正点原子I.mx6u LCD显示_正点原子串口接收数据用lcd显示

1 LCD简介

1.1 LCD简介

1. 分辨率
     LCD显示器是由一个个像素点组成的，LCD的分辨率是表示像素点个数多少的。
     1080P分辨率的像素点的个数是：1920*1080=2073600个像素点，1080分辨率的屏幕是一行由1080个像素点，共1920行。
     分辨率是显示器的一个重要参数，但是并不是分辨率越高LCD就越好，尺寸相同的显示器，分辨率高的会比分辨率低的贵。
2. 像素格式
     显示器的像素格式有RGB888，ARGB8888，RGB565等等。RGB888与ARGB8888的区别是ARGB8888有Alpha（透明）通道。
3. LCD屏幕接口
     LCD屏幕的接口有很多种，常见的有VGA、HDMI、DP等等。但是I.MX6U-ALPHA开发板不支持这些接口。I.MX6U-ALPHA支持RGB接口的LCD，RGBLCD接口的信号线如下：

表1 RGB数据线

   RGB LCD一般有两种驱动模式：DE模式和HV模式，这两种模式的区别是DE需要用到DE信号线，但是可以不需要使用HSYNC信号线；HV模式不需要使用DE信号线。

4.LCD时间参数
LCD显示器一帧图像扫描图

一帧图像扫描图

   一帧图像是由一行一行组成的。

• HSYNC：水平同步信号，也叫行同步信号，产生此信号的时候就表示要开始显示新的行。
• VSYNC：垂直同步信号，也叫做帧同步信号，产生此信号的时候表示要开始显示新的一帧图像。
• HBP：HSYNC信号结束到电子枪重新打开之间的延时时间（当显示完一行以后会发出HSYNC信号，此时电子枪会关闭，然后迅速移动到屏幕左边）。
• HFP：当显示完一行以后电子枪关闭，等待HSYNC信号的产生，关闭电子枪到HSYNC信号产生之间会插入一段延时，这段延时是HFP。
• VFP：当显示完一帧图像后，电子枪也会关闭，然后等待VSYNC信号的产生。在等待VSYNC产生的这段时间是VFP。
• VBP：VSYNC信号产生后，电子枪移动到屏幕的左上角，当VSYNC信号结束后电子枪重新打开，中间也会加入一段延时，这段延时是VBP。
    HBP、HFP、VBP、VFP是CRT显示器存在黑边的原因。现在的LCD显示器虽然不需要使用电子枪了，为何还会存在黑边的原因是LCD屏幕内部有一个IC，发送一行或一帧数据给IC，IC是需要反映时间的。通过这段反映时间是可以让IC识别到一行数据扫描完成，需要换行了，或一帧数据扫描完成，要开始下一帧图像了。因此，在LCD屏幕中继续存在HBP、HFP、VBP、VFP这四个参数，其主要目的是为了锁定有效的像素数据。这四个参数具体值需要查看LCD手册。

5. RGBLCD屏幕时序
   （1）行显示时序
   

图1 行显示时序

• HSPW：HSYNC信号的宽度，也就是HSYNC信号的持续时间，单位为CLK。
• HBP：行同步信号后肩，单位CLK。
• HOZVAL：显示一行数据所需时间，假设屏幕分辨率为1024*600，则HOZVAL就是1024。
• HFP：行同步信号前肩，单位CLK。
    当HSYNC信号发出后，需要等待HSPW+HBP个CLK时间才会接收到真正有效的像素数据。当显示完一行数据后，需要等待HFP个CLK时间才能发出下一个HSYNC信号。所以显示一行所需要的时间就是HSPW+HBP+HOZVAL+HFP。

（2）帧显示时序

图2 帧显示时序

• VSPW：VSYNC信号宽度，也就是VSYNC信号持续时间，单位为1行的时间。
• VBP：帧同步后肩，单位为1行的时间
• LINE：显示一帧有效数据所需时间，假设屏幕分辨率为1024*600，则LINE就是600行的时间。
• VFP：帧同步后肩，单位为1行的时间。
    显示一帧所需要的时间就是：VSPW+VBP+LINE+VFP个行时间，最终计算公式：
  $$T=(VSPW+VBP+LINE+VFP)\times (HSPW+HBP+HOZVAL+HFP)$$

6. 像素时钟
     像素时钟就是RGB LCD的时钟信号。
     以ATK7016这款屏幕为例，显示一阵图像所需要的时钟数是：
   $$\begin{array}{rl}T& =（VSPW+VBP+LINE+VFP)\times (HSPW+HBP+HOZVAL+HFP)\\ & =(3+20+600+12)\times (20+140+1024+160)\\ & =635\times 1344\\ & =853440\end{array}$$
     显示一帧图像需要853440个时钟数，那么显示60帧就是：
   $$853400\times 60=51206400\approx 51.2M$$
   所以像素时钟就是51.2MHz
7. 显存
     存储一帧数据所用内存的大小，RGB LCD内部是没有内存的，所以就需要在开发板上的DDR3中分出一段内存作为RGB LCD屏幕的显存，如果在屏幕上显示什么图像的话直接操作这部分显存即可。

1.2 eLCDIF接口

1. ELCDIF接口是I.MX6U自带的液晶屏接口，用于连接RGB LCD接口的屏幕，eLCDIF接口特性如下：
   • ① 支持RGB LCD的DE模式
   • ② 支持VSYNC模式，以实现高速数据传输。
   • ③ 支持ITU-R BT.656格式的4:2:2的YCbCr数字视频，并且将其转换为模拟TV信号。
   • ④ 支持8/16/18/24/32位：LCD。
2. eLCDIF的三种接口
   eLCDIF支持三种接口：MPU接口、VSYNC接口和DOTCLK接口。

1.2.1 MPU接口

  MPU接口用于在I.MX6U和LCD屏幕直接传输数据和命令，这个接口用于6080/8080接口的LCD屏幕，如果寄存器LCDIF_CTRL的DOTCLK_MODE、DVI_MODE和VSYNC_MODE都为0的话就表示LCDIF工作在MPU接口模式。

1.2.2 VSYNC接口

  VSYNC接口时序和MPU接口时序基本一样，只是多了VSYNC信号来作为帧同步，当LCEIF_CTRL的VSYNC_MODE为1的时候，此接口使能。正点原子的开发板不使用VSYNC接口。

1.2.3 DOTCLK接口

  DOTCLK接口就是用来连接RGB LCD接口屏幕的，它包括VSYNC、HSYNC、DOTCLK和ENABLE这四个信号，这样的接口通常被称为RGB接口。正点原子教程中使用的就是该接口。

ELCDIF驱动

LCDIF_CTRL寄存器

SFTRST[31]：eLCDIF软复位控制位，此为为1时强制复位LCD。
CLKGATE[30]：正常运行模式下，此位必须为0，如果此位为1，时钟就不会进入到LCDIF。
BYPASS_COUNT[19]：工作在DOTCLK模式的时此位必须为1。
VSYNC_MODE[18]：为1 时，工作在VSYNC接口模式。
DOTCLK_MODE[17]：为1时，工作在DOTCLK接口模式。
INPUT_DATA_SWIZZLE[15:14]：输入数据字节交换设置，

0：	小端模式，不交换字节，
1：	大端模式，交换所有字节
2：	交换半字节，
3：	在每个半字内交换字节
1
2
3
4

CSC_DATA_SWIZZLE[13:12]：CSC数据字节交换设置，交换方式同上。
LCD_DATABUS_WIDTH[11:10]：LCD数据总线宽度

0：	16位宽
1：	8位宽
2：	18位宽
3：	24位宽
1
2
3
4

WORD_LENGTH[9:8]：输入数据格式，也就是像素数据宽度

0：	16位宽
1：	8位宽
2：	18位宽
3：	24位宽
1
2
3
4

MASTER[5]：为1时，设置eLCFIF工作在主模式
DATA_FORMAT_16_BIT[3]：当此位为 1 并且 WORD_LENGTH 为 0 的时候像素格式为 ARGB555，当此位为 0 并且 WORD_LENGTH 为 0 的时候像素格式为RGB565。
DATA_FORMAT_18_BIT[2]：只有当 WORD_LENGTH 为 2 的时候此位才有效，此位为 0 的话低 18 位有效，像素格式为 RGB666，高 14 位数据无效。当此位为 1 的话高 18 位有效，像素格式依旧是 RGB666，但是低 14 位数据无效。
DATA_FORMAT_24_BIT[1]：只有当 WORD_LENGTH 为 3 的时候此位才有效，为 0 的时候表示全部的 24 位数据都有效。为 1 的话实际输入的数据有效位只有 18 位，虽然输入的是24 位数据，但是每个颜色通道的高 2 位数据会被丢弃掉。
RUN[0]：eLCDIF接口运行控制位，此位为1，eLCDIF接口开始传输数据，也就是eLCDIF使能位。

LCDIF_CTRL1

此 寄 存 器 只 用 到 BYTE_PACKING_FORMAT(bit19:16)，此位用来决定在 32 位的数据中哪些字节的数据有效，默认值为 0XF，也就是所有的字节有效，当为 0 的话表示所有的字节都无效。如果显示的数据是24 位(ARGB 格式，但是 A 通道不传输)的话就设置此位为 0X7。

LCDIF_TRANSFER_COUNT

这个寄存器用来设置所连接的 RGB LCD 屏幕分辨率大小，寄存器LCDIF_TRANSFER_COUNT分为两部分，高16位和低16位，高16位是V_COUNT，是 LCD 的垂直分辨率。低 16 位是 H_COUNT，是 LCD 的水平分辨率。如果 LCD 分辨率为1024*600 的话，那么 V_COUNT 就是 600，H_COUNT 就是 1024。

LCDIF_VDCTRL0

这个寄存器是 VSYNC 和 DOTCLK 模式控制寄存器 0
VSYNC_OEB[29]：VSYNC 信号方向控制位，

0 : VSYNC 是输出
1 :VSYNC 是输入
1
2

ENABLE_PRESENT[28]：EBABLE 数据线使能位，也就是 DE 数据线。

1 :使能ENABLE 数据线，
 0 :关闭 ENABLE 数据线。
1
2

VSYNC_POL[27]：VSYNC 数据线极性设置位，要根据所使用的 LCD 数据手册来设置。

 0 : VSYNC 低电平有效
  1 : VSYNC 高电平有效，
1
2

HSYNC_POL[26]：HSYNC 数据线极性设置位，要根据所使用的 LCD 数据手册来设置。

 0 : HSYNC 低电平有效
 1 : HSYNC 高电平有效
1
2

DOTCLK_POL[25]：DOTCLK 数据线(像素时钟线 CLK) 极性设置位，要根据所使用的 LCD 数据手册来设置。

0 :下降沿锁存数据，上升沿捕获数据
1 :相反
1
2

ENABLE_POL[24]：EANBLE 数据线极性设置位，

0：低电平有效，
1：高电平有效。
1
2

VSYNC_PERIOD_UNIT[21]：VSYNC 信号周期单位，如果使用 DOTCLK 模式话就要设置为 1。

0：VSYNC 周期单位为像素时钟。
1：VSYNC 周期单位是水平行，
1
2

VSYNC_PULSE_WIDTH_UNIT[20]： VSYNC 信 号 脉 冲 宽 度 单 位 ， 和VSYNC_PERIOD_UNUT 一样，如果使用 DOTCLK 模式的话要设置为 1。
VSYNC_PULSE_WIDTH[17:0]：VSPW 参数设置位

LCDIF_VDCTRL1

这个寄存器是 VSYNC 和 DOTCLK 模式控制寄存器 1，此寄存器只有一个功能，用来设置 VSYNC 总周期，就是：屏幕高度+VSPW+VBP+VFP。

LCDIF_VDCTRL2

这个寄存器分为高 16 位和低 16 位两部分，高 16位是 HSYNC_PULSE_WIDTH，用来设置 HSYNC 信号宽度，也就是 HSPW。低 16 位是HSYNC_PERIOD，设置 HSYNC 总周期，就是：屏幕宽度+HSPW+HBP+HFP。

LCDIF_VDCTRL3

HORIZONTAL_WAIT_CNT[27:16]：此位用于 DOTCLK 模式，用于设置 HSYNC 信号产生到有效数据产生之间的时间，也就是 HSPW+HBP。
VERTICAL_WAIR_CNT[15:0]：
和 HORIZONTAL_WAIT_CNT 一样，只是此位用于VSYNC 信号，也就是 VSPW+VBP。

LCDIF_VDCTRL4

SYNC_SIGNALS_ON：同步信号使能位，为1，使能VSYNC、HSYNC、DOTCLK这些信号。
DOTCLK_H_VALID_DATA_CNT[15:0]：设置LCD的宽度，也就是水平像素数量。

LCDIF_CUR_BUF和LCDIF_NEXT_BUF

这两个寄存器分别是当前帧和下一帧缓冲区，也就是LCD显存。一般这两个寄存器保存同一个地址，也就是划分给LCD的显存首地址。