HMI方案技术分享|启明智显M4核心板适配RGB/LVDS接口屏幕教程

news2024/10/6 6:45:03

前言：

深圳市启明智显科技有限公司专注于HMI（人机交互）和AIoT（人工智能物联网）产品和解决方案的研发、设计和生产。公司产品覆覆盖了多种操作系统，包括Linux、RTOS和OneOs等。无论您的项目使用哪种系统，我们都能提供相应的产品和解决方案。目前公司产品广泛应用于各个领域，包括但不限于智能家居、工业自动化、智慧医疗、智能家电和智慧出行等领域。

今天给大家分享的是启明智显M4核心板适配RGB/LVDS屏幕的教程

M4核心板-ZXM4R64CT
在这里插入图片描述

适配M4开发板
在这里插入图片描述

M4核心板主要功能特点：

M4核心板是启明智显基于M4芯片设计的一款高性能的全高清显示和智能控制模组，采用国产自主 64 位高算力 RISC-V 内核，内置 16 位 DDR 控制器并提供丰富的互联外设接口，配备了 2D 图像加速引擎和 H.264 解码引擎，主频600MHz，支持工业宽温。

  1. 默认配置 64MB DDR2，128MB Nand Flash(up to 2GB)

  2. 超小尺寸(27.3mm*27.3mm)。

  3. 单面布件，正面可选装屏蔽罩支持 Linux 系统，1s超快速启动

  4. 严格的信号完整性与电源完整性设计与测试

  5. 88Pin 1.1mm 引脚间距

  6. 支持Linux，Openwrt，RT-Thread，OneOS,FreeRtos

  7. UI支持LVGL，8MS

  8. 支持1920*1080分辨率，支持H.264解码 1080P@30fps、MJPEG/PNG/JPEG解码，2D图像加速

  9. 1EMAC/8UART/2USB/3SPI/2CAN//8PWM/1CIR/2SDMC/DVP YUV/1*LVDS/RGB/MIPI DSI

**

显示接口

**

RGB接口

  • 支持 PRGB 24/18/16 bit 模式，最高 120MHz PIXELCLK

  • 支持 SRGB 8/6bit 模式，最高 480x320@60fps

  • 支持 8 位色深，R/G/B 三组信号可任意交叉

  • 支持 R/G/B 组内数据输出顺序切换

  • PRGB/SRGB 时钟提供4个相位选择

LVDS接口

  • 支持 Single Link，最高速率 700Mbps
  • 支持 VESA 和 JEIDA 模式
  • 支持 18bit 和 24bit 数据传输
  • 支持 LVDS 信号极性选择模式
  • 支持 LVDS 五组差分对信号任意互换

MIPI-DSI接口

  • 最大支持 1080P60 及衍生分辨率，支持 Video 和 Command 模式
  • Video 模式支持 Non-burst 和 Burst 两种方式
  • 可配置为 1/2/3/4 对数据通道，每通道最大支持 1Gbps 速率
  • 支持 RGB888，RGB666，RGB666 packed，RGB565

MIPI-DBI接口

  • 支持 B 类接口，Intel 8080 总线
  • 支持 C 类接口，SPI 总线
  • I8080 支持 24/18/16/9/8bit 模式，最高 960x540@60fps
  • SPI 支持 3/4-wire 以及 4-sda 模式，最高 480x320@60fps

M4核心板适配RGB/LVDS屏幕的教程：

一、LCD 外设在 ZX-RTT 上的适配方法

方式一：通过 menuconfig 修改屏参数

在 ZX-RTT 根目录下执行 scons --menuconfig，进入 menuconfig 的功能配置界面，按如下选择：


> Board options  --->    Graphics Support  --->        Graphics support 
> [*] Display Support                select Display interface (Display
> LVDS interface)  --->                LVDS interface options  --->     
> Display Panels  --->                    ZX Panel Drivers (ZX simple
> panel)  --->                    display timing of simple panel  --->

此方法支持修改 simple panel 的时序参数和 RGB/LVDS 的部分参数

方式二：将屏参数写入 panel 驱动源码中

时序参数
在这里插入图片描述

屏接口参数
在这里插入图片描述

提示：如果方式一和方式二都配置了屏幕参数，最终生效的是方式二的参数。

如果适配一款 RGB/LVDS 屏幕，通过 menuconfig 选择 ZX simple panel ， 修改显示参数即可。这类屏幕往往不需要初始化，使用通用的屏驱动即可。

menuconfig配置

1、使能显示模块驱动

在 ZX-RTT 根目录下执行 scons --menuconfig，进入 menuconfig 的功能配置界面，按如下选择：

Board options —>
[*] Using Display Engine (DE)
Display Parameter —>

2、选择显示接口

使能显示模块的驱动后，需要选择相应的显示接口。

Board options  --->
    [*] Using Display Engine (DE)
        Display Parameter  --->
            select Display interface (Display LVDS interface)  --->

ZX 平台支持多种显示接口标准，但在系统运行时只能生效一个。

3、屏幕配置

ZX-RTT sdk 不仅为 RGB/LVDS 接口提供通用的 panel 驱动 (ZX simple panel)，

也为部分屏驱 IC 提供专用的 panel 驱动。

提示：只有使能了 panel 对应的显示接口后，panel 才能在 menuconfig 中可见。

Board options  --->
    [*] Using Display Engine (DE)
        Display Parameter  --->
            Display Panels  --->

如果选择了 ZX simple panel，可以通过 menuconfig 来修改屏时序参数

Display Panels  --->
    ZX Panel Drivers (ZX simple panel)  --->
    display timing of simple panel  --->

二、背光配置

1、GPIO

在 menuconfig 中，选择 GPIO 方式控制背光，以字符串的形式指定 gpio 引脚。

enable-gpio 默认高电平有效。

Board options  --->
    [*] Using Display Engine (DE)
        Display Parameter  --->
            panel backlight control (gpio)  --->
        (PE.19) panel backlight enable pin
        [ ] panel backlight enable pin low active

2、PWM

在 menuconfig 中，选择 PWM 方式控制背光，配置 pwm 的通道和默认占空比 [0, 100]

使能 pwm

Board options  --->
    [*] Using PWM3

配置 pwm-backlight

Board options  --->
    [*] Using Display Engine (DE)
        Display Parameter  --->
            panel backlight control (pwm)  --->
        (3) pwm backlight channel
        (80) default brightness level

三、显示引擎配置

Board options  --->
    [*] Using Display Engine (DE)
        Display Parameter  --->
            select framebuffer format (argb8888)  --->
            [*] Support double framebuffer
            [*] Enable Display Dither

framebuffer 默认使用 32 位 ARGB8888 格式。

使能双 buffer 可以避免屏幕撕裂，获得更好的显示效果。

当显示引擎 blend 32 位 RGB 数据，但显示接口只输出 18/16 位 RGB 数据时，使能 dither 能让图像色彩渐变更平滑

四、显示接口配置

1、RGB 接口

选择 RGB 显示接口

Board options  --->
    [*] Using Display Engine (DE)
        Display Parameter  --->
            select Display interface (Display RGB interface)  --->
            RGB interface options  --->

RGB 显示接口参数配置

RGB interface options  --->
    rgb mode (PRGB)  --->
    interface format (PRGB 16 BIT LD)  --->
    data order (RGB)  --->
    clock phase select (0 degree)  --->

rgb mode

支持并行 RRGB 和串行 SRGB 两种模式

interface format

接口的输出格式

在这里插入图片描述

data order

R/G/B 分量输出顺序

在这里插入图片描述

clock phase select

支持 0/90/180/270 度，四种时钟相位选择

data mirror

RGB数据组内大小端输出。默认输出低位到高位 0 - 7。如果设置则输出变为 7 - 0

2、LVDS接口

选择 LVDS 显示接口

Board options  --->
    [*] Using Display Engine (DE)
        Display Parameter  --->
            select Display interface (Display LVDS interface)  --->
            LVDS interface options  --->

LVDS 显示接口参数配置

LVDS interface options  --->
    lvds mode (vesa-24)  --->
    lvds link mode (single link 1)  --->
lvds mode

lvds 模式设置，默认输出为 vesa-24 模式
在这里插入图片描述

lvds link mode

lvds link 设置，默认配置 single link1 ，单link输出，link1通道。

3、调试指南

调试开关

在 ZX-RTT 根目录下执行 scons --menuconfig，进入 menuconfig 的功能配置界面，按如下选择：

Drivers options  --->
    Drivers debug  --->
        [*] Enable Display driver debug

此 DEBUG 选项打开的影响：

显示驱动的 pr_debug() 调试信息会被打印输出

显示 color block

在 ZX-RTT 根目录下执行 scons --menuconfig，进入 menuconfig 的功能配置界面，按如下选择：

Board options  --->
   Graphics Support  --->
       [*] Display color block

此选项开启后，系统上电时 LCD 屏幕会显示红，绿，蓝，黑，白五种颜色的矩形色块，矩形色块通过 CPU 进行绘制。

使能 color bar

在 RT-Thread 系统启动后，可在命令行执行以下命令：

m 0x18a00004 1
m 0x18a00008 1

此命令会使能显示引擎的 colorbar 模式。此时，显示引擎不再从内存中读取数据，而是直接生成 colorbar 数据并传送给显示接口。colorbar 模式仅供调试使用。

禁用 colorbar 模式的命令为:

m 0x18a00004 0
m 0x18a00008 1

4、测试指南

LVDS屏幕，7寸TFT屏幕，驱动芯片EK79001+EK73215

软件配置 LVDS屏幕

测试中需要用到LVDS屏幕，以驱动芯片EK79001+EK73215为例，在 ZX-RTT 的根目录下执行 scons --menuconfig ，按如下选择

[*] Display Support
        select Display interface (Display LVDS interface)  --->
    LVDS interface options  --->

video_layer 测试

video_layer 的主要功能是测试显示引擎 UI 图层和 Video 图层 blend，在 Video 图层播放一个视频帧文件

测试需要依赖 SD Card，将 YUV 数据保存在 SD Card 中，在系统启动后进行挂载：

mount sd0p0 / elm

播放一个 yuv420 格式的文件

aic /> video_layer -u
Usage: video_layer [options]:
     -w, --width        need an integer argument, default is 176
     -h, --height       need an integer argument, default is 144
     -s, --stride       video stride, just tile format need
     -f, --format       video format, yuv420p etc
     -i, --input        need a file name
     -l, --list     list the supported formats
     -u, --usage

Example: video_layer -w 176 -h 144 -f yuv420p -i my.yuv

aic /> video_layer -w 176 -h 144 -f yuv420p -i my.yuv

disp_prop测试

disp_prop 的主要功能是测试显示引擎 Video 图层的 csc 色彩转换模块，通过设置亮度，对比度，饱和度，色调等参数，改变 video 图层的显示效果。

aic /> disp_prop -u
Usage: disp_prop [Options], built on May 24 2023 17:41:29
    -b, --bright
    -c, --contrast
    -s, --saturation
    -h, --hue
    -u, --usage

All parameter range in [0, 100], 50 means no effect, default is 50

Example: disp_prop -b 35 -c 40 -s 45 -h 44

设置参数后再次在 video 图层播放一个 YUV 视频帧文件，可以看到两者显示效果不同：

aic /> video_layer -w 176 -h 144 -f yuv420p -i my.yuv

如果想重置显示效果，可将所有参数设置为 50，或者直接执行 disp_prop 命令

aic /> disp_prop -b 50 -c 50 -s 50 -h 50

aic /> disp_prop

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