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液晶屏設(shè)計的好壞直接關(guān)系到智能手機(jī)的整體性能表現(xiàn),然而液晶顯示屏種類繁多,工程師需要針對各種顯示屏的時序匹配、電源要求以及控制器的不同特點進(jìn)行設(shè)計。本文介紹了PXA27x內(nèi)部集成LCD控制器的特點、驅(qū)動實現(xiàn)方法以及相關(guān)的電源設(shè)計,并提出了電磁兼容設(shè)計建議。

全球智能手機(jī)市場正處于高速增長時期,市場研究公司Gartner預(yù)測,隨著掌上電腦需求的下降,全球智能手機(jī)銷售量2004年將增長到1400萬部,增長率達(dá)140%,預(yù)期到2007年將大幅成長至4500萬。面對日益成長的智能手機(jī)市場,各家芯片廠商都相繼推出具有各自特色的芯片方案:如Freescale公司的處理器嵌入了多媒體加速技術(shù),支持MPEG4和；Intel PXA27x Bulverde處理器內(nèi)嵌MMX技術(shù)和SpeedStep省電技術(shù),支持MPEG4、MP3解碼和400萬像素的攝像。多媒體應(yīng)用也成為下一代手機(jī)一大亮點,在手機(jī)上看電影、看電視、玩游戲等是下一代手機(jī)的發(fā)展趨勢。

Intel PXA27x是一款具有較好多媒體應(yīng)用效果的處理器,利用該處理器甚至可以令最終用戶獲得在移動通訊設(shè)備上的3D游戲體驗。堪稱智能手機(jī)眼睛的LCD屏設(shè)計效果的好壞,無疑成為消費者選擇的最重要的因素之一。下面詳細(xì)介紹一下基于PXA27x 處理器的智能手機(jī)中LCD的設(shè)計與實現(xiàn)。

LCD屏設(shè)計

基于PXA27x 處理器的LCD硬件設(shè)計電路如圖所示,主要由三部分組成:LCD控制器、時序 IC LZ9FC22和液晶顯示屏LCD。

PXA27X處理器內(nèi)部集成了LCD控制器,支持多種LCD屏,代表性的如雙掃描無源陣列顯示器(DSTN-LCD)和薄膜晶體管有源陣列顯示器(TFT-LCD)。主要性能有:支持單或雙掃描顯示模式,內(nèi)嵌幀緩存,最多支持8位無源雙掃描顯示模式,支持最多18位像素的無內(nèi)嵌幀緩存的單屏顯示面板,支持最多24位像素的有內(nèi)嵌幀緩存的單屏顯示面板。

該控制器有三種顯示類型:

1. 無源彩色模式,支持16777216 (24位) 種彩色；

2. 有源彩色模式,支持16777216(24位)種彩色；

3. 無源黑白模式,支持256(8位)級灰度。

LCD控制器支持高達(dá)800×600像素的顯示屏。然而在幀存儲器中,由于存儲器的總線寬度、像素編碼數(shù)據(jù)的大小限制了能驅(qū)動的顯示屏幕大小。

幀和調(diào)色板的數(shù)據(jù)可存儲在內(nèi)嵌的SRAM或者外部存儲器中,LCD的DMA控制器一共有7個DMA通道,通過0-4這5個DMA通道可將幀和調(diào)色板的數(shù)據(jù)裝入16×64位的輸入FIFO(先入先出)中。通過內(nèi)部系統(tǒng)總線,利用DMA通道5可將放在外部幀存儲器或者內(nèi)嵌SRAM中的像素編碼數(shù)據(jù)存儲到相關(guān)的16×64位輸入FIFO。LCD控制器將其用作指針去索引一個4×24位寬的小調(diào)色板,并得到24位的像素彩色。DMA通道6用來傳輸命令數(shù)據(jù),將存放在外部存儲器或者LCD 面板內(nèi)部SRAM的幀頭部的命令數(shù)據(jù),傳輸并存儲在4×52位命令FIFO中。

根據(jù)所要連接的不同顯示屏類型,可將LCD控制器編程為相對應(yīng)工作模式:當(dāng)接黑白屏?xí)r,可配置成4、8位模式；接無源彩屏有8位和16位的工作模式；接有源彩屏?xí)r,控制器則可配置成12、16和18位的工作模式。

我們的LCD屏設(shè)計方案中選取了有源彩色模式,采用夏普公司的3.5寸TFT有源彩色液晶顯示器LQ035Q7DB02,采用16位工作模式,即RGB565。由于手持設(shè)備的液晶顯示屏種類繁多,各廠家的標(biāo)準(zhǔn)不一致使PXA27X的LCD控制器與夏普3.5寸屏在數(shù)據(jù)格式及顯示時序上無法匹配。因此,需要選用一種時序控制IC或者用CPLD,對不同數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)接口進(jìn)行映射。這里,我們時序控制IC采用LZ9FC22。

PXA27X LCD控制器由以下引腳組成:

1. LDD[15～0]:16位數(shù)據(jù)線,R、G、B色度信號的數(shù)據(jù)線分別為5位、5位和6位；

2. L_PCLK:點時鐘(Pixel clock),用于把每一點的數(shù)據(jù)送入移位寄存器,該時鐘最大可達(dá)52MHz；

3. L_LCLK:行時鐘,用于指示一行數(shù)據(jù)由移位寄存器到顯示驅(qū)動芯片傳輸完畢,并使行指針加1。在16位TFT方式下就是水平同步信號；

4. L_FCLK:幀時鐘,用于指示一幀圖像的開始,同時把行指針置于顯示屏的第一行。在16位TFT方式下就是垂直同步信號；

5. L_BIAS:在16位TFT方式下,輸出允許信號,用于指示數(shù)據(jù)信號在時鐘信號的同步下鎖存到引腳。

為了顯示一幀圖像,PXA27X LCD控制器首先在幀緩沖器中存入要顯示的圖像數(shù)據(jù),然后讓LCD控制器的DMA地址寄存器指向幀緩沖器的起始地址,讀出幀緩沖器中的數(shù)據(jù)到輸入FIFO隊列。由于在本設(shè)計中采用16位方式,無需對幀緩沖中的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼,所以LCD控制器不處理而直接把數(shù)據(jù)送到輸出FIFO,輸出FIFO再將數(shù)據(jù)通過引腳送到LZ9FC22以驅(qū)動液晶顯示。

LCD相關(guān)電路的電源設(shè)計

這款LCD設(shè)計牽涉到好幾個電源,有VSHD(+)、VSHA(+5)、VDD(+15V)和VEE(-10V),還有背光用的+。每個電壓都有一個容限范圍。各電壓范圍分別如下:

• +(3.0~3.6)；

• +5V(4.5~5.5)；

• +15V(14.5~15.5)；

• -10V(-10.5~-9.5)；

• +(~24)。

除背光用的+電壓外,其余電壓加電順序要么同時開關(guān),要么按開啟VSHD→VSHA→VEE→VDD和關(guān)閉VDD→VEE→VSHA→VSHD的順序執(zhí)行。本項目設(shè)計采用同時方式,采用凌特公司的LT1944-1可同時輸出VSHA(+5)、VDD(+15V)和VEE(-10V)三種電壓,也可用IC的控制管腳同時控制開啟或關(guān)斷。

電磁兼容性設(shè)計

設(shè)計中,要想保持LCD信號數(shù)據(jù)的完整性,保證LCD屏輸出圖像的質(zhì)量,適當(dāng)加一些保護(hù)器件是有必要的,同時PCB的布線布局也是一個因素。在布線時LCD的數(shù)據(jù)線(即RGB線)要盡量短,線與線之間的間距要足夠大,如至少保持一倍以上的線寬距離。在LCD數(shù)據(jù)線上加ESD/EMI保護(hù)器件較為簡單,這類器件很容易找到。

作者:馬濤

海威訊科技公司

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