基于ARM与WindowsCE的LCD显示器的设计.doc

基于ARM与WindowsCE的LCD显示器设计 1 引言 ???????? 随着电子信息技术不断发展, 嵌入式系统的应用越来越广泛。在嵌入式电子测量系统中, LCD（Liquid Crystal Display,液晶显示器）作为人机交互的主要设备,具有功耗低、外形尺寸小和优越的字符和图形显示功能。WindowsCE是嵌入式实时操作系统，它友好的图形界面，成为嵌入式开发的主流操作系统，它使用图形设备接口（GDI）来处理程序的图形输出，利用GDI所提供的众多函数可方便地在LCD屏幕上输出图形和文本[1]。 ??????? 基于嵌入式处理器IntelPXA270和WindowsCE设计LCD系统的原理，为嵌入式便携设备提供了一种在高亮度显示条件下维持低功耗的解决方案，适用于高档PDA、便携媒体播放器、手持式导航仪、便携医疗和测试设备等领域，下文将介绍中国航空工业第608研究所新开发的铁路机车故障诊断车载装置LCD设备的主要设计原理。 2 基于IntelPXA270的LCD硬件系统 ???????? 系统采用基于ARM处理核的IntelPXA270处理器, 64MB的SDRAM，M-System的DOC(Disk On Chip)H3芯片作为存储系统，外接16位的800×480的TFT显示屏。 2.1 ARM处理器IntelPXA270及其LCD控制 ??????? IntelPXA270是Intel公司推出的基于ARM微处理核的嵌入式处理器，主频最高可达6MHz，IntelPXA270加入了Wireless MMX技术，大大提升了多媒体处理能力；同时还加入了Intel SpeedStep动态电源管理技术,在保证CPU性能的情况下,最大限度地降低了设备功耗。 ??????? IntelPXA270内置的LCD控制器为IntelPXA270处理器和平板显示器提供了一个接口，它所支持的平板显示器包括被动的DSTN液晶屏、主动的TFT液晶屏以及带有内部帧缓冲区的液晶屏，中国航空工业第608研究所新开发的铁路机车故障诊断车载装置LCD设备使用的是TFT液晶屏。 ??????? LCD控制器用于传输显示数据并产生必要的控制信号，表1[2]是IntelPXA270内置的LCD控制器的控制信号： 表1 LCD控制器的控制信号 IntelPXA270内置的LCD控制器支持多种显示模式，其中包括了像素的数据格式，显示屏的大小、扫描方式、颜色模式等。IntelPXA270 LCD控制器内部带有很多寄存器，用于针对不同的液晶屏和不同的显示模式进行配置。LCD控制器带有专用的DMA，它可以自动地将显示数据从帧内存传送到LCD驱动器，通过专用DMA，可以在不需要CPU介入的情况下显示数据。2.2 TFT LCD液晶屏 ??????? TFT LCD是FG070053DSSWJGT1显示屏，显示屏大小为7寸，分辨率为800×480，其内部集成了输入控制单元、TFT显示模块，扫描驱动IC，背光灯，DC/DC电压转换器，数据驱动IC等,图1为FG070053DSSWJGT1显示屏内部结构[3]。 图1 TFT内部功能及接口 ??????? TFT LCD显示屏要求的时序由帧同步（VSYNC）、行同步（HSYSNC）、比特时钟（DCLK）及数据（Data[0：15]）构成，帧同步和行同步指示每一帧和每一行的开始，如图2所示。 图2 TFT LCD时序图 2.3 TFT屏的显示接口电路 结合IntelPXA270内置的LCD控制器和FG070053DSSWJGT1液晶屏的内部结构以及时序图的分析，设计LCD显示接口电路，主要是把IntelPXA270的控制信号与LCD屏的控制引脚连接起来，如图3所示。通过16位数据线把LCD控制器的数据发送脚与FG070053DSSWJGT1的数据接收脚连接起来，即把（R0—R4，G0—G5，B0—B4）与L_DD0-L_DD15连接起来；把帧时钟，行时钟，像素时钟等与LCD屏连接； ADJ采用电压为0—3.0V、 频率为20KHZ的PWM脉冲，调节液晶屏背光灯的亮度，在满足用户要求的同时还可有效地控制功耗。图3中，网络标号LCLK是行时钟控制信号，FCLK是帧时钟控制信号，PCLK是像素时钟控制信号，OE为数据输出使能信号。VDD由直流5V稳压电源提供，U/D通过电阻拉低后对屏幕提供上下翻转信号，L/R支持屏幕左右翻转控制。 图3 TFT LCD接口电路 3 LCD显示程序的设计 ??????? 在WindowsCE下LCD驱动程序开发使用基本图形引擎（GPE）类来实现[1] [5]。在使用GPE类编写驱动程序之前，首先分析使用GPE类编写显示驱动时对显示设备的要求，内存布局要求显示设备使用线性帧缓冲区，全部的显示内存是连续的；接下