一種基于ARM9的彩色TFT－LCD模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

1 引 言

　　TFT-LCD因其厚度薄且畫面質(zhì)量?jī)?yōu)異，可以實(shí)現(xiàn)信息的高速度、高亮度及高對(duì)比度顯示，已廣泛應(yīng)用于圖像顯示系統(tǒng)中。雖然TFT-LCD具有良好的顯示性能，但TFT-LCD的驅(qū)動(dòng)信號(hào)非常復(fù)雜，同時(shí)外圍的控制單元需要處理的數(shù)據(jù)量非常大，以一個(gè)分辨率為640×480的彩色TFT-LCD為例，顯示一幅彩色圖像就需要處理900kbyte的數(shù)據(jù)量，這對(duì)于傳統(tǒng)的單片機(jī)等處理器顯得無(wú)能為力。由于圖像數(shù)據(jù)量大，目前圖像大都采用壓縮后再存儲(chǔ)，其中JPEG (Joint PhotographicExperts Group)格式的壓縮圖像應(yīng)用最為廣泛。

　　為了解決圖像等大容量數(shù)據(jù)在TFT-LCD顯示屏上的應(yīng)用，本文提出了一種基于ARM9處理器S3C2440X的彩色液晶顯示模塊。模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)字符及彩色RGB格式圖像的顯示，同時(shí)還可以顯示JPEG格式的圖像。由于液晶顯示屏只能接收RGB格式的圖像數(shù)據(jù)，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)JPEG格式的圖像顯示，必須對(duì)壓縮圖像進(jìn)行解壓縮，JPEG格式圖像的解碼功能在ARM9處理器上實(shí)現(xiàn)。本文提出的方法簡(jiǎn)化了彩色TFT-LCD圖像顯示的設(shè)計(jì)難度，同時(shí)為JPEG格式的解碼及液晶顯示提供了一種實(shí)現(xiàn)方法。液晶顯示模塊可以方便地與外接系統(tǒng)接口，實(shí)現(xiàn)圖像顯示模塊的功能。

　　2 模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析

　　模塊硬件包括4個(gè)部分：ARM9S3C2440X處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、液晶顯示模塊及RS232串口通信模塊。模塊中使用了兩種非易失性閃存NAND Flash和NOR Flash。考慮到NOR Flash具有芯片內(nèi)執(zhí)行及可靠性高的特點(diǎn)，使用它來(lái)存儲(chǔ)ARM9處理器運(yùn)行的程序代碼;存儲(chǔ)容量大且高單元密度的NAND Flash用來(lái)存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)，作為圖像庫(kù)及字符庫(kù)的存儲(chǔ)單元。SDRAM 作為外擴(kuò)存儲(chǔ)器使用。TFT-LCD LQ080V3DG01作為模塊的顯示屏使用。與其他外部模塊通信采用RS232串口方式。

　　模塊實(shí)現(xiàn)的主要功能有：JPEG 格式圖像的解碼;支持24bit彩色RGB圖像數(shù)據(jù)及JPEG兩種格式圖像的顯示;字符的顯示;數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量為64Mbyte，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像庫(kù)及字符庫(kù)的更新;可以設(shè)置不同的串口波特率。模塊功能框圖如圖1所示。

圖1 模塊功能框圖。

　　2.1 ARM9嵌入式處理器S3C2440X

　　S3C2440X是一款基于ARM920T 內(nèi)核、主頻最高達(dá)400MHz、適用于嵌入式應(yīng)用的RISC處理器。它支持可配置的8，16，32bit數(shù)據(jù)總線寬度。在存儲(chǔ)器接口方面，最多可以擴(kuò)展6個(gè)通道的ROM 或RAM 存儲(chǔ)器，以及2 個(gè)通道的SDRAM，同時(shí)它還支持NAND Flash、NORFlash存儲(chǔ)器擴(kuò)展。

　　它內(nèi)部的ARM920T 內(nèi)核具有高速微控制器總線(AMBA BUS)結(jié)構(gòu)及哈佛結(jié)構(gòu)的高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)，高速緩沖分別是16kbyte程序及16kbyte數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，使其具有良好的高速性能[3];具有豐富的外圍設(shè)備，包括LCD控制器、UART、USB、SD 及SPI等接口，可以滿足不同的設(shè)計(jì)要求。

　　2.1.1 LCD控制器

　　S3C2440X內(nèi)部LCD控制器接口支持STNLCD及TFT-LCD的無(wú)縫連接，它支持單色、調(diào)色板彩色及24bit真彩色的顯示。根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，通過(guò)程序編程可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的LCD分辨率，數(shù)據(jù)格式及幀頻等設(shè)置，從而滿足各種類型的LCD模塊。S3C2440XLCD控制器用來(lái)傳輸視頻數(shù)據(jù)VD [23：0]，同時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)VSYNC、HSYNC、VDEN及LEND，時(shí)序圖如圖1所示。實(shí)現(xiàn)LCD 控制器功能的關(guān)鍵是根據(jù)LCD時(shí)序的要求，合理配置控制器寄存器。

圖2 TFT-LCD時(shí)序圖。