近30年的科技创新突飞猛进,给我们的生活方式带来了巨大的变化。我们每个人的口袋里、生活中的每一个角落里,都充斥着大小不同、各式各样的显示屏。在嵌入式系统中,TFT显示屏接口是所有接口电路中综合性最高的,涉及到的环节较多。本文将从嵌入式系统应用开发角度出发,以合集连载的形式,讲述TFT液晶屏控制驱动电路的基本原理。
在传统的嵌入式系统学习环节和各种教案资料中,显示接口部分往往都是直接给出芯片端口引脚定义,然后就是各种函数调用。在这个过程中,再去逐步理解各个函数的功能,领会显示接口的驱动控制原理。这对于新手来讲,爬坡难度非常大,十分的不友好。本文不讲具体芯片,不讲具体代码,试图从原理出发讲清楚显示接口的驱动控制方法,希望对新入门的嵌友们理解显示接口能起到事半功倍的效果。

图1 显示接口驱动控制电路组成框图
图1所示为一个典型的显示系统原理框图。包括主控芯片、图形控制器、显存、驱动器、液晶玻璃五个部分构成。
显存
顾名思义就是用于显示的存储器。显存的存储单元与液晶屏的像素逐一对应,存储单元里面存放的是何种数据,液晶屏对应像素就显示对应的颜色。所以说液晶屏是人眼看得见的一张画布,而显存里则存放着一张人眼看不见的相同画面。
主控芯片
当然就是嵌入式系统中的主角——单片机/处理器,或者叫MCU、CPU等。显示屏要显示什么画面,就是由主控芯片发号施令的。注意仅仅是发号施令,MCU没有能力直接操作像素的。
MCU要想改变某个像素的颜色,必须借助显存、图形控制器、驱动器才能实施。MCU能够直接操作的只有读写显存的能力。当然有这个能力,也就可以控制液晶屏的每个像素显示颜色了,也就能够控制液晶屏的显示画面了。
MCU要改变某个像素的显示颜色,首先就要找到对应像素的显存单元,然后将显示颜色数据写入到该单元中,就完成了发号施令,余下的工作就交给其它模块去实施了。
图形控制器
从图1中可以看出,图形控制器在显示系统中处于中央的位置,和主控芯片、显存、驱动器都有联系。
图形控制器直接管理显存。MCU如果需要改变某个像素的显示颜色,需要通过图形控制器,将该颜色数据写入到对应的显存存储单元里。
图形控制器产生液晶屏需要的时序扫描信号,依次把显存里面的数据逐点取出来送给液晶屏,并且循环周而复始下去,一帧接着一帧。因为没有办法一次性把整个显存里面的数据全部传送给液晶屏,所以只能产生扫描信号,一个像素接着一个像素的扫描,依次逐个实现将显存里面的像素数据传送给液晶屏。扫描必须周而复始,一帧接着一帧进行,因为只要停止扫描,画面也就随即消失。
驱动器
从字面意思也可以看出,驱动器是执行的意思了。驱动器是显示系统中的最后一个环节,其根据图形控制器的扫描时序信号,找到当前传输过来的颜色数据对应的液晶屏像素位置,并将该颜色数据转换为模拟电压信号施加到该像素上,在可以在该像素上展现出对应的颜色。
驱动器也叫显示驱动芯片,对应英文为Display Drive IC,简写为DDI。DDI是当下IC领域中十分火爆的概念,前些年网传余承东签发了一份名为《关于终端芯片业务部成立显示驱动产品领域的通知》的文件,内容显示华为要成立显示驱动芯片部门,进军DDI行业。后面再来专门写一写DDI芯片。
文中分析观点有误、不准确、不完整的地方欢迎大家指正补充。创作不易,转载引用请注明出处“串口屏的那些事儿”。