1. 引言
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是三星公司推出的16/32位RISC微处理器，采用ARM920t的内核，0.13 μm的CMOS标准宏单元和存储器单元，其最高工作频率为400 MHz。具有功耗低、性能高、全静态设计等优点。实现了MMU、AMBA BUS和Harvard高速缓冲体系结构。这一结构具有独立的16KB指令Cache和16KB数据Cache，且每个都是由具有8字长的行组成，并提供了一套完整的通用系统外设，从而减少整体系统成本和无需配置额外的组件[1] [2] 。
随着技术的进步，LCD作为显示器件在各种嵌入式系统中得到越来越广泛的应用。LCD不仅能为人机界面提供高质量的画面显示，而且能提供更直观、方便的交互性输入。LQ084V3DG01是Sharp公司生产的8.4''透射式彩色有源矩阵液晶显示模块，其接口为TTL电平，采用33脚软性PCB封装，分辨率为640 × 480 [3] 。
本文介绍了S
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LCD控制器和LQ084V3DG01的接口时序和逻辑要求，着重研究了S
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与LQ084V3DG01的硬件接口电路和各种寄存器的设置，完成了字符、清屏、图像显示灯程序的编写。软件采用C语言编写，具有较强的可移植性。运行结果表明，系统工作稳定，显示效果良好。
2. 系统硬件设计
2.1. 接口电路设计
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对于片内的各个部件采用了独立的电源供给方式：内核采用1.3 V供电；I/O单元采用3.3 V供电；存储单元采用3.3V供电[4] [5] 。LQ084V3DG01供电电压也为3.3 V，因此S
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的I/O口可以直接和LQ084V3DG01相连，有效简化了硬件系统的设计。LQ084V3DG01共有32路信号与S
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相连，其中18路数据信号(红、绿、蓝各6路)，4路控制信号，其余为电源和地，具体硬件电路如图1所示。
2.2. S
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LCD控制器
S
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处理器内置了LCD控制器，其功能能将显示在LCD上的数据从系统内部的数据缓冲区通过逻辑单元传送到外部的LCD驱动器中。支持每像素1位、2位、4位和8位带有调色板的TFT LCD和每像素16位与24位的无调色板真彩色显示[6] [7] 。
LCD控制器主要由REGBANK、LCDCDMA两大部分组成，用于产生必要的控制信号和传输数据信号。REGBANK有17个可编程寄存器组和256 × 16的调色板存储器，用来设定LCD控制器。LCDCDMA是一个专用的DMA (Direct Memory Access)，自动从帧存储器传输视频数据到LCD控制器，视频数据可以不经CPU处理直接显示在屏上。TIMEGEN由可编程逻辑器件组成，产生VSYNC、HSYNC、VCLK、VDEN信号等，以支持不同的LCD驱动器接口时序和速率[8] [9] 。框图如图2
Figure 1. Interface of S
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to LQ084V3DG01
图1. S
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与LQ084V3DG01接口电路
所示。
2.3. TFT LCD接口时序
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有两种访问LQ084V3DG01的方式：直接访问方式和间接访问方式。由于S
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相对于液晶模块控制器为高速器件，直接访问方式可能会因为时序上不匹配而无法正常运行，因此接口设计采用间接控制方式，即模拟液晶模块时序的方式与其通讯[10] 。
LQ084V3DG01采用18位数字RGB接口，该接口是为TFT LCD模组提供高品质显示而设计的，可以高速、低功耗地完成各种静态和动态图像显示。VSYNC、HSYNC、VCLK、VDEN为控制信号，用于帧、行、像素的数据传输[11] 。LQ084V3DG01液晶模块RGB接口时序示意图如图3所示。
3. 系统软件设计
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的软件设计是在ADS (ARM Developer Suite)开发工具下进行的。ADS由命令行开发工具、ARM实时库、GUI开发环境、实用程序和支持软件组成[12] 。用户可以为ARM系列的RISC处理器编写和调试自己的开发应用程序。
Figure 2. Block diagram of S
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LCD controller
图2. S
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LCD控制器框图
Figure 3. Timing diagram of RGB interface
图3. RGB接口示意图
3.1. LCD参数设置
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的LCD控制寄存器主要有：LCDCON1~5。LCDCON1对LCD的类型、数据位数、是否需要VDEN输出及VCLK进行设置；LCDCON2对VBPD、VFPD、VSPW进行设置；LCDCON3及LCDCON4对HBPD、HFPD、HSPW进行设置；LCDCON5对VCLK、HSYNC、VSYNC的极性进行设置[13] 。以下为初始化程序部分源代码：
为了保证程序的可移植性，在编写程序时对相关参数用符号常量表示，这样如果需要更换LCD，只需修改符号常量的值即可。
3.2. 液晶清屏程序
系统开机、翻页、复位时，液晶屏要进行清屏，清屏是进行字符、图像显示等工作的前提。清屏程序框图如图4所示。
Figure 4. Flow chart of screen clearing program
图4. 清屏程序流程图
液晶屏分辨率为640 × 480，程序中定义为：
4. 显示效果
系统在设计完硬件接口和软件驱动后，还要配合相应的显示程序才能将需要的信息显示在屏幕上，如各种颜色的汉字、英文、数字及图像等。字符的显示程序与清屏程序编程思路基本相同，不再累述，显示效果如图5所示。
图像显示涉及分辨率变换，系统选用的LQ084V3DG01分辨率为640 × 480，而数字图像分辨率通常较高，为了能显示整幅图像，只能对输入的数字图像进行重抽样，必要时将图像边缘裁减掉[14] ，显示效果如图6所示。
5. 结束语
采用RGB接口的TFT LCD与高性能的32位S
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构成了显示系统。根据设计的硬件接口电路，针对TFT LCD的接口时序和显示要求，完成了软件的编写、编译和加载。本系统已应用到实际工程中，达到了显示稳定、色彩丰富、人机界面友好的显示效果。
基金项目
吉林省青年科研基金(No: 20150520102JH)。