基于嵌入式Linux的LCD背光調節(jié)及驅動的實現(xiàn)

摘要：為了減少手持式設備的功耗并滿足LCD背光調節(jié)的應用需求，在嵌入式Linux下，設計了一種用按鍵來調節(jié)輸出方波占空比以實現(xiàn)背光調節(jié)的解決方案。該方案采用S3C2440的定時器產生PWM信號，系統(tǒng)根據LCD使用情況和外界光線強度的變化，用傳入的按鍵觸發(fā)次數(shù)來控制定時器輸出PWM信號的占空比，通過軟件實現(xiàn)背光狀態(tài)的實時調節(jié)，并完成了背光驅動程序的設計。測試結果表明，該方法可以降低設備的功耗并能滿足背光調節(jié)的要求，具有良好的穩(wěn)定性及通用性。
關鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；PWM；按鍵；背光調節(jié)

0 引言
在手持式設備中，液晶顯示屏的使用越來越廣泛。由于LCD自身是不能發(fā)光的，它需要一個強勁的光源來給它提供背光，以便清晰地顯示信息。這樣的光源是非常耗電的，通常液晶顯示屏的功耗常常占到系統(tǒng)總功耗的60％以上。以群創(chuàng)的7寸屏為例，通常背光燈的功耗為2．5 W，而LCD的功耗只有0．825 W。由此可見，背光光源的功耗在整個電源中的比重是相當高的。如果系統(tǒng)在不用顯示屏時，也全功率的運行，系統(tǒng)的電池能量將很快被耗光。所以，調節(jié)LCD的背光源，降低系統(tǒng)在不用顯示屏時的能耗是十分必要的工作。另外，由于手持式設備工作環(huán)境的變化，也需要根據外界光線強度的變化，對背光的亮度做出相應的調節(jié)，以適合人眼觀看的舒適度。
基于上述2種原因，考慮到設備功耗的降低以及使用的便利性，本文在嵌入式Linux下，設計了一種使用S3C2440的定時器產生PWM(Pulse Width Modulation)信號，根據設備實際使用需要，和外界光線強度的變化用按鍵調節(jié)LCD背光亮度的解決方案。

1 基于PWM的背光調節(jié)原理
在中小尺寸液晶顯示屏中，一般采用白光LED作為顯示屏的背光光源。PWM即脈寬調制，PWM調光就是利用人眼的視覺暫停原理，以一定的頻率和占空比的方波來控制LED的導通。LED正向電流在零電流到額定工作電流之間來回切換，通過高速開關背光，周期循環(huán)地提供不同占空比的方波，實現(xiàn)亮度的調節(jié)。只要導通時LED正向電流大小是恒定的，發(fā)出的白光就不會發(fā)生色偏，而且只要頻率大干100Hz，人眼看到的將是連續(xù)的光源。

圖1是脈寬調制信號的波形。假設高電平代表打開背光，低電平代表關閉背光，背光打開和關閉時間的比例不同會得到不同占空比的方波。從輸出的波形來看，波的平均功率是不一樣的，這樣就得到了不同的亮度，實現(xiàn)了背光的調節(jié)。

2 背光調節(jié)的硬件實現(xiàn)方案
S3C2440是三星公司推出的一款基于ARM920T內核的16／32位RISC嵌入式微處理器。其內部有5個16位的定時器，其中前4個定時器(TOUT0～TOUT3)具有PWM功能，第5個定時器(TOUT4)是一個沒有輸出引腳的內部定時器，另外定時器TOUT0有一個死區(qū)發(fā)生器，通常用于大電流設備控制。
PWM信號可以用硬件產生，也可以由軟件產生。由于用軟件定時產生PWM信號外圍電路簡單，脈沖寬度精度高，控制靈活，所以本方案用S3C2440的定時器TOUT1，軟件定時產生PWM信號，通過改變TOUT1端口GPB1輸出脈沖信號占空比，控制背光的開關。