lcd時序解疑

資料來源：lcd時序解疑


這裡主要是針對嵌入式開發常用的TFT-LCD系統作一些淺顯的分析，討論了大家在學習LCD時最容易混淆的一個地方，若有講的不對的地方那個，還請指正。
1. TFT-LCD系統的構成主要由三部分構成：TFT-LCD控制器、TFT-LCD驅動器和TFT-LCD屏。TFT-LCD控制器一般是集成在MCU中的，比如S3C2410的LCD控制器；而TFT-LCD驅動器和TFT-LCD屏一般就構成了我們常說的TFT液晶模塊，注意液晶和液晶模塊的區別，記得大學的嵌入式老師經常說：「你們一定要說買液晶模塊，而不要說買液晶，免得別人說你外行」。TFT液晶模塊除了這兩個部分外，還有背光電路和FPC接口等。如下圖。 TFT-LCD驅動器一般是由專用芯片構成的。常見的有ILI9325、NT39115等。這些芯片的主要是接收MCU的LCD控制器傳過來的RGB數據，根據這些RGB值，然後控制液晶點陣顯示相應的內容。那有人會問了，直接把RGB送給液晶不行嗎，為什麼要LCD驅動芯片呢？這是因為，要顯示一個像素單元，需要三個液晶點，分別來代表RGB三原色，而這三個液晶點，需要接三根source driver線和一根gate driver線，才能完成對這個像素單元的顯示控制，所以，對於一塊240*320像素的液晶，需要720根source driver線和320根gate driver線，而一般的MCU的所有接口加起來也超不過500個，所以，必須用專用LCD驅動芯片。


2. 從CRT掃瞄說起電視在顯示圖像的時候，把一幀分成了兩場來顯示，一個場由幀中的奇數行組成，叫做奇場；另一個場由幀中的偶數行組成，叫做偶場。之所以要這樣做，主要是因為在CRT顯像管上每秒鐘顯示25幀圖像時，人眼感覺到連續性還是不太好，而且還有明顯的閃爍，一幀分成兩場後，場頻為50Hz，圖像更加連續一些。當然還有一些別的原因，與電路設計方面有關。而掃完一場後，回到開始處從新掃瞄的過程叫做回掃，也即場消隱（field blanking）。同樣的也有行消隱（line blanking）。見下圖。這方面的詳細資料可以參考Video Electronics Standards Association發佈的Monitor Timing Standard標準文檔。圖中顯示是：Blanking = Front Porch + Sync + Back Porch。即，消隱時間 = 同步前沿 + 同步時間 + 同步後沿，而現在的LCD顯示器為了兼容這種場掃瞄模式，也採用消隱的做法。不同的是以前的CRT顯示一幀畫面，分兩場掃瞄，而現在的LCD顯示一幀只需要掃瞄一次。所以，以前的說法是行場（line、field），現在的說法是線幀（Horizontal、vertical）。也就是說以前是場消隱，現在是幀消隱。上面講的時序仍然是LCD驅動器對LCD屏的控制時序，還不是LCD控制器的時序。


3.LCD控制器時序我們都知道，一般的TFT-LCD的顯示刷新頻率是60Hz，也就是每秒鐘顯示60幀畫面。而我們視頻播放幀率是23~30fps，我們大概不會利用LCD控制器每秒送60幀圖像的RGB信息給LCD吧，一般是每秒鐘送20~30幀的RGB信息給LCD，讓其顯示。其實，我們是通過LCD控制器把RGB數據送給LCD驅動器，LCD驅動器就把它放到緩存中，然後以60fps的速度送給LCD屏顯示。可能有人會問，視頻幀率有多大，LCD就顯示多快，不行嗎？不行，由於液晶分子有一種特性，就是不能夠一直固定在某一個電壓不變，不然時間久了，液晶分子就遭到了破壞。所以要以一定的頻率（通常是60Hz）不停的刷新LCD屏，然後在幀消隱的時間裡，變換顯示電壓極性，達到保護液晶的目的。對於PAL制式的CRT顯示器，幀頻是25Hz，場頻是50Hz，這時，視頻幀率和顯示器刷新率是相同的。而我們在嵌入式當中使用TFT-LCD顯示器，視頻幀率一般是不等於顯示器幀率的。所以，LCD控制器時序和LCD驅動器時序（LCD顯示掃瞄時序）雖然表示方法大體相同，但有實質上的區別，LCD控制器時序控制著視頻幀率；LCD驅動器時序控制著顯示器刷新率。這是大家在學習LCD的時候最容易混淆的地方。下面以S3C2410的TFT-LCD控制器說明一下。見下圖。其中VSYNC是幀同步信號，VSYNC每發出1個脈衝，都意味著新的1屏視頻資料開始發送。而HSYNC為線同步信號，每個HSYNC脈衝都表明新的1掃瞄線視頻資料開始發送。而VDEN則用來標明視頻資料的有效，VCLK是用來鎖存視頻資料的像數時鐘。並且在幀同步以及線同步的頭尾都必須留有消隱時間，例如對於VSYNC來說消隱時間是（VSPW+1）+（VBPD+1）+ （VFPD+1）；HSYNC亦類同。其中： VSPW：Vertical sync pulse width，也就是VSYNC處於高電平時的線的數目 VFPD：Vertical front porch delay VBPD：Vertical back porch delay HSPW：Hertical sync pulse width，也就是HSYNC處於高電平時的VCLK的數目 HFPD：Hertical front porch delay HBPD：Hertical back porch delay