VDMA彩条显示实验之三 之 RGB LCD 彩条显示实验

VDMA彩条显示实验之三 之 RGB LCD 彩条显示实验

LCD 的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒，下基板玻璃上设置 TFT（薄膜晶体管），上基板玻璃上设置彩色滤光片，通过 TFT 上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向，从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。

分辨率
LCD 的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒，下基板玻璃上设置 TFT（薄膜晶体管），上基板玻璃上设置彩色滤光片，通过 TFT 上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向，从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。

图中的小方块就是像素点，一共有 19201080=2073600 个像素点。左上角的 A 点是第一个像素点，右下角的 C 点就是最后一个像素点。2K 就是 25601440 个像素点，4K 是 3840*2160 个像素点。很明显，在 LCD尺寸不变的情况下，分辨率越高越清晰。同样的，分辨率不变的情况下，LCD 尺寸越小越清晰。比如我们常用的 24 寸显示器基本都是 1080P 的，而我们现在使用的 5 寸的手机基本也是 1080P 的，但是手机显示细腻程度就要比 24 寸的显示器要好很多！由此可见，LCD 显示器的分辨率是一个很重要的参数，但是并不是分辨率越高的 LCD 就越好。衡量一款 LCD 的好坏，分辨率只是其中的一个参数，还有色彩还原程度、色彩偏离、亮度、可视角度、屏幕刷新率等其他参数。

像素格式
上面讲了，一个像素点就相当于一个 RGB 小灯，通过控制 R、G、B 这三种颜色的亮度就可以显示出各种各样的色彩。那该如何控制 R、G、B 这三种颜色的显示亮度呢？一般一个 R、G、B 这三部分分别使用 8bit 的数据，那么一个像素点就是 8bit*3=24bit，也就是说一个像素点 3 个字节，这种像素格式称为RGB888。当然常用的像素点格式还有 RGB565，只需要两个字节，但在色彩鲜艳度上较差一些。我们领航者开发板上的 RGB TFT-LCD 接口采用的 RGB888 的像素格式，共需要 24 位，每一位对应 RGB 的颜色分量如下图所示：

我们利用三原色 可以调配出 任意的颜色 这个在 电脑上的 画板上可以看出来

我们观察 RGB LCD的数据线 会发现 信号线如下
R
G
B
是代表各个颜色分别是 8根
还有数据使能线 DE
垂直同步信号线 VSYNC
水平同步信号线 HSYNC
像素时钟信号线 PCLK

下面来分析一下 LCD的时间参数
如果将 LCD 显示一帧图像的过程想象成绘画，那么在显示的过程中就是用一根“笔”在不同的像素点画上不同的颜色。这根笔按照从左至右、从上到下的顺序扫描每个像素点，并且在像素画上对应的颜色，当画到最后一个像素点的时候一幅图像就绘制好了。假如一个 LCD 的分辨率为 1024*600，那么其扫描如图

一帧图像也是由一行一行组成的。HSYNC 是水平同步信号，也叫做行同步信号，当产生此信号的话就表示开始显示新的一行了，所以此信号都是在图 18.1.6 的最左边。VSYNC 信号是垂直同步信号，也叫做帧同步信号，当产生此信号的话就表示开始显示新的一帧图像了，所以此信号在图 的左上角。
HSYNC 是 行同步信号
在 LCD 屏幕中继续存在 HBP、HFP、VPB 和 VFP 这四个参数的主要目的是为了锁定有效的像素数据。

下面我们来介绍 LCD的行显示对应时序

HSYNC：行同步信号，当此信号有效的时候就表示开始显示新的一行数据，查阅所使用的 LCD 数据手册可以知道此信号是低电平有效还是高电平有效，在这里是 低电平有效
HSPW：行同步信号宽度，也就是 HSYNC 信号持续时间。HSYNC 信号不是一个脉冲，而是需要持续一段时间才是有效的，单位为 CLK。
HBP：行显示后沿（或后肩），单位是 CLK。
HOZVAL：行有效显示区域，即显示一行数据所需的时间，假如屏幕分辨率为 1024*600，那么HOZVAL 就是 1024，单位为 CLK。
HFP：行显示前沿（或前肩），单位是 CLK。当 HSYNC 信号发出以后，需要等待 HSPW+HBP 个 CLK 时间才会接收到真正有效的像素数据。当显示完一行数据以后需要等待 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。

下面来讲述 RGB LCD的 帧显示时序图

SYNC：帧（场）同步信号，当此信号有效的时候就表示开始显示新的一帧数据，查阅所使用的
LCD 数据手册可以知道此信号是低电平有效还是高电平有效，图 18.1.8 为低电平有效。
VSPW：帧同步信号宽度，也就是 VSYNC 信号持续时间，单位为 1 行的时间。
VBP：帧显示后沿（或后肩），单位为 1 行的时间。
LINE：帧有效显示区域，即显示一帧数据所需的时间，假如屏幕分辨率为 1024*600，那么 LINE 就是
600 行的时间。
VFP：帧显示前沿（或前肩），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，最终的计算公式：
T = (VSPW+VBP+LINE+VFP) * (HSPW + HBP + HOZVAL + HFP)

我刚还一直在看 为什么这么算 原来是我愚蠢 了
行时间是 HSPW + HBP + HOZVAL + HFP
LINE是 多少行 就是列数 乘 行时间
而另外三个 东西 VSPW VBP VFP 单位是 行 相当于 持续了 多少行 的时间
所以这么计算没问题
因此我们在配置一款 RGB LCD 屏的时候需要知道这几个参数：HSPW（行同步）、HBP（行显示后沿）、HOZVAL(行有效显示区域)、HFP（行显示前沿）、VSPW（场同步）、VBP（场显示后沿）、LINE(场有效显示区域)和 VFP（场显示后沿）。

RGB LCD 液晶屏一般有两种数据同步方式，一种是行场同步模式（HV Mode），另一种是数据使能
同步模式（DE Mode）。当选择行场同步模式时，LCD 接口的时序与 VGA 接口的时序图非常相似，只是
参数不同，如图 16.1.9 和图 16.1.8 中的行同步信号（HSYNC）和场同步信号（VSYNC）作为数据的同步
信号，此时数据使能信号（DE）必须为低电平。
当选择 DE 同步模式时，LCD 的 DE 信号作为数据的有效信号，，如图 16.1.10 和图 16.1.8 中的 DE
信号所示。只有同时扫描到帧有效显示区域和行有效显示区域时，DE 信号才有效（高电平）。当选择 DE
同步模式时，此时行场同步信号 VS 和 HS 必须为高电平。
由于 RGB LCD 液晶屏一般都支持 DE 模式，不是所有的 RGB LCD 液晶屏都支持 HV 模式，因此本章
我们采用 DE 同步的方式驱动 LCD 液晶屏。

下面讲述 像素时钟 的问题
N（CLK）= (VSPW+VBP+LINE+VFP) * (HSPW + HBP + HOZVAL + HFP)= (3 + 20 + 600 + 12) * (20 + 140 + 1024 + 160) = 635 * 1344 = 853440显示一帧图像需要 853440 个时钟数，那么显示 60 帧就是：853440 * 60 = 51206400≈51.2M，所以像素时钟就是 51.2MHz。

记录一下 重要的几个时序参数

下面是 管脚分配

到程序设计为中止

-------------------------------上述文档 参考于 《正点原子 FPGA 开发指南 第十八章 RGB LCD 彩条显示实验 》