modes[] = {
  2.         {
  3.                 /* 320x480 @ 60 Hz */
  4.                 "Elite-HVGA", 60, 320, 480, 86566, 20, 40, 5, 1, 10, 2,
  5.                 FB_SYNC_CLK_LAT_FALL,
  6.                 FB_VMODE_NONINTERLACED,
  7.                 0,},
  8. };
复制代码

(2).static void lcd_init(void)改为:

  1. static void lcd_init(void)
  2. {
  3.         u16 i;
  4. const u16 cmd[] = {
  5.           0x11,
  6.           0xD0, param(0x07), param(0x41), param(0x0F),
  7.           0xD1, param(0x00), param(0x3E), param(0x1F),
  8.           0xD2, param(0x01), param(0x10),
  9.           0xC0, param(0x00), param(0x3B), param(0x00), param(0x02),
  10.                 param(0x11),
  11.           0xC5, param(0x02),
  12. //          0xC6, param(0x1B),
  13.           0xC6, param(0x02),
  14.           0xC8, param(0x66), param(0x66), param(0x66), param(0x66),
  15.                 param(0x0E), param(0x1E), param(0x66), param(0x66),
  16.                 param(0x77), param(0x66), param(0x0F), param(0x0F),
  17.           0x36, param(0x0A),    // set_address_mode, RGB order
  18.           0x3A, param(0x66),        // 0x60: RGB=666; 0x50: RGB=565; 0x10: RGB=111
  19.           0xB4, param(0x11),
  20.           0x29,
  21.           0x2C
  22. };
  23.         if (lcd_spi) {
  24.                 spi_write(lcd_spi, (const u8 *)cmd, ARRAY_SIZE(cmd));
  25.         } else {
  26.                 for (i = 0; i < sizeof(cmd) / 2; i++)
  27.                 {
  28.                         ipu_disp_direct_write(DIRECT_ASYNC1, cmd[i], 0);
  29.                 }
  30.                 msleep(1);
  31.                 ipu_uninit_channel(DIRECT_ASYNC1);
  32.         }
  33. }
复制代码

2.arch/arm/mach-mx51/mx51_3stack.c

  1. static struct mxc_lcd_platform_data lcd_data = {
  2.         .core_reg = "VIOHI",
  3.         .io_reg = "SW4",
  4.         .reset = lcd_reset,
  5. };
复制代码

改 为

  1. static struct mxc_lcd_platform_data lcd_data = {
  2.         .core_reg = "VSD",
  3.         .io_reg = "SW4",
  4.         .reset = lcd_reset,
  5. };
复制代码

3.arch/arm/mach-mx51/mx51_3stack_gpio.c
void gpio_lcd_active(void)修改为:

  1. void gpio_lcd_active(void)
  2. {
  3.         mxc_request_iomux(MX51_PIN_NANDF_CS6, IOMUX_CONFIG_ALT3);
  4.         mxc_set_gpio_direction(MX51_PIN_NANDF_CS6, 0);
  5.         mxc_set_gpio_dataout(MX51_PIN_NANDF_CS6, 1);
  6.         mxc_request_iomux(MX51_PIN_DI1_D1_CS, IOMUX_CONFIG_ALT4);
  7.         mxc_set_gpio_direction(MX51_PIN_DI1_D1_CS, 0);
  8.         mxc_set_gpio_dataout(MX51_PIN_DI1_D1_CS, 0);
  9.        
  10.         mxc_request_iomux(MX51_PIN_DI_GP2, IOMUX_CONFIG_ALT0);
  11.         mxc_request_iomux(MX51_PIN_DI_GP3, IOMUX_CONFIG_ALT0);
  12. }















本文转自张昺华-sky博客园博客,原文链接:http://www.cnblogs.com/sky-heaven/p/5681891.html,如需转载请自行联系原作者

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