一、實驗原理

上一章已經(jīng)解釋的很清楚了，如何將所要運行的user_bin程序定位到DRAM中，這一章要進行重定位到DRAM后運行LCD程序，實際上一章中BL2中程序可以不用改動，直接重寫我們的USER目錄下的程序即可，將USER目錄下的LED燈閃爍程序用LCD程序替換就行，最后編譯出的程序名字也叫user_bin.bin即可，這樣也可以用上一章中的fast_fuse.sh進行燒寫到SD卡運行。

1、LCD控制器

Exynos4412的LCD控制器可以通過編程支持不同LCD屏的要求，例如行和列像素數(shù)，數(shù)據(jù)總線寬度，接口時序和刷新頻率等。LCD控制器的主要作用，是將定位在系統(tǒng)存儲器中的顯示緩沖區(qū)中的LCD圖像數(shù)據(jù)傳送到外部LCD驅(qū)動器，并產(chǎn)生必要的控制信號，例如RGB_VSYNC,RGB_HSYNC, RGB_VCLK等。

圖8-1、Exynos4412 LCD控制器框圖

如上圖8-1所示，在Exynos4412規(guī)格書中截圖，LCD控制器的構(gòu)成主要由VSFR,VDMA,VPRCS , VTIME和視頻時鐘產(chǎn)生器幾個模塊組成：

（1）、VSFR由121個可編程控制器組，一套gammaLUT寄存器組（包括64個寄存器），一套i80命令寄存器組（包括12個寄存器）和5塊256*32調(diào)色板存儲器組成，主要用于對lcd控制器進行配置。

（2）、VDMA是LCD專用的DMA傳輸通道，可以自動從系統(tǒng)總線上獲取視頻數(shù)據(jù)傳送到VPRCS，無需CPU干涉。

（3）、VPRCS收到數(shù)據(jù)后組成特定的格式（如16bpp或24bpp），然后通過數(shù)據(jù)接口（RGB_VD, VEN_VD, V656_VD or SYS_VD）傳送到外部LCD屏上。

（4）、VTIME模塊由可編程邏輯組成，負責(zé)不同lcd驅(qū)動器的接口時序控制需求。VTIME模塊產(chǎn)生 RGB_VSYNC, RGB_HSYNC, RGB_VCLK, RGB_VDEN,VEN_VSYNC等信號。

Exynos4412的LCD主要特性：

（1）、支持4種接口類型：RGB/i80/ITU601(656)/YTU444

（2）、支持單色、4級灰度、16級灰度、256色的調(diào)色板顯示模式

（3）、支持64K和16M色非調(diào)色板顯示模式

（4）、支持多種規(guī)格和分辨率的LCD

（5）、虛擬屏幕最大可達16MB

（6）、5個256*32位調(diào)色板內(nèi)存

（7）、支持透明疊加

2、接口信號

LCD的FIMD顯示控制器全部信號定義如下表8-1所示

表8-1、LCD接口信號表

其中主要的RGB接口信號：

（1）、LCD_HSYNC:行同步信號，表示一行數(shù)據(jù)的開始，LCD控制器在整個水平線（整行）數(shù)據(jù)移入LCD驅(qū)動器后，插入一個LCD_HSYNC信號；

（2）、LCD_VSYNC: 幀同步信號，表示一幀數(shù)據(jù)的開始，LCD控制器在一個完整幀顯示完成后立即插入一個LCD_VSYNC信號，開始新一幀的顯示；VSYNC信號出現(xiàn)的頻率表示一秒鐘內(nèi)能顯示多少幀圖像，稱為“顯示器的頻率”

（3）、LCD_VCLK：像素時鐘信號，表示正在傳輸一個像素的數(shù)據(jù)；

（4）、LCD_VDEN:數(shù)據(jù)使能信號；

（5）、 LCD_VD[23:0]: LCD像素數(shù)據(jù)輸出端口

3、RGB信號的時序

如下圖8-2是LCD的RGB接口工作時序圖，圖中各時鐘延時參數(shù)的含義如下，這些配置可以在所使用的LCD規(guī)格書中查取：

（1）、相關(guān)參數(shù)說明

VBPD(vertical back porch)：表示在一幀圖像開始時，垂直同步信號以后的無效的行數(shù)。

VFBD(vertical front porch)：表示在一幀圖像結(jié)束后，垂直同步信號以前的無效的行數(shù)。VSPW(vertical sync pulse width)：表示垂直同步脈沖的寬度，用行數(shù)計算。

HBPD(horizontal back porch)：表示從水平同步信號開始到一行的有效數(shù)據(jù)開始之間的VCLK的個數(shù)。

HFPD(horizontal front porth)：表示一行的有效數(shù)據(jù)結(jié)束到下一個水平同步信號開始之間的VCLK的個數(shù)。

HSPW(horizontal sync pulse width)：表示水平同步信號的寬度，用VCLK計算。

（2）、幀的傳輸過程

VSYNC信號有效時，表示一幀數(shù)據(jù)的開始，信號寬度為（VSPW +1）個HSYNC信號周期，即（VSPW +1）個無效行；

VSYNC信號脈沖之后，總共還要經(jīng)過（VBPD+ 1）個HSYNC信號周期，有效的行數(shù)據(jù)才出現(xiàn)； 所以，在VSYNC信號有效之后，還要經(jīng)過（VSPW +1  + VBPD + 1）個無效的行；

隨即發(fā)出（LINEVAL+ 1）行的有效數(shù)據(jù)；

最后是（VFPD + 1）個無效的行。

（3）、行中像素數(shù)據(jù)的傳輸過程

HSYNC信號有效時，表示一行數(shù)據(jù)的開始，信號寬度為（HSPW+ 1）個VCLK信號周期，即（HSPW +1）個無效像素；

HSYNC信號脈沖之后，還要經(jīng)過（HBPD +1）個VCLK信號周期，有效的像素數(shù)據(jù)才出現(xiàn)；

隨后發(fā)出（HOZVAL+1）個像素的有效數(shù)據(jù)；

最后是（HFPD +1）個無效的像素。

（4）、將VSYNC、HSYNC、VCLK等信號的時間參數(shù)設(shè)置好之后，并將幀內(nèi)存的地址告訴LCD控制器，它即可自動地發(fā)起DMA傳輸從幀內(nèi)存中得到圖像數(shù)據(jù)，最終在上述信號的控制下RGB數(shù)據(jù)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線VD[23:0]上。用戶只需要把要顯示的圖像數(shù)據(jù)寫入幀內(nèi)存中。

其實現(xiàn)實的圖像有像素點組成行、行組成場、場組成動畫、動畫疊加也就是3D的出現(xiàn)，也就是我們所說的“點動成線、線動成面、面動成體”。

圖8-2、LCD的RGB工作時序圖

4、LCD的硬件接口

圖8-3、LCD的部分硬件電路圖

5、16M（24BPP）色的顯示模式

由于我的Tiny4412所用屏幕是S07，是24bit(A888)顯示模式，即用24位的數(shù)據(jù)來表示一個像素的顏色，每種顏色使用8位。 LCD控制器從內(nèi)存中獲得某個像素的24為顏色值后，直接通過VD[23:0]數(shù)據(jù)線發(fā)送給LCD；在內(nèi)存中，使用4個字節(jié)（32位）來表示一個像素，其中的3個字節(jié)從高到低分別表示紅、綠、藍，剩余的1個字節(jié)無效；

以上內(nèi)容是我從以前調(diào)試uboot中LCD顯示查閱到的資料整合，其主要來自于網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)上還有各種介紹LCD的相交資料，有興趣的朋友可以自己深究，也可以參考我即將整理的UBOOT相關(guān)文檔。

二、程序說明

下面對程序進行簡要說明，這時我只對USER目錄下的程序?qū)崿F(xiàn)過程進行必要說明，其他相關(guān)細節(jié)，請自行對照手冊來分析程序，這一章的程序我也進行必要的注釋，

首先來看一下Makefile和sdram.lds start.S幾個文件

1、USER/Makefile sdram.lds start.S

上面三個程序的說明請參考上一章，其主要作用就是將user_bin.bin中的而start.s鏈接地址設(shè)置為0X43E00000讓程序重定們DRAM中時，就執(zhí)行這個程序，而start.s唯一做的事就是跳轉(zhuǎn)到main.c中的main函數(shù)執(zhí)行。

2、USER/main.c

Mian函數(shù)很清楚，一開始調(diào)用lcd_init();然后調(diào)用lcd_clear_screen(0x000000)清屏，接著畫一個十字，再畫了幾條水平線和一條垂直線，最后讓LDE燈一直閃爍。

3、USER/LCD.C

首先需要說明的一點時，這個程序我參考了網(wǎng)上很多人關(guān)于S5PV210的寫法，但或多或少總存在一些問題，最后在FriendlyARM的BBS的論壇上一個ID號為“趙遠遠”提供的lcd_chinese_char程序，這個程序初始化流程可以很好的工作。所以，這個程序里的初始化部分主要取自于此！

lcd_init()

3.1、寄存器設(shè)置方法

如下面兩句話所示：

#define LCDBLK_CFG (*(volatile unsigned int *)0x10010210)

LCDBLK_CFG = a;

語句中0x10010210是寄存器LCDBLK_CFG的地址，(volatileunsigned int *)0x10010210是將此0x10010210值強制轉(zhuǎn)換成一個指向unsigned int的指針，volatile作用是防止編譯器優(yōu)化，再在外面加一個*就是取0x10010210地址處的值了，所以用LCDBLK_CFG就可改寫0x10010210處的數(shù)據(jù)，

下面來按著LCD的初始化順序進行說明。

3.2、定義IO引腳功能為RGB接口。

由上圖8-3所示，所用的GPIO口分別是GPIO的F口的0/1/2/3四組，查看手冊可知要想將其設(shè)置為LCD的RGB接口，只需要將其設(shè)置為2即可。同時將其IO口設(shè)置成為內(nèi)部上拉，且將其驅(qū)動能力設(shè)置為最強代碼如下：

GPF0CON = 0x22222222;                                    

GPF1CON = 0x22222222;

GPF2CON = 0x22222222;

GPF3CON = 0x00222222;

// Set pull-up,down disable

GPF0PUD = 0x0000FFFF;

GPF1PUD = 0x0000FFFF;

GPF2PUD = 0x0000FFFF;

GPF3PUD = 0x00000FFF;

//MAX drive strength---------//

GPF0DRV = 0x0000FFFF;

GPF1DRV = 0x0000FFFF;

GPF2DRV = 0x0000FFFF;

GPF3DRV = 0x00000FFF;

3.3、接著設(shè)置LCD相關(guān)時鐘寄存器

這一步主要設(shè)置選擇LCD時鐘輸入源為MPLL，且不對其進行分頻，同時設(shè)置LCDBLK_CFG使其使用FIMD接口，且設(shè)置LCDBLK_CFG2使其PWM輸出使能，其實，LCDBLK_CFG2可以不用設(shè)置。

3.4、清除Fram Buffer處的數(shù)據(jù)

這里調(diào)用一個Memset()函數(shù)，對地址0x54000000處，0X200000大小的DRAM進行初始化為統(tǒng)一值，一開始我設(shè)置為，后來為了調(diào)試，我將其設(shè)置為0xff00，即可以顯示為綠色。

3.5、設(shè)置VIDCONx,設(shè)置接口類型，時鐘分頻，極性以及使能LCD控制器等

A、VIDCON0參考數(shù)據(jù)手冊，這一個寄存器主要設(shè)置接口類型和時鐘分頻，這里僅僅設(shè)置了其時鐘分頻值。參考S07的手冊，找到時像素時鐘。由于我們的MPLL為800MHZ，所以這里設(shè)置值，根據(jù)手冊進行計算，要得到33.3MHZ左右的像素時鐘，所以寄存器第6~13bit設(shè)置為23.其他都保持為0即可。

代碼如下：

VIDCON0 = (23 << 6);

此代碼中也給出了如下代碼風(fēng)格的寫法，后面很多寄存器配置我也均寫好相類似風(fēng)格的代碼，但我要遺憾的說一聲，這種風(fēng)格的寫法且總不能執(zhí)行成功，LCD像是初始化成功，但且不能將圖形給畫出，這在此比對代碼比對了很久，也沒有找出原由來，所以這里代碼中可運行的部分是受高手唾棄的一種寫作風(fēng)格，同時也給出了另一種寫作風(fēng)格的代碼，希望細心的網(wǎng)友能發(fā)現(xiàn)其中那里我設(shè)置有差別，而讓后一種風(fēng)格的代碼能正常運行。

// #define EXYNOS_VIDCON0_CLKVAL_F(x)                       (((x) & 0xff) << 6)

//VIDCON0 = EXYNOS_VIDCON0_CLKVAL_F(23);  //not use this method ,it does not work???

B、VIDCON1主要設(shè)置像表時鐘信號一直存在，且高電平有效，而IHSYNC=1，極性反轉(zhuǎn)IVSYNC=1，極性反轉(zhuǎn)，這是由于S07的時序圖中VSYNC和HSYNC都是低脈沖有效，而Exynos4412芯片手冊時序圖，如上圖8-2所示：VSYNC和HSYNC都是高脈沖有效，所以需要反轉(zhuǎn)。

C、VIDTCONx用來設(shè)置時序和長寬等參數(shù)，這里就主要設(shè)置VBPD(vertical back porch)、 VFBD(vertical frontporch)、VSPW(vertical sync pulse width)、HBPD(horizontal backporch)、 HFPD(horizontal sync pulse width)等參數(shù)，參數(shù)的意義前面已有簡要說明，這里簡單用圖片的方式說明如何取值。

如下圖8.4所示是VIDTCON0取值過程，VIDTCON0設(shè)置幀同步時序。

圖8-4、VIDTCON0寄存器取值參考圖

VBPDE與RGB接口無關(guān)，不用關(guān)心，所以其代碼設(shè)置如下：

VIDTCON0 = (22 << 16) | (21 << 8) | (0);

如下圖8.5所示是VIDTCON1取值過程，VIDTCON1設(shè)置像素同步時序。

圖8-5、VIDTCON1寄存器取值參考圖

VFPDE與RGB接口無關(guān)，不用關(guān)心，所以其代碼設(shè)置如下：

VIDTCON1 = (45 << 16) | (209 << 8) | (0);

如下圖8-6所示，為寄存器VIDTCON2設(shè)置取值要點：

圖8-6、VIDTCON2寄存器取值參考圖

VIDTCON2 = (479 << 11) | 799;

D、設(shè)置WINCON0寄存器，即設(shè)置數(shù)據(jù)格式。

Exynos4412的LCD控制器有overlay功能，它支持5個window。這里只使用window0，設(shè)置其代碼RGB模式為24bit(A888)且使能window0，其相關(guān)的代碼設(shè)置如下：

WINCON0 = (11 << 2) | 1;

E、設(shè)置VID0SD0A/B/C，即設(shè)置Window0的坐標(biāo)系。

相關(guān)代碼如下：

VIDOSD0A = 0;

VIDOSD0B = (799 << 11) | 479;

VIDOSD0C = 480 * 800;

F、配置VIDW00ADD0B0和VIDW00ADD1B0，設(shè)置framebuffer的地址；

相關(guān)代碼如下：

VIDW00ADD0B0 = LCD_VIDEO_ADDR;

VIDW00ADD1B0 = LCD_VIDEO_ADDR + VIDOSD0C * 4;

G、配置SHADOWCON和WINCHMAP2、選擇使能DMA通道0。由于我們使用的是Window0，所以需要使能DMA通道0；

相關(guān)代碼如下：

SHADOWCON |= 1;

WINCHMAP2 &= ~(7 << 16);

WINCHMAP2 |= 1 << 16;

WINCHMAP2 &= ~7;

WINCHMAP2 |= 1;

H、最后設(shè)置VIDCON0低兩位使能LCD，代碼如下：

VIDCON0 |= 3;

我們不需要使用很強大的功能，所有只需設(shè)置這幾個寄存器即可。

lcd_draw_pixel()

經(jīng)過lcd_init()初始化LCD控制器之后，我們就可以在LCD上描繪圖形了，代碼里的所有繪制圖形的函數(shù)都是基于lcd_draw_pixel()這個函數(shù)，它的作用是在LCD上描繪一個點，通過描繪一個個的點最終會可以組成圖形了。在LCD上描點的本質(zhì)就是往Frame Buffer中寫入顏色值而已。LCD控制器自己會去讀所定義的Frame Buffer內(nèi)存位置處讀取數(shù)據(jù)，然后輸出到LCD。

lcd_draw_pixel()這個函數(shù)以及后面幾個畫水平線、垂直線和十字的函數(shù)我完成COPY了《Linux平臺下Mini210S裸機程序開發(fā)指南》里的代碼，下面我們僅僅COPY說明一下此函數(shù)，其代碼如下：

void lcd_draw_pixel(int row, int col, intcolor)

{

unsigned long * pixel = (unsigned long *)LCD_VIDEO_ADDR;

*(pixel + row * COL + col) = color;

}

其中LCD_VIDEO_ADDR = 0x54000000，即framebuffer的基地址，這個值只要是DRAM中，一塊可分配16M大小的DRAM的一個地址即可。row和col用來決定偏移，color是顏色值，只要在framebuffer中對應(yīng)的地址處寫入顏色值就可以在LCD上描繪出該點。

后面其他函數(shù)很簡單，這里就不費時間做過多說明。

三、完整的燒寫過程

已將SD卡插入電腦，假設(shè)linux識別了SD卡，其識別號為sdb。執(zhí)行下面命令：

# chmod 777 –R 7_sdram_LCD

# cd 7_sdram_LCD

# make

# ./ fast_fuse /dev/sdb

四、上電實驗

將sd卡插入Tiny4412中，選擇sd卡啟動，和電腦能過串口0連接好，打開一個串口調(diào)試助手，然后上電，可以看到以下現(xiàn)象：

串口助手中會顯示一些信息，LCD初始化完成后，LCD屏幕首先會顯示一整幅的綠色背景。 一兩秒鐘后，會顯示Mian()函數(shù)中所畫的幾條橫線和一條豎線以及一個十字，板上的LED燈會一直閃爍。

前面說過，這一章中留有一點問題，就是兩種寫法，同樣的設(shè)置，為什么第二種代碼風(fēng)格卻不能運行，我自己用人眼對比了好多次，也沒有發(fā)現(xiàn)代碼那里有問題，沒辦法人眼排查，只能試著將串口重新初始化，然后打印出相關(guān)信息，找出原因吧。