news 2026/4/21 17:46:26

LCD驱动开发:行场扫描与时序

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张小明

前端开发工程师

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文章封面图
LCD驱动开发:行场扫描与时序

一、基本显示原理

分辨率与像素
分辨率:800 × 480,表示屏幕由 800 列 × 480 行的像素点组成。
每个像素点由 红(R)、绿(G)、蓝(B) 三个子像素构成,通常采用 RGB888 格式(每通道 8 位),共 24 位颜色深度。

二、接口通信方式

i.MX6ULL 通过 eLCDIF(Enhanced LCD Interface) 控制器与 LCD 屏幕进行通信,采用 单工并行同步传输方式:

信号类型数量功能说明
数据线 (data)24 根传输 RGB 数据(8r+8g+8b),即每个像素 24 位
控制线4 根包括 DE、HSYNC、VSYNC、PCLK
地址总线32 位用于 DMA 地址映射(可选)
片选/控制总线1 根 (nRST)复位或使能控制

三、核心时许信号

LCD 的刷新过程依赖于精确的时钟和同步信号。

1.PCLK(Pixel Clock,像素时钟)
  • 是整个系统的基准时钟;
  • 每个 PCLK 周期传输一位数据;
2.DE(Data Enable,数据有效)
  • 表示当前数据是否有效;
  • 在 HSYNC 和 VSYNC 有效期间,DE 为高电平时,数据才被采样;
3.HSYNC(Horizontal Sync,水平同步)
  • 控制每一行的开始;
  • 低电平有效(负脉冲),持续时间固定;
  • 用于同步行扫描。
4.VSYNC(Vertical Sync,垂直同步)
  • 控制每一帧的开始;
  • 低电平有效,周期长;
  • 用于同步场扫描。

四、核心机制

1.行扫描(Horizontal Scan)

工作原理:
  • 制器从左到右输出一行像素数据;
  • 每个 PCLK 周期传输一个像素;
  • 行结束时发出 HSYNC 脉冲,准备下一行。
参数含义
HSPW水平同步脉宽40
HBP水平后沿88
HFP水平前沿48
总行周期HBP + 800 + HFP + HSPW976 像素

2.场扫描

工作原理:
  • 在完成全部 480 行后,发出 VSYNC 脉冲,标志一帧结束;
  • 控制帧与帧之间的切换,决定刷新率(如 60Hz)。
参数含义
VSPW垂直同步脉宽3
VBP垂直后沿32
VFP垂直前沿13
总场周期VBP + 480 + VFP + VSPW528 行
行场时序图

五、LCD代码实现

1. 引脚配置(lcd_pad_init())
将 GPIO 复用为 eLCDIF 功能,配置 24 根 RGB 数据线及 HSYNC/VSYNC/DE/PCLK 控制信号。
设置背光控制引脚为输出高电平,并配置高速电气特性(如驱动强度和压摆率)。

void lcd_pad_init(void) { //复用功能 IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA00_LCDIF_DATA00, 0); ... IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_CLK_LCDIF_CLK, 0); IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_HSYNC_LCDIF_HSYNC, 0); IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_VSYNC_LCDIF_VSYNC, 0); IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_ENABLE_LCDIF_ENABLE, 0); IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO1_IO08_GPIO1_IO08, 0); //电气特性 IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA00_LCDIF_DATA00, 0xB9); ... IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_CLK_LCDIF_CLK, 0xB9); IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_HSYNC_LCDIF_HSYNC, 0xB9); IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_VSYNC_LCDIF_VSYNC, 0xB9); IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_ENABLE_LCDIF_ENABLE, 0xB9); IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_GPIO1_IO08_GPIO1_IO08, 0xB9); //将背光引脚输出高电平 GPIO1->GDIR |= (1 << 8); GPIO1->DR |= (1 << 8); }

2.时钟配置(lcd_clk_init())
启用 PLL5(VIDEO PLL)作为 LCD 像素时钟源,并通过分频器生成目标 PCLK(如 ~33 MHz)。
配置时钟选择寄存器,将 LCDIF 时钟路径切换至 PLL5 输出。

void lcd_clk_init(void) { //1. PLL5 output frequency = Fref(24M) * (DIV_SELECT(D(31)) + NUM(0)/DENOM(1)) CCM_ANALOG->PLL_VIDEO_NUM = 0; CCM_ANALOG->PLL_VIDEO_DENOM = 1; unsigned int t = CCM_ANALOG->PLL_VIDEO; t &= ~(3 << 19); t |= (2 << 19); t &= ~(0x7F << 0); t |= (31 << 0); CCM_ANALOG->PLL_VIDEO = t; CCM_ANALOG->PLL_VIDEO |= (1 << 13); //使能PLL5 CCM_ANALOG->MISC2 &= ~(3 << 30); //CCM_ANALOG_MISC2n[VIDEO_DIV] t = CCM->CSCDR2; //t &= ~(7 << 15); t |= (2 << 15); //CSCDR2[LCDIF1_PRE_CLK_SEL] t &= ~(7 << 12); t |= (3 << 12); //CSCDR2[LCDIF1_PRED t &= ~(7 << 9); //CSCDR2[LCDIF1_CLK_SEL] CCM->CSCDR2 = t; CCM->CBCMR &= ~(7 << 23); //CBCMR[LCDIF1_PODF] CCM->CBCMR |= (5 << 23); }

3. LCD 控制器配置(lcd_init())
填充分辨率与时序参数(HSPW/HBP/HFP/VSPW/VBP/VFP),并写入 eLCDIF 寄存器。
设置帧缓冲地址(CUR_BUF/NEXT_BUF),启用控制器并启动显示输出。

void lcd_init(void) { //IOMUXC lcd_pad_init(); //模块复位 reset_lcd(); //clock PLL5 ->31M lcd_clk_init(); delay_ms(50); lcd_dev.width = 800; lcd_dev.height = 480; lcd_dev.pix_size = 4; lcd_dev.hspw = 48; lcd_dev.hbp = 88; lcd_dev.hfp = 40; lcd_dev.vspw = 3; lcd_dev.vbp = 32; lcd_dev.vfp = 13; lcd_dev.frame_addr = _FRAME_RAM_ADDRESS; lcd_dev.fore_color = 0x00FF0000; lcd_dev.back_color = 0xFFFFFFFF; LCDIF->CTRL |= (1 << 19) | (1 << 17) | (3 << 10) | (3 << 8) | (1 << 5); LCDIF->CTRL1 &= ~(0xF << 16); LCDIF->CTRL1 |= (0x7 << 16); LCDIF->TRANSFER_COUNT = (lcd_dev.height << 16) | (lcd_dev.width << 0); LCDIF->CUR_BUF = lcd_dev.frame_addr; LCDIF->NEXT_BUF = lcd_dev.frame_addr; LCDIF->VDCTRL0 = (1 << 28) | (1 << 24) | (1 << 21) | (1 << 20) | (lcd_dev.vspw << 0); LCDIF->VDCTRL1 = lcd_dev.height + lcd_dev.vspw + lcd_dev.vbp + lcd_dev.vfp; LCDIF->VDCTRL2 = (lcd_dev.hspw << 18) | (lcd_dev.width + lcd_dev.hspw + lcd_dev.hbp + lcd_dev.hfp); LCDIF->VDCTRL3 = ((lcd_dev.hspw + lcd_dev.hbp) << 16) | ((lcd_dev.vspw + lcd_dev.vbp) << 0); LCDIF->VDCTRL4 = (1 << 18) | (lcd_dev.width << 0); LCDIF->CTRL |= (1 << 0); //run delay_ms(50); screen_clear(0xFFFFFFFF); }
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