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本文将介绍如何为泰克示波器TDS210的单色液晶屏LM32P07更换为当前流行的TFT彩色屏幕，甚至在以后准备将屏幕图像转换为HDMI输出，彻底对以往的老旧屏幕说拜拜。

一、缘起

1.与TDS210的相遇

2019年，那时本人还是电子信息工程专业的大一学生，一直梦想有一台属于自己的示波器，但因为还未工作经费不那么充足，于是想要在 “海鲜市场” 淘一台二手示波器。经过网上查询对比，发现二手示波器还是泰克的相对靠谱一些，于是乎就在 “海鲜市场” 买到了一台TDS210，60MHz的频率以及1GS/s的采样频率，虽然存储深度很低，折腾乐趣大于使用，但是对于我来说还勉强足够了。

为什么不自己搞一块现在流行的TFT全视角彩屏接上去呢，甚至如果可以将信号转换为HDMI信号，以接到通用显示器上不更爽歪歪。于是乎，说干就干。先放一下当前已经实现的显示效果。实测，延迟几乎没有，与原屏幕显示的刷新效果完全乎一致，使用上完全没问题，长期运行也无异常情况出现。当前仅仅在4.3寸的480x272屏幕上显示的，接下来还会将其显示到5寸800x480的屏幕上并等比放大，然后实现背景替换，颜色更改，甚至设置一些常用主题等功能。

当然还有很重要的价格问题，如果只是换用5寸 800x480 IPS全视角彩屏的话，屏幕加上自己设计的配套PCB板，全部价格会在100元以内。一个全新5寸 800x480 IPS全视角彩屏也就50元左右，使用的处理器也就15元，再加上其他电阻电容啥的最小系统组成器件，稳稳100元以内。

2.改装预想步骤

(1).可以显示到常用的IPS全视角彩屏上(已基本完成，花费了两天时间)

(2).可以将显示信号输出到HDMI上，以显示到通用显示器上(待实现，可实现机率90%，打算使用国产便宜的FPGA，已购买)

(3).将TDS210的控制主板(控制板很小，巴掌大，大赞)拿出来，自己重新画一个按键板，自制新的外壳，将TDS210的体积缩小至少一倍，近似便携。(待实现，可实现机率70%)

(4).改装为可以使用电池供电，或者外部独立供电的，更小的便携示波器。(待实现，可实现机率80%)

【注：实现机率为我的时间、是否继续下去的心以及其他影响，哈哈】

3.意义

说了这么多，有人会说，你费这么多功夫，折腾这么一个实用性没有那么好的东西，有什么意义呢？所以，我觉得我认为的意义也有必要列一下：

(1).首要意义就是换一款我看起来舒服的显示方案，以便我自己使用起来更舒心。

(2).在这过程中会收获很多实践经验。

(3).我在很多地方看到过其他电子爱好者有过IPS屏显示的需求。这个改装可以为其他电子爱好者提供一种其他的选择，这也是很有意义的一件事情。

二、我的DIY实现过程

1.查询屏幕通讯协议

首先拆开示波器，发现了屏幕的型号为LM32P07，然后搜索LM32P07的datasheet(注意，不要使用baidu引擎，否则搜不到，推荐必应。并且要直接搜索 “LM32P07 datasheet”，才能找到。)，找到手册并打开，手动将手册重要部分翻译为中文。

(1)首先查看屏幕的引脚。

屏幕使用4线并口进行数据的传输，一个时钟信号、一个锁存信号以及一个扫描信号。具体每个信号是什么意思，可以在看协议时详细分析。

(2).屏幕显示像素点分布

因为屏幕是个单色屏幕，可以近似认为是单色led点阵(便于理解，以下也说是led点)，所以从图上可以看出，分布非常简单，由左向右，由上向下的顺序排序，以此组成一个平面二维坐标点。每行有320个led点，共有240行。1.1就表示第一行第一列的点，这样标记后有利于后面协议的分析。

(3).查看协议，分析协议，将协议搞明白。

值得庆贺的是，这种屏幕的协议超级简单，很容易就能够看明白。根据下图可以看出，CP1来一个高脉冲，表示将要传输1行的数据，经过一点点间隔后，CP2信号开始传输。在CP2信号的下降沿处依次取D3、D2、D1、D0的数据，放置到此行的第1、2、3、4点上，以此类推。每个CP2下降沿传输4个数据，这样经过80个CP2下降沿，即可传输完4x80=320个点，即1行的显示数据。1表示点亮此处的led，0表示熄灭此处的led点。

这样就知道一行的开始以及每个数据的传输，但是如何确定当前数据是哪一行呢？所有有了S信号，当传输完第1行数据后(注意是第1行)，S信号会发送1个脉冲，告诉屏幕现在已经将第1行的数据保存进缓冲区了，可以进行刷新了，然后屏幕就开始从第1行数据开始显示，一次刷新1行的数据。依次刷新完一帧的数据。然后再传输第1行的数据，再来1个S信号，屏幕再次开始刷新，循环以往。这样就确定了屏幕数据的开始和每1行的开始。

(4).配合处理器的通俗理解

因为屏幕的驱动是纯数字芯片构成的，所以tds210发送给屏幕的1行数据，可以暂时锁存到屏幕的缓存器上，并且只能暂存1行的数据。然后S信号高电平来后，屏幕会不断的将缓存器上的数据，从第1行开始，发送给具体的led点进行显示，直至240行刷新完，再次等待S信号。所以CP1引脚叫做输入数据锁存信号，S叫做扫描启动信号。这也是为什么S信号会在第1行数据发送完毕后产生。

如果使用处理器对协议进行交互的话，就可以保存所有的数据，而不是只能锁存1行的数据，这时这些引脚就又可以有一个通俗的理解：

这样一来，控制信号就明朗了起来，开局等待S信号下降沿表明开始新的一帧图像，等待CP1信号下降沿表示开始1行，根据CP2下降沿获取4个数据，循环以往就可稳定刷新数据。需要注意的是，S表示从第2行开始刷新，直至刷新到下一帧的第1行，这样也是完整的320x240数据。

2.根据协议选取合适的处理器以及屏幕

使用逻辑分析仪，将S、CPP1、CPP2以及D3-D0全部接上，捕捉屏幕的控制接口协议波形。优先查看的应该是频率最快的CPP2信号，可以看到一个CPP2信号的脉宽343.75ns，周期687.5ns，频率达到了1.45MHz。如果要对这么多信号同时进行采样捕捉、根据协议解码、并且实时将数据显示到320*240的彩色屏幕上的话，使用像如STM32f1、STM32f4等常见单片机，将会非常吃力，并且带LCD控制器的型号价格又非常的昂贵。显然对于使用常见单片机完成来说，是非常愚蠢的行为。那么找到一款运行主频高，带有LCD控制器，价格低廉，并且简单易用的处理器，就是非常必要的了。

还好，在此之前已经用过一个全志的ARM9芯片–F1C100S，但是这个芯片主要是面对主线linux的场景使用，所以程序代码就要在linux环境上编写。又还好，因为我也没学过linux，所以在此之前就研究如何当作单片机一样使用，经过各种网络搜索和学习，在其他大佬的肩膀上[非常非常感谢挖坑网上的大佬们]，已经在裸机和RTOS环境实现基本常用的所有功能，完全可以当作一个单片机来使用了。并且也根据其原理图，添加用得到的外设电路，画了一块PCB板，全部器件也可以手动焊接完成，也编写了一套固件成功运行，相当于对这个芯片已经算是比较熟了。

F1C100S，标准主频408MHz，但是可以超频，在本DIY中实际运行在720MHz。其内置了32MB的DDR1 RAM，且带有LCD-RGB控制器，甚至内部还包含I-Cachel和D-Cachel缓存，对于逻辑判断、数值运算等的运行性能可以提升非常大。最主要的还是其价格，某宝一片仅需15元左右，而且常规应用场景下，仅使用2层板即可PCB布线成功，可以说是超超超超(x100)值了。

因为涉及频繁的IO操作，任何一点耗时操作都会影响代码的执行效率，所以在上面代码中，尽量直接操作寄存器，使用寄存器地址处理问题，尽量少使用判断语句等。最终，终于实现了简单的同步显示效果。

大家有需要的，可以先根据本文所述的代码和协议，移植到自己熟悉的平台上进行实现。等我做到一个算是合格的显示时，在整理整理资料全部开源。[比如在5寸屏上等比例放大显示，或者全屏显示，绘制配套的专用电路板后，在开源]

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