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TFT LCD

2018年04月17日 ⁄ 综合 ⁄ 共 3498字 ⁄ 字号 评论关闭

一、LCD分类
(1)STN
     Super Twisted Nematic,超扭曲向列,有CSTN和DSTN之分,是4中LCD屏中最低端的一种,仅有的优点是功耗低,响应时间约200ms.
(2)TFT
    Thin Film Transistor,薄膜晶体管.功耗稍高,响应时间约80ms.
(3)LTPS
    Low Temperature Polycrystalline Silicon,低温多晶硅.由TFT衍生的新一代产品,响应时间约12ms.由于这类液晶屏幕的制造需要高于制造传统TFT屏,目前仅有少数知名厂商能制造.
(4)OLED
    Organic Light Emitting Diode,有机发光二极管,可视角度非常大,功耗很低,是未来发展的主流.
二、LCD参数
(1)尺寸
    一般液晶屏使用对角线的长度表示屏幕的大小,单位是英寸.
(2)分辨率(Resolution)
    一幅图像被称作一帧(frame),每帧有若干行、列的像素数组成,常见的分辨率如下:
           320*240(QVGA)     640*480(VGA)      800*480(WVGA)
           800*600(SVGA)     1280*800(WXGA)
(3)PPI
    pixels per inch.在图像中,每英寸所包含的像素数,也是描述一个图片信息的重要属性.图像的ppi值越高,画面的细节就越丰富.常见的ppi值有72ppi、180ppi、300ppi.
(4)色深(色位)
    每个像素的颜色使用若干位的二进制数据来表示,单位是BPP(bit per pixel).常见色深有:
    <1>8BPP : 2^8=256色,每个像素颜色使用8bit二进制数表示,即一个像素点有256种颜色.但对与三种原色平均下来,每种原色只能使用不到3位的数据来表示,即每个原色最多不过8个级别,这不足以表示更丰富的色彩.为了解决该问题,需要调用调色板.每个像素对应的8位数据不再表示RGB三种原色,而它在调色板中的索引值.要显示某像素时,使用该索引值从调色板中取得RGB颜色.
    <2>16BPP : 2^16=65k色,称作伪彩色,每个像素颜色使用16bit二进制数表示,即一个像素点有65k种颜色.每个像素点的颜色使用两个字节来表示,这两个字节的数据格式又分为两种: 5:6:5、5:5:5:1,前者使用高5位表示红色,中间6位表示绿色,低5位表示蓝色;后者的高15位从高到低分成3个5位来表示红色、绿色、蓝色,最低位表示透明度.故5:5:5:1的数据格式又称作RGBA格式(A:Alpha,表示透明度).
    <3>24BPP : 2^24=16M色,称作真彩色,每个像素颜色使用24bit的二进制数表示,即一个像素点有16M种颜色.每个像素点的颜色使用三个字节来表示,每种原色使用8bit,LCD控制器通过VD[23:0]数据线发送给LCD.为了方便DMA传输,在内存中使用4个字节来表示一个像素,其中3个字节从高到低分别表示红、绿、蓝,剩余一个字节无效.是最低字节还是最高字节无效,这是可以选择的.  
  【attention】
      LCD一帧数据的字节数,或者说一幅图片的字节数=像素点数*色深
      如16BPP的320*240的LCD,其一帧数据的字节数=320*240*2=153600
(5)点位图
    点位图法是把一幅图像分成许许多多的像素,每个像素用若干个二进制位来指定该像素的颜色、亮度和属性.因此一幅图像由许许多多描述每个像素的数据组成,这些数据通常称为图像数据,而这些数据通常是作为一个文件来存储的,这种文件又称为图像文件.
(6)基色
    根据色彩学原理,现实世界上的任何颜色可由红绿蓝三种颜色的不同强度混合而成,这三种颜色称为基色或原色.
(7)灰度级
    灰度也可认为是亮度,特指每种基色的发光亮度.将基色的发光亮度按强度大小划分,就是灰度级.显示屏能产生的灰度级越高,显示的颜色就越多,但造价也更高.例如:
        4级(=2^2)灰度的基色,每种基色使用2bit来表示,能显示的颜色为(2^2)*(2^2)*(2^2)=64种
      16级(=2^4)灰度的基色,每种基色使用4bit来表示,能显示的颜色为(2^4)*(2^4)*(2^4)=4096种
    256级(=2^8)灰度的基色,每种基色使用8bit来表示,能显示的颜色为(2^8)*(2^8)*(2^8)=16777216种
     可以根据颜色的浓烈程度将三原色都分成256个级别(0-255),则可以使用255级的红色、255级的蓝色、255级的绿色组合成白色;可以使用0级的红色、0级的蓝色、0级的绿色组合成黑色.
三、TFT_LCD接口
             信号名称                 描述                               解释
              VSYNC           帧(垂直)同步信号        表示一帧(屏)数据的开始
              HSYNC           行(水平)同步信号        表示一行数据的开始
              HCLK             像素时钟信号              表示正在传输一个像素的数据
              VD[23:0]       数据信号                    数据信号,最高可达16M色
              LEND             行结束信号                 表示一行数据的结束
              VM(VDEN)      数据有效信号             在数据有效周期内,该信号置1
              PWREN          电源开关信号             电源开关信号
四、TFT_LCD时序图
   
时序图中上半部是以行为单位的扫描图.

     (1)VSYNC信号有效时,表示一帧数据的开始.

     (2)VSPW表示VSYNC信号的脉冲宽度为(VSPW+1)个HSYNC信号周期.即(VSPW+1)行的数据无效.

     (3)还要再经过(VBPD+1)个HSYNC信号周期,有效的行数据才出现.因此,在VSYNC信号有效之后,总共还要经过(VSPW+1+VBPD+1) 个无效的行,然后第一个有效的行才出现(VDEN信号置位时,才是有效数据,否则视为无效数据).

     (4)随后连续发出(LINEVAL+1)行的有效数据.

     (5)最后是(VFPD+1)个无效的行.最终完整的一帧结束,紧接着是下一帧数据了.即下一个VSYNC信号. 

时序图中下半部是以每行中的像素为单位的扫描图.

     (1)HSYNC信号有效时,表示一行数据的开始.

     (2)HSPW表示HSYNC信号的脉冲宽度为(HSPW+1)个VCLK信号周期.即这(HSPW+1)个像素数据无效.

     (3)还要再经过(HBPD+1)个VCLK信号周期,有效的像素数据才出现.因此,在HSYNC信号有效之后,总共还要经过(HSPW+1+HBPD+1)个无效的像素,然后第一个有效的像素才出现(VDEN信号置位时,才是有效像素,否则视为无效像素).

     (4)随后连续发出(HOZVAL+1)行的有效数据.

     (5)最后是(HFPD+1)个无效的像素.最终完整的一行结束,紧接着是下一行数据了.即下一个HSYNC信号.

【attention】

      通过TFT_LCD时序图可知,在工作中的显示器上,在四周看到黑色的边框.上方的黑框是因为当发出VSYNC信号时,需要经过若干行之后第一行数据才有效.下方的黑框是因为显示完所有行的数据时,VSYNC信号还没有发出,此时数据已无效.左边的黑框是因为当发出HSYNC信号时,需要经过若干像素之后第一列数据才有效.右边的黑框是因为显示完一行的数据时,显示器还没有扫描到最右边(HSYNC信号还没有发出),这时数据已经无效.注意,显示器只会根据VSYNC、HSYNC信号来取得、显示数据,并不理会该数据是否有效,何时发出有效数据则由显卡决定.

      VSYNC信号出现的频率表示1s内能显示多少帧图像,称作垂直频率或场频率,这就是常说的显示器的频率.HSYNC信号出现的频率称作水平频率.

      有效数据的行数、列数,即分辨率,它与VSYNC、HSYNC信号之间的距离可以设置,这些工作由显卡来完成.

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