基于嵌入式Linux的TFT LCD IP及驱动的设计


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I 目辑 l 怡 莫欣 栏 编
FF IO模块实现

。 Ae 国大学生电子设计竞赛 lr中 ta
高校 园
处开始读取数据 ,并按照 T 的格式输出。图 实现 f 中各模块 由 A ao u 连接在一起。A ao v lnB s v ln AvlnB s MA Matr ao u D s 负责按照控制模 e
B s 一种 简单 的 总 线 结构 ,N o 处理 器 和 块的指令 ,读取 S AM 中的数据 ,并写入到 u是 is I I DR
4 0×2 ye, G 5 5 i存入帧缓冲 , 8 B ts R B 6 ,1bt 6 ) 然 用于控 制 L D控 制器的工作和指示其 工作状 C 后将帧缓冲的首地址写入到L D控 制器 , C 并启 态 。
动 L D控 制器 。 控 制器 自动从 传 来 的首 地 址 C 该
A ao u A Ma tr v lnB sDM se主设备接 口模块
各种外设都是通过 A a nB s 接在一起。由 FF 中 ,其 核 心 部分 是 D A地址 累加 器 。 当 vl u 连 o IO M
图 1 以 看 出 , 为 Sae的 S A C n ol 条 件 满 足 时 ,地 址 累加 器 开 始 在 10 z 时 可 作 l r DR M o t l r v r e 0 MH 的 分 别要 受 到 Poesr C o t l r 控 制 , 钟 下 以 4 为 单 位 开 始 累 加 用 于 生 成 读 取 rc s 和L DC n ol 的 o r e
为FF IO的w r 信号, rq e 这样可以直接将读出来的 数据写入到FF IO中。 当前地址等于尾地址时, 则
复 位累 加器 , 使之 重 新开 始从 首地 址 累加 。 地址 图2L S CD B F图
图 3设备接 口模块 B F图 S
累加 器 代码模 块 如 图 3 。
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栏目编辑 I x F DI n L P
及驱动的设计
哈尔滨理工大学计算机学院 李丰旺 刘小平 董怀国

要理他务处器说 处其任的理来是
L D控 翻器的 F G C P A实现
A ao u lv r v lnB s a e 从总线接 口模块实现 S

1bt S AM 其 数 据。这里没有使用 f s 信号,fs 信号会清除 6i 的 DR l h u l h u
前面一切未完成的读命令。 vln A a 总线保证数据 o
的输 出顺 序 与主 设 备要 求 的顺序 一 致( 与 主设 即 备 地址 输 出顺序 一 致) eda vl 信 号 可以 作 。r dt ad a a i
A a n 总 线 接 口负 责处 理 器 与 L D控 vl 从 o C 制 器 的接 口控 制 , C L D控 制 器在 整 个 系统 中作
系统总体设计方案
本 系统 的 总体 设 计 框 图 如 图 1 示 。 所
NisI处理 器在 S AM 中开辟 帧缓 冲 为从设备 , OSI o I DR NI 通过该接 口对控制寄存器进 I (rm b f r, 以是单缓冲也可以是双缓冲。 行设 置 ,控 制 L D。 Fa e uf )可 e C 以单缓冲为例。处理器将一帧图像数据(4 60× L D从模块有四个3bt C 2i 的可读写寄存器 ,


s RAM rr t D Coaof er
影 响 整 个 系统 性 能 的 电平 ) , 设备 开 始等 待 ,直到 其变 为 低电平 。 时 主 关 键 。 D AM时 钟 当 radt ad 号 有效 ( 电平) ,表 示 读数 以S R ed a v l 信 a i 高 时 频 率为 10 H 计算 , 据有效, OM z 此时主设备可以锁存数据口上的有效数
宽 度 THA 为 6 0个 4
f77 — ] f『j1 厂厂厂 _ 几n ] l r 7l u _ _ L )
: 一 一 一 一:
FF IO的作 用 是 对 DMA输 出 的 图像 数 据 进 D L HD为 水 平 同 C K;
行 缓 存 , 以 匹 配 时 序 控 制 模 块 的 输 出 速 度 。 步 信 号 , 电平 有 效 , 低 FF IO大 小暂 定 为 4 9 0 6× 1b , 实 际设 计 时 , 其 有 效 宽 度 下 L为 6i 在 t wH
图 1系统框 图
F PGA
为 了解 决 总 线冲 突 ,Avln u a s自动在 有 冲 突 S R M 的地址 。读完一帧的数据后 ,自动复 oB D A 的接 口上 加 入 了 A bt t 这 样 一 个 仲 裁 模 块 , 位 到 首地 址 ,继 续 累加 。 ria r ro

少 。 在 这 个 系统 中 ,
当 w ieus信 号无 效( 电平 ) ,主设 备可 以 arqet l 低 时
fj + I

S R M o t l r D A C nr l 是 连 续 的发 起 读命 令 , 当 warqet 号 有效 ( oe ieus信 t 高
用于合理分配总线时间,用户通过改变每个模
NI l ‘ l p…
主设 备 接 口采 用带 延 迟 的主 设备 读 传输 模
块 的权 值 来 改 变 对 其 式 , 这种 传输 模 式下 , 在 即使 没 有接 收到 上一 次
分 配 总 线 时 间 的 多 的有效数据,主设备也可以发起下一次读命令。
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嵌入式Linux中触摸屏驱动的设计与实现

嵌入式Linux中触摸屏驱动的设计与实现

0引言触摸屏作为一种输入设备,具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等优点,提供简单、方便、自然的人机交互方式,目前被广泛应用于工业控制、电子查询、消费性电产品领域。

Linux作为是目前最流行的操作系统之一,在桌面系统、服务器领域有大量用户,其有源代码开放,支持的硬件丰富、高可移植等优点,在嵌人式领域也备受青睐。

Linux根据不同设备,将驱动程序分为字符设备驱动、块设备驱动、网络设备驱动三种,Linux输人子系统[‘]是对字符类型输入设备驱动实现方式的抽象,是对分散的、多种不同类别的输人设备进行统一处理的内核驱动模型。

输入子系统其高效、无Bug和可重用等优点。

本文对基于Linux输入子系统的触摸屏驱动进行深入的讨论。

1硬件平台S3C2440是三星公司推出的采用ARM920t内核的MCU,集成了丰富的外围设备,其中包括4线电阻式触摸屏控制器和8通道多路复用ADC a触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器构成,对应S3C2440平台的四线电阻触摸屏的外接电路和S3C2440芯片自带的A/D转换控制部分。

四线电阻触摸屏的外接电路控制上下两层导电层的通断情况以及如何取电压,取电压之后由S3C2440芯片中的A/D将模拟量转换成数字量。

S3C2440芯片的A/D转换器有8个输人通道,转换结果为lObit数字,转换过程在芯片内部自动实现,转换的结果从寄存器中取值,再进行一定的转后可直接得到触摸点的坐标。

S3C2440提供的ADC和触摸屏接口如图1所示,触摸屏直接与引脚XP,XM,YP和YM连接,对触摸屏两个导电层的通断通过P,XM,YP和YM4个引脚控制。

通过读写指定的特殊寄存器,S3C2440的触摸屏控制器将自动控制触摸屏接口打开或关闭,按指定操作模式完成触点数据的采集。

2输入子系统体系结构简介设备驱动程序在Linux内核中占很重要地位,设备驱动以内核模块方式实现,可动态加载和卸载。

Linux设备驱动的实现只需根据内核提供的一组相关数据结构和驱动接口标准,完成关键数据结构初始化和回调函数的编写。

TFTLCD驱动电路的设计

TFTLCD驱动电路的设计

TFT-LCD驱动电路的设计薄膜晶体管液晶显示器(TFT―LCD)具有重量轻、平板化、低功耗、无辐射、显示品质优良等特点,其应用领域正在逐步扩大,已经从音像制品、笔记本电脑等显示器发展到台式计算机、工程工作站(EWS)用监视器。

对液晶显示器的要求也正在向高分辨率,高彩色化发展。

由于CRT显示器和液晶屏具有不同的显示特性,两者的显示信号参数也不同,因此在计算机(或MCU)和液晶屏之间设计液晶显示器的驱动电路是必需的,其主要功能是通过调制输出到LCD电极上的电位信号、峰值、频率等参数来建立交流驱动电场。

本文实现了将VGA接口信号转换到模拟液晶屏上显示的驱动电路,采用ADI公司的高性能DSP芯片ADSP―21160来实现驱动电路的主要功能。

硬件电路设计AD9883A是高性能的三通道视频ADC可以同时实现对RGB三色信号的实时采样。

系统采用32位浮点芯片ADSP-21160来处理数据,能实时完成伽玛校正、时基校正,图像优化等处理,且满足了系统的各项性能需求。

ADSP-21160有6个独立的高速8位并行链路口,分别连接ADSP-21160前端的模数转换芯片AD9883A和后端的数模转换芯片ADV7125。

ADSP-21160具有超级哈佛结构,支持单指令多操作数(SIMD)模式,采用高效的汇编语言编程能实现对视频信号的实时处理,不会因为处理数据时间长而出现延迟。

系统硬件原理框图如图1所示。

系统采用不同的链路口完成输入和输出,可以避免采用总线可能产生的通道冲突。

模拟视频信号由AD9883A完成模数转换。

AD9883A 是个三通道的ADC,因此系统可以完成单色的视频信号处理,也可以完成彩色的视频信号处理。

采样所得视频数字信号经链路口输入到ADSP-21160,完成处理后由不同的链路口输出到ADV7125,完成数模转换。

ADV7125是三通道的DAC,同样也可以用于处理彩色信号。

输出视频信号到灰度电压产生电路,得到驱动液晶屏所需要的驱动电压。

基于嵌入式Linux的LCD背光调节及驱动的实现

基于嵌入式Linux的LCD背光调节及驱动的实现

基于嵌入式Linux的LCD背光调节及驱动的实现
 在手持式设备中,液晶显示屏的使用越来越广泛。

由于LCD自身是不能发光的,它需要一个强劲的光源来给它提供背光,以便清晰地显示信息。

这样的光源是非常耗电的,通常液晶显示屏的功耗常常占到系统总功耗的60%以上。

以群创的7寸屏为例,通常背光灯的功耗为2.5 W,而LCD的功耗只有0.825 W。

由此可见,背光光源的功耗在整个电源中的比重是相当高的。

如果系统在不用显示屏时,也全功率的运行,系统的电池能量将很快被耗光。

所以,调节LCD的背光源,降低系统在不用显示屏时的能耗是十分必要的工作。

另外,由于手持式设备工作环境的变化,也需要根据外界光线强度的变化,对背光的亮度做出相应的调节,以适合人眼观看的舒适度。

 基于上述2种原因,考虑到设备功耗的降低以及使用的便利性,本文在嵌入式Linux下,设计了一种使用S3C2440的定时器产生PWM(Pulse Width Modulation)信号,根据设备实际使用需要,和外界光线强度的变化用按键调节LCD背光亮度的解决方案。

 1 基于PWM的背光调节原理
 在中小尺寸液晶显示屏中,一般采用白光LED作为显示屏的背光光源。

PWM即脉宽调制,PWM调光就是利用人眼的视觉暂停原理,以一定的频率和占空比的方波来控制LED的导通。

LED正向电流在零电流到额定工作电
流之间来回切换,通过高速开关背光,周期循环地提供不同占空比的方波,实现亮度的调节。

只要导通时LED正向电流大小是恒定的,发出的白光就不会发生色偏,而且只要频率大干100Hz,人眼看到的将是连续的光源。

基于S3C6410平台的嵌入式Linux系统LCD驱动模块

基于S3C6410平台的嵌入式Linux系统LCD驱动模块
基于S3C6410平台的嵌入式Linux系统LCD驱动模块
摘 要: 以S3C6410处理器为核心,采用嵌入式Linux操作系统,通过帧缓冲设备的驱动方式,实现了TFT液晶显示器的驱动程序。经过测试字体的放大与旋转及图形的显示,证明该驱动程序稳定,具有很高的实用价值。关键词: 嵌入式Linห้องสมุดไป่ตู้x;帧缓冲;TFT驱动程序;Platform机制
由于Linux具有开放源码、易于移植、内核可裁剪、资源丰富、免费等优点,使它在嵌入式领域越来越流行。随着手持设备的与日俱增,人机交互界面向着更方便、更直观的方向发展。触摸屏的应用让数据的显示和输入结合为一体,使得人机交互界面更简单、友好,已经广泛应用于嵌入式系统当中。在实际工程中,LCD驱动与触摸驱动是分开的,所以本文只涉及LCD驱动。由于ARM核广泛地应用于嵌入式系统中,所以选用的是基于ARM1176JZF-S核的S3C6410 CPU,其频率可以达到667 MHz,对多媒体的处理速度很快。液晶显示器相对于传统的CRT有很多优点:轻薄、能耗低、辐射少等,市场的占有率也越来越大。LCD有多种类型,比如TN、STN、TFT、LTPS等[1]。TFT型LCD中,晶体管矩阵依显示信号开启或关闭液晶分子的电压,使液晶分子轴转向而成“亮”或“暗”的对比,避免了TN与STN依靠电场效应而造成响应时间长的缺点,而且播放动画或视频不会有STN的拖影现象[2]。背光灯的应用,使其在日光下也能显示图像,应用广泛。LTPS是TFT衍生的新一代技术,价格较贵,所以这里是关于TFT液晶显示器的驱动。1 设备参数及硬件连接1.1 TFT液晶显示屏参数 本文选用的是万鑫的4.3寸的TFT真彩屏,分辨率为480×272,数据格式采用24 bit RGB接口模式,其主要参数如表1所示,参数名后面跟的英文字符串表示在程序中使用的宏。

TFT_LCD驱动芯片内置电源电路IP核设计

TFT_LCD驱动芯片内置电源电路IP核设计

第28卷 第5期2007年5月半 导 体 学 报C HIN ES E J OU RNAL O F S EM ICOND U C TO RSVol.28 No.5May ,20073国家高技术研究发展计划(批准号:2005AA 1Z 1193),西安应用材料创新基金(批准号:XA 2AM 2200511)和西北工业大学研究生创业种子基金(批准号:Z 200648)资助项目通信作者.Email :weitc @nwp 2006211210收到,2006212218定稿Ζ2007中国电子学会TFT 2LCD 驱动芯片内置电源电路IP 核设计3魏廷存 林彦君 高 武 吕丽峰(西北工业大学航空微电子中心,西安 710072)摘要:设计了一种采用0125μm CMOS 低压/中压/高压混合电压工艺的TF T 2L CD 驱动芯片内置电源电路I P 核.该I P 模块包括低压降线性稳压电路、电荷泵升压/反压电路、V COM 驱动电路和V GO FF 驱动电路等,能够提供驱动芯片的系统工作电压和TF T 2L CD 的驱动电压.所产生的电压值可实现编程控制,具有启动时间快、工作稳定和较低的温度系数等特点.仿真与测试结果表明,在上电200ms 后能够生成稳定、正确的输出电压.电源电路模块的总静态功耗小于2m W.关键词:TF T 2L CD ;驱动芯片;电源I P 模块;L DO ;电荷泵EEACC :1205;1220中图分类号:TN 43 文献标识码:A 文章编号:025324177(2007)05208022081 引言薄膜晶体管液晶显示器(t hi n f il m t ra nsist or 2liquid crystal display ,TF T 2L CD )具有显示画质好,响应速度快,低电压、低功耗驱动以及适于显示动态图像等优点,已成为各种便携式移动终端的首选显示屏.驱动I C 作为驱动TF T 2L CD 显示屏的核心部件,在用于手机、PD A 等小型移动终端的中小屏幕显示驱动时,出于面积、成本和功耗的考虑,通常采用单片集成的办法(one 2chip solution ),即在一个芯片上集成Gate driver 和Source driver 、时序控制电路、电源电路以及显示S RA M 等[1~3].其中电源电路模块提供驱动I C 的系统工作电压和TF T 2L CD 的驱动电压,其特性直接影响着整个芯片的性能和显示的画面质量.对于中小屏幕TF T 2L CD ,系统工作电压和TF T 2L CD 的驱动电压的规格基本一致,为降低设计难度,提高芯片的可靠性,缩短上市时间(ti me 2t o 2ma r ket ),可以将电源模块做成通用性强、工艺移植性好的I P 核.另外,由于内置电源电路为数模混合电路,其I P 核的设计除了要具有通用性、工艺可移植性外,还要在面积和功耗等方面具有足够优越的性能指标.根据I P 应用分类,该I P 核可归为电源管理模块类[4].本文首先分析TF T 2L CD 驱动芯片的内置电源电路的总体功能和构成,然后介绍各模块的具体实现方案,同时分析模块的性能参数,最后给出仿真和测试结果.本文的设计结果已经成功应用于我们自主研发的手机用TF T 彩色液晶显示驱动芯片2“龙腾T 1”中,通过对工程样片的详细测试和TF T 2L CD 模组上的使用,证明此设计能够满足TF T 2L CD 驱动芯片的性能指标要求.2 电源电路模块的功能与结构2.1 TFT 2LCD 的驱动电压要求TF T 2L CD 模组的结构框图如图1所示.正常工作时,液晶像素单元需要Gate 电压,Source 电压以及Common 电压三个电压驱动.Gate 电压用于控制TF T 的通断,连接显示屏一行中所有TF T 的栅极;Source 电压对应每个像素单元上所加载的图像数据内容;Common 电压连接液晶像素单元的另外一个极板,它与Source 电压的差值为像素单元上所加的驱动电压,决定显示颜色的灰度.为了减小So urce 电压的幅度以及防止液晶老化,一般Com 2mon 电压都是周期性的变化值:即在V comH 和V comL 之间交替变化.为了改善显示画质,通常Gate driver 采用三阶驱动方式,即会输出3种不同的驱动电压:V goff H ,V goffL ,V GH ,以补偿由Common 电压变化带来的馈通电压(feed t hrough voltage ),来消除“闪烁”和“拖尾”现象[2].第5期魏廷存等: TFT 2L CD驱动芯片内置电源电路IP核设计图1 TF T 2L CD 模组的结构框图Fig.1 Block diagram of TFT 2L CD module2.2 电源电路模块的功能TF T 2L CD 驱动芯片内置电源电路模块的功能包括两个方面:即生成驱动TF T 2L CD 面板需要的驱动电压和整个IC 的工作电压.其中驱动电压包括V comH ,V comL ,V goff H ,V goffL 和V GH 等;工作电压包括所有数字电路和图像存储器(GRAM )的工作电压V CC ,模拟电路的电源电压V D H ,V G L ,V CL ,升压电路基准电压V CI1,以及Gamma 校正电路的基准电压V REG 1OU T 等.电源电路模块的电压生成关系如图2所示[5].由外部供给的数字电源V CC3通过调节生成V CC ;由外部供给的模拟电源V CI 通过调节产生V CI1,进一步升压产生V DH ,V GH ;V CI1经过反压生成V CL ;V D H 与V CI1之和经过反压生成V G L .这几个过程中产生的电压V DH ,V GH ,V G L ,V CL 分别作为模拟电路的中压、正高压、负高压以及负低压工作电源.调节V CI1分别产生V REG 1OU T 和V REG 2OU T 作为产生驱动电压V comH ,V comL 和V goff H ,V goffL 模块的基准电压,其中V REG 1OU T 又用作为Gamma 校正电路的基准电源电压.2.3 电源电路模块的结构本文设计的电源IP 模块实现了芯片中与电源相关的所有功能,其模块结构如图3所示.整个模块按功能分为4个子模块,分别为:(1)可调节的低压降线性稳压器(low dropout regulator ,LDO Regu 2lator );(2)升压倍数可调的电荷泵电路;(3)V com 电压产生电路;(4)V goff 电压产生电路.将该4种子模块分别讨论如下.(1)可调节的低压降线性稳压器.采用LDO 结构对外部电源V CC3,V CI 和由电荷泵产生的V D H ,V G L 进行调节.产生温度系数小,PSRR 电压高,如数字部分的电源V CC ,电荷泵电路的升压基准电压V CI1,V com 和V goff 驱动电路的基准电压V REG 1OU T 和V REG 2OU T .(2)升压倍数可调的电荷泵电路.本设计中采用开关电容方式(switched 2capacitor topology )的电荷泵[6],这种方式的电路实现简单,升压效率高,更重要的是该方法通过设置寄存器值就可以改变充电通路,能够灵活地调整升压倍数[7].这部分电路还包括(-1)倍反压电荷泵电路.(3)V com 电压产生电路.产生在V comH 和V comL 之间交替变化的V com 电压,用于驱动L CD 的Common 电极.在此设置寄存器VCM420,VDV420,可以根据需要调节V comH 与V comL 的大小.(4)V goff 电压产生电路.如前所述三阶驱动时Gate driver 会输出3种不同的电压V GH ,V goff H ,V goffL .显示屏的某行没有被选中时,所加的Gate 电压在V goff H ,V goffL 之间交替变化.该模块主要负责产生V goff H 和V goffL 电压,具体值的大小可通过寄存器VRL 〈4:0〉设置.308半 导 体 学 报第28卷图2 电压派生图Fig.2 Diagram for voltages generation relationship图3 电源IP核整体结构框图Fig.3 Block diagram of power supply IP core 408第5期魏廷存等: TFT 2L CD 驱动芯片内置电源电路IP 核设计 在此需要说明的是,TF T 2L CD 中的存储电容(C S )可采用C S on commo n 和C S on gate 两种走线方式.对于C S on common 结构,Gate driver 只能采用二阶驱动;而对于C S on gate 结构Gate driver 则需要三阶驱动.本文中的设计是基于三阶驱动的,采用不同的驱动方式,所需要的电源电路内部功能模块略有不同.实际应用时若采用二阶驱动,只需删除电源电路IP 核中的V goff 电压产生模块以及V REG 2OU T 产生电路,其余模块保持不变.3 电源电路IP 核的设计与实现3.1 可调节的低压降线性稳压器LDO 线性稳压电路由于具有低噪声、高PSRR 、快速瞬态响应和输出纹波小等优点,在各种模拟集成电路中得到广泛应用.低压降线性稳压电路的基本结构如图4所示.图4 LDO 线性稳压电路结构示意图Fig.4 Schematic of LDO regulator其动作原理如下:首先由带隙基准电路产生温度系数很小的基准电压V REF [8,9],作为误差放大器(error AM P )的基准输入电压,与反馈电压V F 进行比较,其输出电压用来调节调整管(pass transistor )的V ds 电压,以达到稳定输出电压的目的.通过调节电阻反馈网络中的可变电阻值改变V CC 的大小.由于V CC 给所有的数字电路和大容量GRAM 供电,所以要确保V CC 具有较强的电流负载能力(>2mA ).该模块所能达到的性能指标为:电源V CC3在210~412V 之间变化时,V CC 被稳定在11924~11926V 之间,温度从-50~125℃之间变化时,V REF 的变化只有214mV.V CI1调整电路与V CC 调整电路的区别仅在于调整输出电压幅度的方式不同.V CC 为一个确定的值,因而R 1与R 2的值在硅实现后不可更改,但是可以在版图设计时设置多余的电阻,根据需要接入到电路中进行调整.而V CI1作为升压电路的基准电压,一般采用寄存器控制可变电阻串的大小以调节输出电压的幅度.V REG 1OU T 与V REG 2OU T 电压调整电路结构与V CI1相同.分别通过寄存器V R H320,VRL320控制产生V REG 1OU T =3~5V ,V REG 2OU T =-16~-5V.3.2 升压倍数可调节电荷泵电路TF T 液晶屏上的TF T 开关所需要的开启电压范围为8~16V ,关闭电压范围为-9~-13V ,而芯片外加电压V CI =215~313V ,远远不能满足驱动电压的需求,需要进行升压或反压处理.电荷泵电路利用模拟电子开关控制电容的充、放电,将能量由输入端传给输出负载,可以实现对输入电压的整数倍升压或反压,同时具有升压效率高,易于单片集成等优点,广泛用于L CD 驱动IC 中.升压倍数可调的电荷泵电路结构如图5所示.振荡器(RC_OSC )产生的时钟,经分频器分频后,由时钟产生电路获得两相不交叠时钟(CL K11,图5 升压倍数可调的电荷泵电路结构Fig.5 Diagram of step 2up factor adjustable charge 2pump circuit508半 导 体 学 报第28卷CL K12,用于Step 2up1)和三相不交叠时钟(CL K21,CL K22,CL K23,用于Step 2up2),并连同寄存器控制信号经由逻辑控制电路生成开关动作的数字信号,寄存器位DC 〈2:0〉主要用来设置分频系数.电平移位电路(level shift )将此数字信号的电平移位到可以控制电荷泵电路中,模拟开关动作的模拟信号电平.升压倍数是通过改变寄存器位B T 〈2:0〉的值来调整的,这样可以根据具体需要来选择升压倍数,增加了IP 核的通用性.升压电路1(Step 2up1)对V CI1可进行2倍的升压,得到中压电源V DH (415~515V );然后通过升压电路2(Step 2up2)对V CI1进一步进行4~6倍升压,得到正高压电源V GH ,对V DH 与V CI1之和进行反压得到V G L ,对V CI1进行反压得到V CL .另外,两个寄存器位PON ,VCOM G 分别用来控制是否产生V G L 与V CL .本文中,升压电路2采用同时升压和反压的电荷泵结构,如图6所示.采用三相时钟CL K21,CL K22,CL K23控制大尺寸模拟开关,其中CL K21用于充电时的开关控制;CL K22用于升压时的开关控制;CL K23用于反压时的开关控制.在充电周期,开关2,3,8,9,13,14闭合,C 12,C 21,C 22被充电到V DH (2×V CI1);在升压周期,若开关6,12,17闭合,则得到V GH =3×V DH (6×V CI1);若开关6,12,16闭合,则得到V GH =5×V CI1;若开关6,12,14闭合,则得到V GH =4×V CI1.同理在反压周期,根据B T 〈2:0〉的设置可以实现V G L =-5×图6 Step 2up2拓扑结构Fig.6 Topology structure of step 2up2V CI1或V G L =-4×V CI1.3.3 V com 和V goff 电压产生电路V com 电压产生电路如图3所示.其动作原理如下:输入基准电压V REG 1OU T 经过V comH 调节电路(V comH adjust ment )产生V comH ,经输出buffer (V comH outp ut amplifier )输出增加驱动能力,最后产生V comH 电压.V comH 调节电路中,通过电阻网络对V REG 1OU T 分压得到一系列电压,分压比从014~110可调,然后通过开关网络选择后经buffer 输出,产生V comH .该模块中开关网络的控制信号由寄存器位VCM 〈4:0〉译码得到,另外由于对V comH 电压精度要求较高,模块中的运算放大器的低频增益要达到80dB ,off set 电压要小于2mV.V comA 调整电路(V comA adjust ment )结构与V comH的相同,对V REG 1OU T 的调整系数由寄存器VDV 〈4:0〉设置,放大比例为014~018,生成V comA (3~4V ).V comA 和V comH 输入V comL 调整电路(V comL adjust ment and outp ut amplifier ),进行减法运算,V comH -115×V comA ,得到V comL (V CL +015~110V ).驱动Common 电极的低电压可以为零电压,这种情况下为了降低功耗,可以设置寄存器位VCOM G 关闭V comA 调整电路和V comL 调整电路这两个产生V comL 的模块,另外由于V CL 完全用作V comL 调整电路的负电源,此时也通过VCOM G 控制关闭其输出.产生的V comH 和V comL 由控制电路生成的极性选择控制信号M 控制,产生交替输出的V COM 信号.V goff 电压产生电路用来产生V goff 的两个电压V goff H 和V goffL ,其产生过程同V com 类似.如图3所示,V goffL (-V G L +015~-5V )可以通过在V goffL 调整电路中对V REG 2OU T 做1~4倍反向比例放大生成.在V goff H (-V G L +4~-5V )调整电路中,寄存器位VCOM G 为高时V goff H =V goffL +115×V comA ;寄存器位VCOM G 为低时V comA 产生模块关闭,V goff H =V goffL +V comH .V goff H 和V goffL 要连接到L CD 的gate 电极上,因此要通过输出buffer 电路输出.最后要通过极性选择控制信号M 控制,选择输出V goff H 或V goffL .4 电路仿真与测试结果本文设计的电源电路IP 核采用0125μm CMOS 低压/中压/高压混合电压工艺实现,经过仿真和流片验证表明,该电源电路IP 核在芯片上电后的200ms 内可以形成稳定、正确的驱动电压.并且测试数据显示,整个电源电路IP 核的静态功耗小于2mW.下面给出几个重要的仿真与测试结果.608第5期魏廷存等: TFT2L CD驱动芯片内置电源电路IP核设计411 低压降线性稳压器的H SPICE仿真结果图7为低压降线性稳压器输出电压V CC随输入电压变化的情形,当V CC3在210~412V变化时V CC 稳定在11925V,误差范围仅为±2mV.对其中的带隙基准电路进行仿真,当温度从-50℃到125℃变化时,基准电压的输出范围为111962±010012V,温度系数为1317pp m/℃,可见其具有良好的温度特性.图7 V CC随V CC3变化情形Fig.7 Changes of V CC with V CC3412 升压/反压电荷泵H SPICE仿真结果图8给出了升压倍数可调的电荷泵电路的仿真结果.由图可知,系统启动后升压电路1和升压电路2开始工作,40ms后生成稳定的电压DDVD H (515V)和V GH(1215V);然后V G L和V CL开始产生,并在系统启动100ms后生成4个稳定的内部电源. V CL稳定在-3V,V G L稳定在-1215V.升压电路在动作时钟频率为40k Hz情况下不同负载电流时的升压效率见表1.表1 升压电路模块的升压效率Table1 Step2up output efficiency升压电路1负载电流/mA0.30.9 1.5 DDVD H98.5%97.3%96.4%升压电路2负载电流/mA0.20.50.8 V GH95.2%88.1%78.5%V G L94.9%87.8%80.5%V C L94.5%87.3%83.6%图8 升压倍数可调的电荷泵电路仿真波形Fig.8 Simulated output voltages waveform for charge2pump circuits413 V com和V goff的测试波形图9为V com和V goff的实测波形,Ch1(通道1)为V com输出,Ch3(通道3)为gate输出.正极性时输出V comH和V goff H;负极性时输出V comL和V goffL.V com正极性时为V comH,负极性时为V comL;行选中时gate输出为V GH,不选中时的正极性为V goff H,负极性为V goffL.414 使用“龙腾T1”驱动芯片的TFT2LCD测试模组 本文所设计的内置电源电路IP核已经成功地应用于我们自主研发的手机用TF T彩色液晶显示驱动控制电路芯片———“龙腾T1”中.图10为采用该芯片加工制作的手机用TF T2L CD测试模组,从显示效果来看能够产生清晰的、色彩鲜艳的高质量画面.708半 导 体 学 报第28卷图9 V com ,V goff 电压实测波形Fig.9 Measured voltage waveforms of V com and Vgoff图10 使用“龙腾T1”驱动芯片的TF T 2L CD 测试模组Fig.10 TFT 2L CD module using “Longtium T1”driv 2er IC5 结束语设计了一种TF T 2L CD 驱动芯片的内置电源电路IP 核.根据自顶向下的设计思想,完成了功能分析和模块电路实现,并对所设计电路进行了流片验证.该IP 核中各模块由于采用了可由寄存器控制的参数化设计,具有很好的工艺移植性和通用性,可方便地用于手机、PDA 等便携式产品的液晶显示驱动芯片中.参考文献[1] K im B S ,K o J S ,Lee W H.Low power 260K color TF T L CDdriver IC.ETRI Journal ,2003,25(5):288[2] Gao Wu ,Wei Tingcun ,Zhang Meng ,et al.Source driverblock analysis and design for TF T 2LCD driver IC used for mobile phone.Chinese Journal of Liquid Crystals and Dis 2plays ,2006,21(2):179(in Chinese )[高武,魏廷存,张萌,等.手机用TF T 2L CD source driver 电路模块研究与设计.液晶与显示,2006,21(2):179][3] Wei Tingcun ,Ding Xingbo ,Gao Deyuan.Design of output cir 2cuit for medium or small size TF T 2LCD driver IC.Chinese Journal of Semiconductors ,2006,27(12):2214(in Chinese )[魏廷存,丁行波,高德远.中小屏幕TF T 2LCD 驱动芯片的输出缓冲电路.半导体学报,2006,27(12):2214][4] Xia Yuwen.Modern design tools for electronics and t he re 2use of IP cores.Semiconductor Technology ,2001,26(11):17(in Chinese )[夏宇闻.现代电子设计与IP 核的重用.半导体技术,2001,26(11):17][5] Renesas.Specification of HD66789.2003:129[6] Starzyk J A ,J an Y W.A DC 2DC charge pump design based on voltage doublers.IEEE Trans Circuit s and Systems I ,2001,48(3):391[7] Yang Hong ,Tang Zhiyong ,Ling Zhihua ,et al.Design of V GA TF T 2LCD driving circuit s.Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays ,2001,16(1):52(in Chinese )[杨虹,唐智勇,凌志华,等.V GA TF T 2LCD 的驱动电路设计.液晶与显示,2001,16(1):52][8] Razavi B.Design of analog CMOS integrated circuit s.Xi ’an :Xi ’an Jiaotong University Press ,2003:312(in Chinese )[毕查德・拉扎维.模拟CMOS 集成电路设计.陈贵灿等译.西安:西安交通大学出版社,2003:312][9] Allen P E ,Holberg D R.CMOS analog circuit design.2nd ed.Beijing :Publishing House of Electronics Industry ,2002:153(in Chinese )[Allen P E ,Holberg D R.CMOS 模拟集成电路设计.北京:电子工业出版社,2002:153]808第5期魏廷存等: TFT 2L CD驱动芯片内置电源电路IP 核设计Design of a Built 2In Pow er Supply IP Core for TFT 2LCD Driver IC 3Wei Tingcun ,Lin Yanjun ,Gao Wu ,and L üLifeng(A viation Microelect ronics Center ,N ort hwestern Pol ytechnical Universit y ,X i ’an 710072,China )Abstract :A build -in p ower supply circuits I P core f or TF T 2L CD driver IC is designed using 0125μm CMOS L V/MV/HV hybrid voltage p rocess.It is comp osed by f our sub 2blocks such as L DO regulat ors ,cap acit or 2switched charge 2p ump circuits ,V COM and V goff driving buff er circuits.B ot h p ower supply voltages f or TF T 2L CD driver IC a nd driving voltages f or TF T 2L CDp a nel ca n be p rovided by t his I P core.The temp erature coefficients of voltages ge nerated by L DO regulat ors are less t ha n1317pp m/℃.A new t op ology of charge p ump w hich generates t he highest voltage V GH and t he lowest voltage V GL is p ro 2p osed ,a nd t he settling time of V GH a nd V GL is reduced t o less t ha n 100ms.The voltages ge nerated by V COM a nd V goff driving buff er circuits ca n be adjusted by p rogrammable register.All ge nerated voltages are wit h t heir stable values in 200ms w he n p ower is on.The static p ower dissip ation of t his I P core is less t han 2m W.K ey w ords :TF T 2L CD ;driver IC ;p ower supply I P core ;L DO ;charge 2p ump EEACC :1205;1220Article ID :025324177(2007)05208022083Project supp orted by t he National High Technology Research a nd Develop ment Progra m of China (N o.2005AA 1Z 1193),Xi ’a n 2AppliedMaterials Innovation Fund (N o.XA 2AM 2200511),a nd t he Graduate Starting Seed Fund of Nort hwester n Polytechnical U niversity(No.Z 200648)Corresp onding aut hor.Email :weitc @nwp  Received 10November 2006,revised ma nuscrip t received 18Dece mber 2006Ζ2007Chinese Institute of Elect ronics908。

嵌入式Linux下的LCD驱动程序设计与实现

嵌入式Linux下的LCD驱动程序设计与实现

嵌入式Linux下的LCD驱动程序设计与实现随着嵌入式Linux 的迅速发展,由于其没有昂贵的原创安全费,完全开放源代码,可裁减性与可移植性,因此是开发嵌入式产品的优秀操作系统平台。

设备驱动程序是Linux 内核的重要组成部分,运行在Linux 内核底层,在内核源代码中占较大比例,驱动程序开发逐渐成为嵌入式软件开发中一项重要工作。

应项目设计的需要完成了嵌入式Linux 下的LCD 驱动程序设计。

1 Linux 下设备驱动程序驱动程序从字面上可以理解为一类程序,这类程序的目的一般是驱动硬件正常工作,所以通常所说的驱动程序都是针对特定的硬件来编写的。

Linux 设备驱动程序是为特定的硬件提供给用户程序的一组标准化接口,它隐藏了设备工作的细节。

Linux 系统下驱动程序是运行在内核态的,是和内核连接在一起的程序。

如果运行在用户态的应用程序想控制硬件设备,必须通过驱动程序来控制。

Linux 系统的设备分为3 种类型,分别是字符设备、块设备和网络设备。

文中所涉及的LCD 驱动属于字符型设备驱动程序。

在对字符设备发出读、写请求时,实际的硬件I/O 一般就紧接着发生了。

Linux 系统访问设备就像访问文件一样,例如打开关闭设备系统调用open()和close()函数。

在Linux 内核中,字符设备使用struct file_operations 结构来定义设备的各种操作集合。

编写字符设备驱动程序,主要是实现str-uct file_operations 结构中的各个函数。

2 基于FFamebuffer 的LCD 驱动程序设计2.1 LCD 简介设计中采用的嵌入式微处理器是Samsung 公司的S3C2410,LCD 控制器主要用于传输显示数据和产生控制信号,用户只需通过读写一系列寄存器即可完成配置和显示控制,图1 是S3C2410 平台LCD 控制器的结构图。

其各个信号描述及功能如表1 所示。

嵌入式Linux的LCD驱动的设计与实现 精品

嵌入式Linux的LCD驱动的设计与实现LCD Driver based on Linux第一章概述Linux操作系统有许多优点,最重要的就是它的内部实行细节对所有人都是公开的。

以前,操作系统的代码仅仅掌握在少数程序员手里,但是Linux使我们只要具备必要的技术能力,就可以方便的验证、理解、修改、移植操作系统,或者其中的某一部分。

驱动程序在Linux内核中扮演着特殊的角色。

它们使某个特定硬件响应一个定义良好的内部编程接口,这些接口完全隐藏了设备的工作细节。

用户的操作通过一组标准化的调用执行,而这些调用独立于特定的驱动程序。

将这些调用映射到作用于实际硬件的设备特有操作上,是驱动程序的主要任务。

这些接口可以使驱动程序独立于内核的其他部分而建立,以模块的形式,在需要时动态的插入到内核中,在不需要时可以移出内核。

显示出了其良好的特性。

由于液晶显示器的大量需求,以及Linux操作系统众多的优点,因此,本题目的设计选择了以Linux作为嵌入式设备的操作系统,对于基于Linux的嵌入式LCD驱动,将会有很好的应用前景。

1.1本课题的研究意义LCD(液晶显示)模块满足了嵌入式系统日益提高的要求,它可以显示汉字、字符和图形,同时还具有低压、低功耗、体积小、重量轻和超薄等很多优点。

随着嵌入式系统的应用越来越广泛,功能也越来越强大,对系统中的人机界面的要求也越来越高,在应用需求的驱使下,许多工作在Linux下的图形界面软件包的开发和移植工作中都涉及到底层LCD驱动的开发问题。

因此在嵌入式系统中开发LCD驱动得以广泛运用随着高性能嵌入式处理器的普及和硬件成本的不断降低,尤其是Arm系列处理器的推出,嵌入式系统的功能也越来越强。

在多媒体应用的推动下,彩色LCD也越来越多地应用到了嵌入式系统中,如新一代掌上电脑(PDA)多采用TFT显示器件,支持彩色图形界面,图片显示和视频媒体播放。

掌上电脑(PDA)的操作系统有微软Window CE, PalmOS等。

嵌入式Linux下彩色LCD驱动的设计与实现

如何将新的应用程序添加到uCLinux下假设新应用程序名称为app,操作步骤如下:1.在uClinux-coldfire/user/目录下增加一个新的目录,并且将新的应用程序源代码复制到这个目录下。

该目录下Makefile文件的编写方式,可以参考其它已经有的用户程序,如tip下的Makefile,并作适当修改。

2.修改uClinux-coldfire/venders/config.in文件,在该文件合适的位置增加下面一句:bool 'app' CONFIG_USER_APP这样,在Make config时,uCLinux就会提示你是否需要编译这个新的应用程序。

3.修改uClinux-coldfire/user/Makefile文件,在该文件合适的位置增加下面一句:DIRS$(CONFIG_USER_APP) += app加上这句后,如果你在Make config时选择了这个新应用程序,则编译时就会编译这个新的应用程序。

4.修改uCLinux-coldfire/romfs.mk文件,在该文件合适的位置增加下面一句BIN$(CONFIG_USER_ APP) += $(USER)/app/app这里假设新添加的应用程序的可执行文件名称为app, 在user/app目录下。

加上这一句后,在最后编译成的可执行二进制影象中,root文件系统的/bin/目录下就会增加一个新的应用程序app。

如何设置目标系统的IP地址目标系统的IP地址是在出厂时是固定的,为192.168.1.42,要想改变目标系统的IP地址,例如改为192.168.2.34,有两种方法一、在目标系统上输入下列命令:/>ifconfig eth0 192.168.2.34 netmask 255.255.255.0 up/>route add -net 192.168.2.0 eth0这样就改变了目标系统的IP地址。

基于linux的嵌入式lcd驱动的设计毕业设计

哈尔滨工程大学毕业设计(论文)题目基于Linux的嵌入式LCD驱动设计学院通信与电子工程学院毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名:日期:指导教师签名:日期:使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名:日期:摘要嵌入式设备因其种类多,复杂多样的特点决定嵌入式设备必须研发自己的设备驱动程序,而设备驱动程序在嵌入式系统中占有很重要的地位。

为此,本文深入研究与设计了基于嵌入式Linux的LCD驱动程序。

以ARM9开发板作为目标机,采用VMware虚拟平台以及Windows和Linux操作系统相结合的软件开发平台,搭建了研究和设计所需的交叉编译环境。

深入研究了内存与I/O访问、并发控制等关键技术。

进而采用帧缓冲技术,研发了LCD驱动程序,实现了对LCD的显示控制以及与内核的烧写。

以显示5个不同的颜色的应用程序对其测试,结果表明,所设计开发的LCD驱动程序运行稳定颜色鲜艳饱满,满足用户色彩界面开发的需求,达到设计目标。

关键词:嵌入式;Linux;设备驱动;帧缓冲;LCDAbstractAbstractEmbedded devices because of its variety of complex and diverse characteristics of the decision to embedded devices must develop their own device drivers, device driver plays an important role in embedded systems. In this paper, in-depth study and design of embedded Linux-based LCD driver. ARM9 development board as the target machine, using a combination of VMware virtualization platform, as well as Windows and Linux operating systems software development platform to build a research and design the required cross-compiler environment. In-depth study of the key technologies of memory and I/O access, concurrency control and so on. And then using the frame buffer technology, research and development of the LCD driver,LCD display control, and kernel programming. To show the application of five different colors of their test results show that the design and development of LCD driver stable full of bright colors, to meet the needs of the user color interface development, and meet the design goals.Keyword s: Embedded; Linux; device driver; frame buffer; the LCD目录摘要 (II)Abstract ................................................................................................................................... I V第一章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 目前的发展现状及前景 (1)1.3 本文主要的研究意义 (2)1.4 本文的研究内容 (2)第2章系统设计综述 (4)2.1 操作系统的选择 (4)2.1.1 嵌入式系统的发展过程 (4)2.1.2 嵌入式的特点 (4)2.1.3 嵌入式程序的开发 (5)2.2 系统硬件的选择 (5)2.2.1 LCD液晶屏 (6)2.2.2 ARM9处理器 (7)2.2.3 S3C2440 处理器 (7)第3章创建嵌入式linux软件开发平台 (9)3.1 Linux系统 (9)3.2 Linux的发展过程 (9)3.3 Linux系统的优点 (10)3.4 基于ARM的嵌入式Linux交叉开发环境 (11)3.4.1 开发主机linux操作系统的安装 (11)3.4.2 开发主机基本服务及程序的安装、配置与使用 (11)3.4.3 Linux下模块操作命令简介 (11)3.4.4 建立交叉编译环境 (12)3.4.5 Makefile (13)第4章设备驱动程序关键技术介绍 (15)4.1 嵌入式Linux驱动程序 (15)4.1.1 设备驱动程序的作用 (15)4.2 Linux驱动程序关键技术 (15)4.2.1 内存与I/O端口 (15)4.2.2 并发控制 (17)第5章LCD驱动分析与实现 (19)5.1 LCD硬件原理 (19)5.1.1 LCD硬件需求与驱动控制分析 (19)5.1.2 S3C2440 CPU相关的GPIO介绍 (22)5.2 帧缓冲framebuffer (24)5.2.1 帧缓冲设备驱动结构 (24)5.2.3 Linux帧缓冲的关键数据结构 (25)5.3 LCD的关键数据结构 (28)5.4 LCD驱动程序设计 (29)5.4.1 创建设备 (29)5.4.2 注册设备驱动 (30)5.5 LCD驱动的测试程序 (31)结论 (33)参考文献 (34)附录1 (36)致谢 (64)第一章绪论1.1 概述现在的嵌入式开发始于微机时代的嵌入式应用的。

基于嵌入式Linux变压器监测终端LCD驱动程序的设计

基于嵌入式Linux变压器监测终端LCD驱动程序的设计赵江东;姚有峰;马小陆【摘要】The traditional CRT display is difficult to be applied to embedded equipment. In order to overcome the problem, the paper describes detailedly the design steps of the LCD driver according to the Framebuffer principle of Linux2.6 kernel. Final-ly, the LCD driver program is tested on the transformer terminal unit experimental platform. The experimental results show the kernel mechanism LCD driver can greatly improve the friendly interface design of the embedded system.% 针对传统的CRT显示器存在难以应用到嵌入式设备中的缺点,根据Linux2.6内核驱动程序接口Framebuffer的工作原理,详细阐述了LCD驱动程序的设计步骤。

最后针对配电变压器监测终端实验平台进行了LCD驱动程序的测试验证。

测试结果表明LCD驱动程序的内核机制极大地优化了嵌入式系统友好界面设计。

【期刊名称】《巢湖学院学报》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】6页(P103-108)【关键词】嵌入式Linux;帧缓存;配电监测终端;液晶显示器【作者】赵江东;姚有峰;马小陆【作者单位】皖西学院基础实验中心,安徽六安237012;皖西学院基础实验中心,安徽六安 237012;安徽工业大学电气信息学院,安徽马鞍山 243002【正文语种】中文【中图分类】TM764引言随着电力系统自动化的发展,用户对配电变压器监测终端系统的人机界面的要求也越来越高,显示器是主要的人机交互设备,但由于传统的CRT显示器体积过于庞大等缺点,难以应用到配电自动化的设备中[1]。

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