大工13春《嵌入式原理与开发》辅导资料十五
大工13春《嵌入式原理与开发》辅导资料十五主 题：第四章基于ARM的硬件系统结构设计（第5节）
学习时间：2013年7月8日－7月14日
内 容：
这周我们将学习第四章显示器接口设计、键盘接口设计 ,下面整理出的理念框架供同学们学习。
4.5 人机交互接口
4.5.1 显示器接口设计
4.5.2 键盘接口设计
4.5.1 LCD显示器
LCD（Liquid Crystal Display）是一种耗电少、体积小的数字式显示器件。
在平面面板上显示字符、文字和图像等信息。与阴极射线管CRT相比占用空间小、功耗低、辐射底、无闪烁，降低视觉疲劳。
1. 液晶显示器(LCD)概述
主要用于显示文本及图形信息。它具有重量轻、体积小、耗电量低、无辐射、平面直角显示以及影像稳定不闪烁等特点，因此在许多电子应用系统中，常使用液晶屏作为人机界面，而且已广泛应用与于各类显示器件上。
(1)单色与彩色显示器
在单色液晶显示屏中，一个液晶就是一个象素。
在彩色液晶屏中则每个象素由R红、G绿和B兰色三个液晶共同组成。每个象素背后都有一个8位的寄存器，寄存器的值决定着三个液晶单元各自的亮度
(2)LCD的分类
液晶显示的原理是液晶在不同电压的作用下会有不同的光特性。
一类是STN型液晶属于无源的，这类液晶需要有外部提供光源。这种液晶显示的成本较低，但有效视角较小，色彩也不够鲜艳。它具有省电的最大优势。其屏幕尺寸一般在5英寸以下（目前较少使用）。
另一类是有源发光器件TFT形式。每个液晶就类似是一个可以发光的晶体管。液晶显示屏就是有许多液晶排列成阵列而构成的。能够显示丰富的色彩，但价格较高。
(3)LCD的驱动控制
市场上的LCD有两种模块形式：
一种是LCD显示屏后边有印刷板并在板上带有驱动芯片的LCD模块。这种LCD可以方便的与各种单片机使用总线方式来驱动，例如8051但偏激的显示形式就属于这种。
另一种在微处理器芯片上的内置LCD控制器来驱动显示模块（如S3C2410)，它可以支持彩色/灰度/单色三种模式，灰度模式下可支持4级灰度和16级灰度，彩色模式下最多支持256色，LCD的实际尺寸可支持到320×240。
(4)显示具体步骤
首先在程序中配置微处理器GPIO的寄存器，将与LCD连接的引脚定义为所需的功能；
将帧描述符定义在SDRAM里，在DMAC被初始化后供DMAC提取；
配置LCD控制器的各寄存器；
最后建立LCD屏幕上的每一象素与帧缓冲区对应位置的映射关系，将字符位图转换成字符矩阵数据，并且写入到帧缓冲器（也成为显存）里。
(5)工作原理
显存中的每一个单元对应LCD上的一个点，只要显存中的内容改变，显示结果便进行刷新。
显示屏可以以单色或彩色显示，
单色用1位来表示；
彩色可以用8位（256色）或16位、24位表示其颜色。
屏幕的大小和显示模式这些因素会影响显存的大小。
显存的操作
显存通常是从内存空间分配所得，并且它是由连续的字节空间组成。
屏幕的显示操作总是从左到右逐点象素扫描，从上到下逐行扫描，直到右下角，然后再折返到左上角。
而显存里的数据则是按地址递增的顺序被提取，当显存里的最后一个字节被提取后，再返回显存的首地址。
1彩色屏的显示原理
计算机反映自然界的颜色是通过R、G、B值来表示的，即在显存里给出相应每一个象素的R、G、B值。
其实现方法有直接从显存中得到和间接得到两种方式。
直接得到，是指在显存里存放有象素对应的RGB值，将该RGB值传输到显示屏上显示。（嵌入式）
间接得到，是指显存中存放的并不是RGB值，而是调色板的索引值，调色板里存放的才是RGB值，然后再发送到显示屏上。
2.S3C2410 LCD控制器
一般功能：S3C2410 LCD控制器具有一般LCD控制器功能，产生各种信号、传输显示数据到LCD驱动器。
1）S3C2410特点
（1）基本特点
有专用DMA
用于向LCD驱动器传输数据
有中断（INT_LCD）
显示缓存可以很大
系统存储器可以作为显示缓存用
支持多屏滚动显示
用显示缓存支持硬件水平、垂直滚屏
支持多种时序LCD屏
通过对LCD控制器编程，产生适合不同LCD显示屏的扫描信号、数据宽度、刷新率信号等。
支持多种数据格式
大端、小端格式，WinCE格式。
(2)支持STN材料LCD
单色显示：每像素2位数据、4级灰度；每像素4位数据、16级灰度。
单色扫描：4位单向、双向扫描，8位单向扫描。
支持多种LCD屏：
640×480、320×240、160×160等
4MB显示缓存：支持256色的像素数，4096×1024, 2048×2048, 1024×4096等
（3)支持TFT材料LCD
单色显示：每像素1位数据、2位数据、4位数据、8位数据。
彩色显示：每像素16位数据、65536种色彩，每像素24位数据、16M种真色彩。
支持多种LCD屏：
640×480、320×240、160×160等
4MB显示缓存：支持64K色的像素数，2048×1024等。
（3)支持TFT材料LCD
单色显示：每像素1位数据、2位数据、4位数据、8位数据。
彩色显示：每像素16位数据、65536种色彩，每像素24位数据、16M种真色彩。
支持多种LCD屏：
640×480、320×240、160×160等
4MB显示缓存：支持64K色的像素数，2048×1024等。
3)PXA255 LCD控制单元
PXA255处理器集成的LCD控制单元，支持单屏或双屏显示，并有专用的二个DMA控制器、一个256单元调色板RAM和FIFO缓冲器等。
LCD模块接口包含：
16位数据（5，6，5）线；
时钟线（3）；
数据使能线（1）；
电源和地线等。
2.LED显示器接口
LED(Light Emitting Diode)常称为七段发光二极管, 在专用的微型计算机系统中,特别是在嵌入式控制系统中, 应用非常普遍。
它价格低廉、体积小、功耗低，而可靠性又很好。
4.5.2 键盘工作原理图
本应用实例中，要与4*4的矩阵键盘接口，采用节省口线的“行扫描法”方法来检测键盘，这样只需8根口线，在此选取PF口作为检测键盘用端口，并设定PF0-PF3为输出扫描码的端口，PF4-PF7为键值读入口
(1)键盘扫描方法
键盘扫描过程有三种控制方法，
其一是程序控制方式。
其二是定时扫描方法。
其三是键盘中断控制方式。
键盘上每个键都被分配一个称为扫描码的唯一标识符。是用不同扫描控制方式读取该扫描码，根据按下的键功能来判定应该采取什么行动。
(2)键盘驱动程序组成
../ucos-II/add/OSAddTask.c中的任务初始化函数OSAddTask_Init的创建键盘任务Key_Scan_Task
键盘初始化函数KeyBoard_init();
中断程序ISR_Key的实现
键盘的查询任务
键盘映射表KeyBoard_Map
本节习题
1.液晶显示器(LCD)的特点是什么？具有哪些应用？
LCD主要用于显示文本及图形信息。它具有重量轻、体积小、耗电量低、无辐射、平面直角显示以及影像稳定不闪烁等特点，在许多电子应用系统中，常使用液晶屏作为人机界面，而且已广泛应用与于各类显示器件上。
– 2，键盘扫描过程有哪三种控制方法？
– 1程序控制方式。
– 2定时扫描方法。
– 3键盘中断控制方式。
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