JZ2440 裸機驅動 第13章 LCD控制器(2)

来源:http://www.cnblogs.com/sz189981/archive/2017/10/24/7722095.html
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13.2 TFT LCD顯示實例 13.2.1 程式設計 本實例的目的是從串口輸出一個菜單，從中選擇各種方法進行測試，比如畫線、 畫圓、顯示單色、使用調色板等。 13.2.2代碼詳解 本實例源碼在/work/hardware/lcd目錄下，與LCD相關的代碼有3個文件：lcddrv.c、 frame ...


13.2 TFT LCD顯示實例 13.2.1 程式設計     本實例的目的是從串口輸出一個菜單，從中選擇各種方法進行測試，比如畫線、 畫圓、顯示單色、使用調色板等。 13.2.2代碼詳解     本實例源碼在/work/hardware/lcd目錄下，與LCD相關的代碼有3個文件：lcddrv.c、 framebuffer.c和lcdlib.c(及相應的頭文件)。     （1）lcddrv.c封裝了對LCD控制器、調色板的訪問函數，可以設置LCD的顯示模式、 開啟/關閉LCD、設置調色板等。     （2）framebuffer.c直接操作幀緩衝區，實現畫點、畫線、畫同心圓、清屏等函數。     （3）lcdlib.c調用前兩個文件提供的函數在LCD上進行各種操作。     程式的結構如圖13.8所示。 1.main.c main.c的代碼很簡單，其主體如下： 
 1 c = getc();
 2 printf("%c\n\r", c);
 3 switch(c)
 4 {
 5     case '1':
 6     {
 7         Test_Lcd_Tft_8Bit_240320();
 8         break;
 9     }
10 
11     case '2':
12     {
13         Test_Lcd_Tft_16Bit_240320();
14         break;
15     }
16         
17     case '3':
18     {
19         Test_Lcd_Tft_8Bit_640480();
20         break;
21     }
22         
23     case '4':
24     {
25         Test_Lcd_Tft_16Bit_640480();
26         break;
27     }
28 }
main.c主體代碼     它根據串口的輸入選擇是以哪種顯示模式操作LCD，所調用的4個函數都在lcdlib.c中實現。 2.lcdlib.c     8BPP模式將用到調色板，其操作比16BPP模式稍複雜，但大部分仍相似。下麵以 Test_Lcd_Tft_8Bit_240320為例進行說明。 
 1 行號
 2 11行/*
 3 12行 *以240x320、8BPP的顯示模式測試TFT LCD
 4 13行 */
 5 14行void Test_Lcd_Tft_8Bit_240320(void)
 6 15行{
 7 16行    Lcd_Port_Init();                    //設置LCD引腳
 8 17行    Tft_Lcd_Init(MODE_TFT_8BIT_240320); //初始化LCD控制器
 9 18行    Lcd_PowerEnable(0, 1);              //設置LCD_PWREN有效，它用於打開LCD的電源
10 19行    Lcd_EnvidOnOff(1);                  //使能LCD控制器輸出信號
lcdlib.c->Test_Lcd_Tft_8bit_240320()_1     第16行設置所涉及的GPIO引腳用於LCD功能。     第17行調用Tft_Lcd_Init函數初始化LCD控制器，即設置各個控制信號的時間特性、 LCD顯示模式、幀緩衝區的地址等，它是lcddrv.c中最複雜的函數，在後面會詳細分析這個 函數。     進行第16、17行的初始化之後，只要打開lcd，幀緩衝區中的數據就會被LCD控制器 自動地發送到LCD上去顯示。打開操作由18、19行完成。     第18行發出LCD_PWREN信號。對於有電源開關控制引腳的LCD，可以使用其打開過關 閉LCD。LCD_PWREN信號的極性可以設置。     第19行使能LCD控制器輸出信號。這時，幀緩衝區中數據就開始在LCD上顯示出來了。     接下來就是按照設定的流程進行各類操作了，比如畫線、清屏等，代碼如下： 
 1 Lcd_Palette8Bit_Init();    //初始化調色板
 2 ClearScr(0x0);             //清屏
 3 printf("[TFT 64K COLOR(16bpp) LCD TEST]\n");
 4 
 5 printf("1. Press any key to draw line\n");
 6 get();
 7 DrawLine(0  , 0  , 239, 0  , 0);    //顏色為DEMO256pal[0]
 8 DrawLine(0  , 0  , 0  , 319, 1);    //顏色為DEM0256pal[1]
 9 DrawLine(239, 0  , 239, 319, 2);    //... 
10 DrawLine(0  , 319, 239, 319, 4); 
11 DrawLine(0  , 0  , 239, 319, 8); 
12 DrawLine(239, 0  , 0  , 319, 16); 
13 DrawLine(120, 0  , 120, 319, 32); 
14 DrawLine(0  , 160, 239, 160, 64); 
15 
16 printf("2. Press any key to draw circles\n");
17 getc();
18 Mire();
19 
20 printf("3. Press any key to fill the screem with one color\n");
21 getc();
22 ClearScr(128);    //輸出單色圖像，顏色值等於DEMO256pal[128]
23 
24 printf("4. Press any key to fill the screem by temporary palette\n");
25 getc();
26 ClearScrWithTmpPlt(0x0000ff);        //輸出單色圖像，顏色為藍色
27 
28 printf("5. Press any key to fill the screem by palette\n");
29 getc();
30 DisableTmpPlt();                     //關閉臨時調色板寄存器
31 ChangePalette(0xffff00);             //改變整個調色板為黃色，輸出單色圖像
32 
33 printf("6. Press any key to stop the testing\n");
34 getc();
35 Lcd_EnvidOnOff(0);
36 }
lcdlib.c->Test_Lcd_Tft_8bit_240320()_2     將上面的函數分成3類： （1）清屏函數ClearScr、畫線函數DrawLine，都是通過framebuffer.c中的PutPixel函數 來設置幀緩衝區的數據，以像素為單位修改顏色來實現的。 （2）Lcd_Palette8Bit_Init函數：設置調色板，ChangePalette函數：通過設置調色板來 實現清屏功能，不涉及幀緩衝區，它在lcddrv.c中實現。  （3）ClearScrWithTmpPlt函數：通過臨時調色板寄存器來快速地輸出單色的圖像，也 不涉及幀緩衝區，它在lcddrv.c中實現     lcddrv.c、framebuffer.c文件中各個函數才是本實例的關鍵。可以認為lcddrv.c是對操作 各寄存器的封裝，framebuffer.c則是對操作圖像數據的封裝。先看lcddrv.c文件 3.lcddrv.c     這個文件中函數的重點在於Tft_Lcd_Init、Lcd_Palette8Bit_Init。 （1）Lcd_Port_Init函數。     設置所涉及的GPIO引腳用於LCD功能。 （2）Tft_Lcd_Init函數。     初始化LCD控制器，即設置各個控制信號的時間特性、LCD的顯示模式、幀緩衝區的地址等。     首先是對5個控制寄存器LCDCON1~5的設置，代碼如下： 
 1 /*
 2  *初始化LCD控制器
 3  *輸入參數：
 4  *type:顯示模式
 5  *   MODE_TFT_8BIT_240320:240*320  8bpp的TFT LCD
 6  *   MODE_TFT_16BIT_240320:240*320 16bpp的TFT LCD
 7  *   MODE_TFT_8BIT_640480:640*480  8bpp的TFT LCD
 8  *   MODE_TFT_16BIT_640480:640*480 16bpp的TFT LCD
 9  */
10 void Tft_Lcd_Init(int type)
11 {
12     switch(type)
13     {
14         case MODE_TFT_8BIT_240320:
15             /*
16             *設置LCD控制器的控制寄存器LCDCON1~5
17             *1.LCDCON1
18             *    設置VCLK的頻率：VCLK(Hz) = HCLK/[(CLKVAL+1) x 2]
19             *    選擇LCD類型：TFT LCD
20             *    設置顯示模式：8BPP
21             *    先禁止LCD信號輸出
22             *2.LCDCON2/3/4
23             *    設置控制信號的時間參數
24             *    設置解析度，即行數和列數
25             *現在，可以根據公式算出顯示器的解析度
26             *當HCLK = 100MHz時，
27             *Frame Rate = 1/[{(VSPW+1) + (VBPD+1) + (LIINEVAL+1) + (VFPD+1)} x
28             *                {(HSPW+1) + (HBPD+1) + (HFPD+1) + (HOZVAL+1)} x
29             *                {(2x(CLKVAL+1)/(HCLK))}]
30             *           = 60Hz
31             *3.LCDCON5
32             *    設置顯示模式為8BPP時，調色板中的數據格式為5:6:5
33             *    設置HSYNC、VSYNC脈衝的極性(這需要參考具體的LCD的介面信號)：反轉位元組交換使能
34             */
35     LCDCON1 = (CLKVAL_TFT_240320 << 8) | (LCDTYPE_TFT << 5) | \
36               (BPPMODE_8BPP << 1) | (ENVID_DISABLE << 0);
37     LCDCON2 = (VBPD_240320 << 24) | (LINEVAL_TFT_240320 << 14) | \
38               (VFPD_240320 << 6) | (VSPW_240320);
39     LCDCON3 = (HBPD_240320 << 19) | (HOZVAL_TFT_240320 << 8) | (HFPD_240320);
40     LCDCON4 = HSPW_240320;
41     LCDCON5 = (FORMAT8BPP_565 << 11) | (HSYNC_INV << 9) | (VSYNC_INV << 8) | \
42               (BSWP << 1);
lcddrv.c->Tft_Lcd_Init()     時間參數VSPW、VBPD、VFPD、HSPW、HBPD、HFPD、CLKVAL的設置可以 從LCD數據手冊瞭解到，或使用經驗值，或自行調整，並根據上面的公式確認顯示頻 率在60Hz左右或之上。     接下來是地址寄存器LCDSADDR1~3的設置，請參考圖13.7幀記憶體與視圖的位置關 系。在本程式中，幀記憶體與視圖吻合，即圖中的OFFSIZE為0，LCDBANK、LCDBASEU 指向同一個地址(它們是同一個地址的不同位)。     需要註意的是，8BPP的顯示模式要用到調色板，幀緩衝區中的數據不是顏色值，而 是調色板中的索引值，真正的顏色值在調色板中。 
 1 行號
 2 78行 /* 
 3 79行  *設置LCD控制器的地址寄存器：LCDSADDR1~3
 4 80行  *幀記憶體與視口(view point)完全吻合
 5 81行  *圖像數據格式如下(8BPP時，幀緩衝區中的數據為調色板中的索引值)：
 6 82行  *                |--------- PAGEWIDTH ----------|
 7 83行  *      y/x  0    1    2       239
 8 84行  *       0   idx  idx  idx ... idx
 9 85行  *       1   idx  idx  idx ... idx
10 86行  *1.LCDSADDR1
11 87行  *    設置LCDBANK、LCDBASEU
12 88行  *2.LCDSADDR2
13 89行  *    設置LCDBASEL：幀緩衝區的結束地址A[21:1]
14 90行  *3.LCDSADDR3
15 91行  *    OFFSIZE等於0，PAGEWIDTH等於(240/2)
16 92行  */
17 93行    LCDSADDR1 = ((LCDFRAMEBUFFER >> 22) << 21) | LOWER21BITS (LCDFRAMEBUFFER >> 1);
18 94行    LCDSADDR2 = LOWER21BITS((LCDFRAMEBUFFER+ \
19 95行                (LINEVAL_TFT_240320 + 1) x (HOZVAL_TFT_240320 + 1) x 1) >> 1);
20 96行    LCDSADDR3 = (0 << 11) | (LCD_XSIZE_TFT_240320/2);
21 97行
設置LCD控制器的地址寄存器     第93行將幀緩衝區的開始地址寫入LCDSADDR1寄存器。     第94行先計算幀緩衝區的結束地址，再取其位[21:1]存入LCDSADDR2中。這個地址值 在本實例中即是“LCDFRAMEBUFFER+320x240x1”，其中的“x1”表示在8BPP中一個像素 使用1個位元組表示(對於16BPP，就是“x2”)。     在設置寄存器的最後，禁止臨時調色板寄存器，現在還沒用到它。 
行號
98行 /*禁止臨時調色板寄存器*/
99行 TPAL = 0;
100行
　最後，將顯示模式的主要參數記錄下來，在framebuffer.c中需要用到。  
101行 fb_base_addr = LCDFRAMEBUFFER;
102行 bpp = 8;
103行 xsize = 240;
104行 ysize = 320;
105行
    其他顯示模式的寄存器設置非常相似，不再贅述。     需要說明的是，顯示模式為8BPP時，LCDCON5中BSWAP位設為1，表示“位元組交換 使能”，這時幀緩衝區中的數據與屏幕上的像素位置關係如圖13.6所示；     顯示模式為16BPP時，LCDCON5中HWSWAP位設為1，表示“半字交換使能”，這時 幀緩衝區中的數據與屏幕上的像素位置關係如圖13.5所示。它們都是“低地址的數據”對 應“位置靠前”的像素。 （3）Lcd_Palette8Bit_Init函數。     設置調色板上的數據：調色板大小為256x16，而8BPP模式中每個像素的索引值占據8 位，剛好有256個索引值。代碼如下： 
 1 行號
 2 296行 /*
 3 297行  *設置調色板
 4 298行  */
 5 299行 void Lcd_Palette8Bit_Init(void)
 6 300行 {
 7 301行    int i;
 8 302行    volatile unsigned int *palette;
 9 303行
10 304行    LCDCON5 |= (FORMAT8BPP_565 << 11);        //設置調色板中數據格式為：5:6:5
11 305行
12 306行    palette = (volatile unsigned int *)PALETTE;
13 307行    for(i = 0; i < 256; i++)
14 308行        *palette++ = DEMO256pal[i];
15 309行 }
16 310行
Lcd_Palette8Bit_Init()     調色板中用16BPP的格式表示顏色。     第307、308行將數組DEMO256pal中數據寫入調色板。這個數組中的數據沒有 什麼特別之處，讀者可以自行構造。 （4）ChangePalette函數。     以給定的顏色值填充整個調色板，代碼如下： 
 1 行號
 2 311行 /*
 3 312行  *改變調色板為一種顏色
 4 313行  *輸入參數：
 5 314行  *    color:顏色值，格式為0xRRGGBB
 6 315行  */
 7 316行 void ChangePalette(UINT32 color)
 8 317行 {
 9 318行     int i;
10 319行     unsigned char red, green, blue;
11 320行     UINT32 *palette;
12 321行 
13 322行     palette = (UINT32 *)PALETTE;
14 323行     for(i = 0; i < 256; i++)
15 324行     {
16 325行         red   = (color >> 19) & 0xff;
17 326行         green = (color >> 10) & 0xff; 
18 327行         blue  = (color >> 3)  & 0xff;
19 328行         color = (red << 11) | (green << 5) | blue;    //格式：5:6:5
20 329行 
21 330行         while((LCDCON5 >> 16) == 2);                  //等待直到VSTATUS不為“有效”
22 331行         *palette++ = color;
23 332行     }
24 333行 }
25 334行
ChangePalette()     第330行檢測當前VSYNC信號的狀態，如果它處於有效的狀態，則等待。前面說過， 讀寫調色板時，VSTATUS、HSTATUS不能處於有效狀態。這裡當VSTATUS不是“有效” 狀態時，HSTATUS也不可能是“有效”狀態。 （5）Lcd_PowerEnable函數。     用於控制是否發出LCD_PWREN信號。對於有電源開關控制引腳的LCD，可以使用 LCD_PWREN來打開或關閉LCD。LCD_PWREN信號的極性可以設置。代碼如下： 
 1 /*
 2  *設置是否輸出LCD電源開關信號LCD_PWREN
 3  *輸入參數：
 4  *    invpwren:0表示LCD_PWREN有效時為正常極性
 5  *             1表示................反轉極性
 6  *    pwren   :0表示LCD_PWREN輸出有效
 7  *             1表示LCD_PWREN輸出無效
 8  */
 9 void Lcd_PowerEnable(int invpwren, int pwren)
10 {
11     GPGCON  = (GPGCON  & (~(3 << 8))) | (3 << 8);    //GPG4用於LCD_PWREN
12     GPGUP   = (GPGUP   & (~(1 << 4))) | (1 << 4);    //禁止內部上拉
13     
14     LCDCON5 = (LCDCON5 & (~(1 << 5))) | (invpwren << 5);    //設置LCD_PWREN的極性：正常/反轉
15     LCDCON5 = (LCDCON5 & (~(1 << 3))) | (pwren    << 3);    //設置是否輸出LCD_PWREN
16 }
Lcd_PowerEnable() （6）Lcd_EnvidOnOff函數     用於控制是否使能LCD控制器輸出各個LCD信號，當設置如控制寄存器、地址寄存器 之後，即可調用此函數輸出各個LCD信號，這樣，幀緩衝區中的數據即發送給LCD。代碼如下： 
 1 /*
 2  *設置LCD控制器是否輸出信號
 3  *輸入參數：
 4  *onoff：
 5  *    0：關閉
 6  *    1：打開
 7  */
 8 void Lcd_EnvidOnOff(int onoff)
 9 {
10     if(onoff == 1)
11         LCDCON1 |= 1;          //ENVID ON
12     else
13         LCDCON1 &= 0x3fffe;    //ENVID OFF
14 }
Lcd_EnvidOnOff （7）ClearScrWithTmpPlt、DisableTmpPlt函數。     參考13.13TPAL寄存器格式，ClearScrWithTmpPlt函數設置顏色值並使能TPAL寄 存器，這使得LCD上顯示單一顏色圖像。DisableTmpPlt函數停止TPAL寄存器的功能， 繼續輸出幀緩衝區的圖像。它們的代碼如下： 
 1 /*
 2  *使用臨時調色板寄存器輸出單色圖像
 3  *輸入參數：
 4  *    color：顏色值，格式為0xRRGGBB
 5  */
 6 void ClearScrWithTmpPlt(UINT32 color)
 7 {
 8     TPAL = (1 << 24) | ((color & 0xffffff) << 0);
 9 }
10 
11 /*
12  *停止使用臨時調色板寄存器
13  */
14 void DisableTmpPlt(void)
15 {
16     TPAL = 0;
17 }
ClearScrWithTmpPlt()和DisableTmpPlt() 4.framebuffer.c     此文件有4個函數：畫點PutPixel、畫線DrawLine、繪製同心圓Mire、清屏ClearScr， 後3個函數都是基於PutPixel函數實現的。畫點函數時framebuffer.c文件的核心，它在 幀緩衝區中找到給定坐標的像素的記憶體，然後修改它的值，代碼如下： 
 1 行號
 2 8行  extern unsigned int fb_base_addr;
 3 9行  extern unsigned int bpp;
 4 10行 extern unsigned int xsize;
 5 11行 extern unsigned int ysize;
 6 12行 
 7 13行 /*
 8 14行  *畫點
 9 15行  *輸入參數：
10 16行  *    x、y：像素坐標
11 17行  *    color：顏色值
12 18行  *    對於16BPP：color的格式為0xAARRGGBB(AA = 透明度)，
13 19行  *    需要轉換為5:6:5格式
14 20行  *    對於8BPP：color為調色板中索引值，
15 21行  *    其顏色取決於調色板中的數值
16 22行  */
17 23行 void PutPixel(UINT32 x, UINT32 y, UINT32 color)
18 24行 {
19 25行     UINT8 red, green, blue;
20 26行     
21 27行     switch(bpp){
22 28行          case 16:
23 29行             {
24 30行             UINT16 *addr = (UINT16 *)fb_base_addr + (y * xsize + x);
25 31行             red   = (color >> 19) & 0xff;
26 32行             green = (color >> 10) & 0xff; 
27 33行             blue  = (color >> 3)  & 0xff;
28 34行             color = (red << 11) | (green << 5) | blue;    //格式：5:6:5
29 35行             *addr = (UINT16)color;
30 36行             break;
31 37行              }
32 38行 
33 39行          case 8:
34 40行             {
35 41行             UINT8 *addr = (UINT8 *)fb_base_addr + (y * xsize + x);
36 42行             *addr = (UINT8)color;
37 43行             break;
38 44行             }
39 45行 
40 46行          default:
41 47行             break;
42 48行     }
43 49行 }
44 50行
PutPixel     第8~11行的4個變數在lcddrv.c中的Tft_Lcd_Init函數中設置，PutPixel函數根據它們 來確定給定坐標的像素在幀緩衝區中的地址。     對於16BPP模式，每個像素占2位元組；對於8BPP模式，每個像素占1位元組。     對於16BPP模式，第31~34行從0xAARRGGBB格式的color變數中，提取8位紅色值 的高5位、8位綠色值的高6位、8位藍色值的高5位組成5:6:5格式的16BPP顏色值。     最後，第35、42行將顏色值(對於8BPP模式，為調色板的索引值)寫入幀緩衝區中， 這樣，下一次顯示時，新顏色即可顯示出來。 13.2.3 實例測試     本程式在main函數中通過串口輸出一個菜單，用於選擇LCD的顯示模式進行測試。 實驗步驟如下：     （1）使用串口連接開發板和PC，打開PC上串口工具並設置為115200、8N1.     （2）在LCD目錄下執行make命令生成lcd可執行程式，燒入NAND Flash後運行。     （3）在PC串口工具上，可以看到如下菜單：             #### Test TFT LCD ####             [1] TFT240320 8Bit             [2] TFT240320 16Bit             [3] TFT640480 8Bit             [4] TFT640480 16Bit             Enter your selection:     （4）可以輸入1、2、3或4，然後按照提示輸入任意鍵可一步一步地觀察到LCD中圖像 的變化。     （5）最後又會出現第（3）步驟的菜單，可以再次選擇。 附：代碼： 鏈接: https://pan.baidu.com/s/1kV24a9L 密碼: tfab
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