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可能很多人都知道：HSYNC是行同步信息，VSYNC是列同步信號。
同步？行？列？
什麼鬼東西嘛，請說些小白能聽懂的話。
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下面分享100ASK_IMX6ULL裸機文檔第15章LCD編程之100ASK_IMX6ULL硬件原理
內容包括
1.1 LCD硬件工作原理簡介
1.2 RGB接口的LCD硬件連接信號
1.3 TFT材質液晶屏接口簡介(7寸1024600TN-RGB)
1.3.1 LCD關鍵特性
1.3.2 行時序
1.3.3 列時序
1.3.4 DE模式
1.3.5 RGB數據的存放形式
下面分別羅列。
1.1 LCD硬件工作原理簡介
假設上圖是一個LCD屏幕，屏幕中一個一個密密麻麻的黑點稱之爲像素點，每一行有若干個點，試想下有一個電子槍，電子槍位於某一個像素點的背後，然後向這個像素髮射紅，綠，藍三種原色，這三種顏色按不同的比例組合成任意一種顏色。電子槍在像素點的背後，一邊移動一邊發出各種顏色的光，電子槍從左往右移動，到右邊邊緣之後就跳到下一行的行首，繼續從左往右移動，如此往復，一直移動到屏幕右下角的像素點，最後就跳回原點。
問題1：電子槍如何移動？
答： 有一條像素時鐘信號線（DCLK），連接屏幕，每來一個像素時鐘信號（DCLK），電子槍就移動一個像素。
問題2：電子槍打出的顏色該如何確定？
答：有三組紅，綠，藍信號線（RGB），連接屏幕，由這三組信號線（RGB）傳遞顏色
問題3：電子槍移動到LCD屏幕右邊邊緣時，如何得知需要跳到下一行的行首？
答：有一條水平同步信號線（HSYNC），連接屏幕，當接收到水平同步信號（HSYNC），電子槍就跳到下一行的最左邊
問題4：電子槍如何得知需要跳到原點？
答：有一條垂直同步信號線（VSYNC），連接屏幕，當接收到垂直同步信號線（VSYNC），電子槍就由屏幕右下腳跳到左上角（原點）
問題5：電子槍如何得知三組信號線（RGB）確定的顏色就是它是需要的呢？
答：有一條RGB數據使能信號線（DE），連接屏幕，當接收到數據使能信號線（DE），電子槍就知道這時由這三組信號線（RGB）確定的顏色是有效的，可以發射到該像素點。
下圖是開發板，LCD控制器，LCD屏幕的框圖
之前提到的像素時鐘（DCLK）， 三組紅，綠，藍信號線（RGB），水平同步信號線（HSYNC），垂直同步信號線（VSYNC），RGB數據使能信號線（DE）都是從LCD控制器發出的，只要開發板支持LCD顯示，它肯定就會有一個LCD控制器。
問題6：RGB三組信號線上的數據從何而來？
上圖是RGB數據來源框圖，內存中劃出一部分區域，這塊區域被稱爲Framebuffer。在Framebuffer裏面我們會構造好每一個顏色所對應的像素。Framebuffer中的值會被LCD控制器讀出來，通過RGB三組線傳給電子槍，電子槍再把它轉換成紅綠藍三種顏色打到屏幕上。在屏幕上的每一個像素，在Frambuffer裏面都有一個對應存儲空間，裏面存有屏幕上對應像素的顏色。
LCD控制器會周而復始的從Framebuffer中取出一個個像素的顏色值，發給電子槍，同時需要和DCLK，VSYNC，HSYNC，DE這些信號配合好。
1.2 RGB接口的LCD硬件連接信號
本次實驗編程的屏幕屬於RGB接口的顯示屏，RGB接口的顯示屏至少具備以下信號：
① 像素時鐘信號(DCLK)
用於同步LCD上的DE，VS，HS，RGB信號線。
② RGB數據信號（R[0:7] ,G[0:7],B[0:7]）
三組信號線組成，分別代表R(紅色)，G(綠色)，B（藍色），這三組信號中的每一組都會有8根信號，三組共同組成24根線來控制顏色數據。
有些LCD只需要16位顏色(RGB565)，可以只使用8條紅色數據線中的高5位，其餘3位懸空；只使用8條綠色數據線中的高6位，其餘2位懸空；只使用8條藍色數據線中的高5位，其餘3位懸空。
③ RGB數據使能信號（DE）
RGB接口的 LCD 有兩種驅動模式：DE 模式和 HV 模式。
在HV模式下，需要用到HS與VS來控制刷新。比如對於分辨率爲1024x600RGB的LCD，LCD控制器發出HS信號後，就會發出1024個DCLK，在每個DCLK上傳輸像素數據；當發出600個HS信號後，就會發出一個VS信號。
在DE模式下，需要用到DE信號來控制刷新，比如對於分辨率爲1024x600RGB的LCD，LCD控制器發出DE信號後，就要發出1024個DCLK，在每個DCLK上傳輸像素數據；當發出600個DE信號，刷新完一幀數據後，又從第1行開始掃描。
編寫LCD程序時，一般都會兼容兩種模式，所以程序中會設置這3個信號：數據使能信號（DE）,垂直同步信號（HS）,水平同步信號（VS）。
④ 水平同步信號
電路中常用HS或HSYNC表示，詳細說明下一小節會說明。
⑤ 垂直同步信號（幀同步或場同步）
電路中常用VS或VSYNC表示，相信說明下一小節會說明。
⑥ LCD背光電源控制信號
所謂背光，就是在LCD顯示屏的背部有很多的燈珠，用它們來照亮屏幕。
背光電路可以用GPIO引腳控制，輸出高低電平表示亮滅，只有亮滅兩種狀態；也可以用PWM引腳來控制，它可以輸出佔空比不同的方波，根據佔空比來調節LCD的亮度，更加精細。
100ASK_IMX6ULL開發板的LCD接口定義（在資料光盤/05_Hardware(原理圖)->Base_board->100ask_imx6ull_v1.1.pdf)），就包含了上面所述的幾種信號類型，如下圖：
1.3 TFT材質液晶屏接口簡介(7寸1024600TN-RGB)
嵌入式設備中一般都採用TFT材質的液晶屏，如遇到別的材質的屏幕，操作方法也是相似的，可能稍微有些差異，針對差異去做修改即可，7寸1024600TN-RGB液晶屏幕接口引腳如下圖，一些關鍵的引腳做了註釋。
1.4 LCD關鍵特性
1.4.1 行時序
接下來我們查看下100ASK_7.0寸LCD手冊時序圖(在資料光盤/06_Datasheet(數據手冊)->Extend_modules->7寸LCD模塊.zip->7.0-13SPEC(7寸1024600TN-RGB).pdf)：
如上圖所示，從最小的像素開始分析，電子槍每次在CLK下降沿採集數據，即從數據線上得到數據，併發射到顯示屏上，然後移動到下一個位置。DATA數據線上的數據來源就是前面介紹的FrameBuffer。就這樣從一行的最左邊，一直移動到一行的最右邊，完成了一行的顯示。
電子槍當打完一行的最後一個數據後，就會收到Hsync行同步信號，如上圖可知該LCD的Hsync有效脈衝爲低脈衝，根據時序圖，一個行週期可以大致分爲四部分組成：
① thp：horizontal pulse
Hsync信號的脈衝，thpw稱爲脈衝寬度，這個時間不能太短，太短電子槍可能識別不到。
② thb：horizontal back porch
③ thf：horizontal front porch
Hsync信號發出後，電子槍從最右端移動到最左端，這是需要時間的：這個移動的時間就是thb。
從Hsync結束到DE開始的區間被稱爲行掃描的後肩(back porch)，從DE結束到Hsync開始稱爲前肩(front porch)。
④ thd：horizontal data
thd爲數據有效區，假設一行的有效像素個數爲x。
1.4.2 列時序
同理，電子槍被Hsync驅動，一行一行地從上面移動到最下面時，它會收到一個Vsync信號(上圖中標爲VSD)：你應該回到原點去了。如上圖可知該LCD的VSD有效脈衝爲低脈衝，然後就讓電子槍移動回最上邊。VSD中的tvpw是脈衝寬度，tvb是移動時間，tvfp表示顯示完最下一行像素，再過多久VSD纔來，tvd爲數據有效區，tv爲打完一幀所需要的時間。假設一共有y行，則LCD的分辨率就是x*y。
電子槍打完一幀的最後一個數據後，就會收到Vsync行同步信號。根據時序圖，一幀的週期可以大致分爲四部分組成：
① tvp：vertical pulse
Vsync信號的脈衝，tvpw稱爲脈衝寬度，這個時間不能太短，太短電子槍可能識別不到。
② tvb：vertical back porch
③ tvf：vertical front porch
Vsync信號發出後，電子槍從最底端移動到最上端，這是需要時間的：這個移動的時間就是tvb。
在電子槍移動的過程中，Hsync信號會一直有，但是RGB上沒有有效的數據。假設一幀信號裏，含有有效數據的第1個Hsync信號發生時間稱爲T1；一幀裏，最後一行有效數據的下一個Hsync信號發生的時間稱爲T2。
從Vsync結束到T1的這段時間，被稱爲列掃描的後肩(back porch)，從T2到Vsync開始稱爲前肩(front porch)。
④ tvd：vertical data
tvd爲數據有效區，假設一幀數據裏的有效行數爲y。
LCD的分辨率是：x*y。
1.4.3 DE模式
RGB數據有效信號（DEN），高電平表示數據有效。
根據以上信息大致瞭解幾個關鍵信號的時序和極性，後面章節會詳細介紹。
再根據上圖，我們就可以確定像素時鐘是51.2Mhz。
1.4.4 RGB數據的存放形式
前面的LCD硬件接口圖裏用到了24條數據線：R0-R7、G0-G7、B0-B7，每個像素的顏色佔據3*8=24位。硬件上LCD的數據引腳連接是固定的，但是我們使用的時候，在軟件上可以支持不同的像素格式，比如ARGB888，ARGB555，RGB565等等。也就是說雖然硬件上用了24條數據線，但是軟件上我們可以提供24位數據，也可以只提供16位數據。當只提供16位數據時，硬件上24位數據線中會有8條數據線上沒有數據。比如對於RGB565格式，R0R1R2、G0G1、B0B1B2這8條數據線上是不傳輸數據的，恆爲0。
本實驗支持ARGB888和ARGB555。
ARGB888：每個像素就佔據32位數據，其中最高字節A表示灰度透明度其餘RGB數據8+8+8=24BPP，因爲硬件上根本沒接透明度的數據線，所以透明度的數據沒用上。
ARGB555：每個像素就佔據16位數據，其中最高位A表示灰度透明度其餘RGB數據5+5+5=15BPP，但是LCD本身沒有透明度的數據線，所以透明度數據沒用上。
-END-
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下載方法一，
a.
下載安裝Git Bash工具 :
https://gitforwindows.org/
b.
打開Git Bash，執行命令：
git clone https://gitee.com/weidongshan/imx6ull_NoosProgramProject.git
大概1分鐘，下載成功後，你會在C:\Users 目錄下，你自己的用戶目錄裏，看到一個imx6ull_NoosProgramProject目錄。
下載方法二，
百度網盤，
鏈接：
https://eyun.baidu.com/s/3smDzFAH
密碼：LDCn
路徑：
100ask_imx6ull_2020.02.29_v2.0
->10_裸機程序及文檔
嵌入式Linux應用開發完全手冊第2版_韋東山全系列視頻文檔全集.pdf的第四篇 裸機開發 。
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