文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.182408
中文引用格式： 陳樂(lè)珠，卓朝松，王艷. 基于S3C2440的液晶顯示器件光電參數(shù)檢測(cè)接口電路[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2018，44(12)：47-50.
英文引用格式： Chen Lezhu，Zhuo Chaosong，Wang Yan. Design of interface circuit system based on S3C2440 for photoelectric parameters detection of liquid crystal display devices[J]. Application of Electronic Technique，2018，44(12)：47-50.
0 引言
液晶顯示器件是人類社會(huì)文明進(jìn)步的產(chǎn)物，隨著現(xiàn)代科技技術(shù)的不斷發(fā)展，液晶顯示器件的應(yīng)用十分廣泛，產(chǎn)品更新也非常之快，同時(shí)也衍生出種類繁多的不同，型號(hào)液晶顯示器件。因此，由于液晶顯示器件型號(hào)不同它的驅(qū)動(dòng)電源及驅(qū)動(dòng)信號(hào)源等也不相同，對(duì)其進(jìn)行光電參數(shù)等因素的檢測(cè)時(shí)，由于型號(hào)不同需要更換設(shè)備，連接設(shè)備儀器的接線復(fù)雜，隨之帶來(lái)了很大的麻煩。液晶顯示器件檢測(cè)光電參數(shù)主要依據(jù)GB/T 18910.61檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求，需要檢測(cè)14項(xiàng)光電參數(shù)，其中10項(xiàng)光特性參數(shù)可通過(guò)“DMS-1500顯示設(shè)備測(cè)量系統(tǒng)”進(jìn)行測(cè)試，其檢測(cè)結(jié)果通過(guò)電腦讀取，而其他幾項(xiàng)電特性參數(shù)是通過(guò)導(dǎo)線連接到電壓表、電流表、示波器、功率表等外圍設(shè)備進(jìn)行測(cè)試獲取，并與光特性參數(shù)合并組成液晶顯示器件光電參數(shù)測(cè)試報(bào)告。無(wú)論是測(cè)試光特性還是電特性參數(shù)，被測(cè)液晶顯示器件均需要與驅(qū)動(dòng)電源、驅(qū)動(dòng)信號(hào)源及其他外圍設(shè)備進(jìn)行連接才能進(jìn)行測(cè)試，但液晶顯示器件種類繁多，需要更換相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備及其他外圍檢測(cè)設(shè)備、導(dǎo)線等，給檢測(cè)人員帶來(lái)了極大不便。本文設(shè)計(jì)了一種基于S3C2440與VC++6.0的液晶顯示器光電參數(shù)檢測(cè)接口系統(tǒng)，該接口電路能連接并檢測(cè)市場(chǎng)上大部分的液晶顯示器件，通過(guò)通信接口把液晶顯示屏的工作電壓、工作電流、響應(yīng)時(shí)間采集到由VC++編寫的上位機(jī)中進(jìn)行顯示，結(jié)合DMS-1500 顯示設(shè)備將測(cè)試到的光特性參數(shù)和電特性參數(shù)一并在PC端顯示出來(lái)。本系統(tǒng)采用的芯片S3C2440是三星公司生產(chǎn)的32位CMOS微控制器，S3C2440集成了LCD控制器，最大可支持4K色STN LCD和256K色TFT LCD，提供1通道LCD專用DMA，具有與大多數(shù)LCD顯示器件的接口，通用性強(qiáng)。
1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
硬件電路的主要芯片包括S3C2440、MAX3232、液晶顯示器件，本系統(tǒng)以S3C2440作為主設(shè)備。系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。
1.1 S3C2440 LCD控制器[1]
S3C2440 LCD控制器提供LCD必要的控制信號(hào)，可支持STN LCD和TFT LCD，對(duì)于STN LCD來(lái)說(shuō)如VFRAME、VLINE、VCLK、VD[7:0]、VM等，對(duì)于TFT LCD來(lái)說(shuō)如VSYNC、HSYNC、HCLK、VD[23:0]、LEND等，S3C2440 LCD控制器用于向LCD傳輸圖像數(shù)據(jù)。S3C2440 LCD控制器結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。
1.2 LCD時(shí)序圖與接口電路[2]
LCD液晶顯示器種類繁多，如STN、TFT、LTPS TFT、OLED等，市場(chǎng)上較為主流的液晶顯示器為TFT型，常用于MP3、MP4、桌面液晶顯示器、筆記本電腦以及手機(jī)等。不同類型的LCD數(shù)字接口標(biāo)準(zhǔn)不一樣，因此，需要先對(duì)LCD的接口定義了解才能使用。本文以市面常用的TFT LCD為例，其管腳定義如表1所示。
TFT LCD時(shí)序圖如圖3所示。
該時(shí)序圖中各信號(hào)的時(shí)間參數(shù)都可以在LCD控制寄存器中設(shè)置，VCLK作為時(shí)序圖的基準(zhǔn)信號(hào)，頻率計(jì)算如下：
VSYNC信號(hào)計(jì)算如下：
將幀內(nèi)存的地址送給LCD控制器，并設(shè)置好VSYNC、HSYNC、VCLK等信號(hào)參數(shù)后，即可發(fā)起DMA傳輸從幀內(nèi)存中得到圖像數(shù)據(jù)傳送到VD[23:0]數(shù)據(jù)總線上。
1.3 通信接口模塊
S3C2440中的通用異步收發(fā)器(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，UART)有3個(gè)獨(dú)立的通道，每個(gè)通道都可以工作于中斷模式或DMA模式，每個(gè)通道都有2個(gè)64 B的FIFO，使用系統(tǒng)時(shí)鐘時(shí)，S3C2440則可以達(dá)到115.2 Kb/s。UART使用標(biāo)準(zhǔn)的TTL/CMOS邏輯電平來(lái)表示數(shù)據(jù)。本文采用RS-232串行接口標(biāo)準(zhǔn)，使用MAX3232實(shí)現(xiàn)將TTL/CMOS邏輯電平轉(zhuǎn)換成RS-232邏輯電平。
2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
2.1 S3C2440軟件設(shè)計(jì)
2.1.1 LCD控制器軟件設(shè)計(jì)
S3C2440以嵌入式Linux作為開發(fā)環(huán)境，Linux具有開放源代碼、易于移植、資源豐富、免費(fèi)等優(yōu)點(diǎn)，既可以采用匯編語(yǔ)言進(jìn)行開發(fā)，也支持C語(yǔ)言開發(fā)，本系統(tǒng)采用C語(yǔ)言[1]。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)由主程序和若干子程序組成，其中包括LCD驅(qū)動(dòng)程序、串口子程序。LCD驅(qū)動(dòng)程序主要完成LCD的顯示模式、開啟/關(guān)閉LCD、設(shè)置調(diào)色板等的設(shè)置，本系統(tǒng)的目的是對(duì)LCD進(jìn)行測(cè)試，因此，本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)一個(gè)主菜單，從中選擇各種方法進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)串口輸入可以選擇以“240*320、8bpp”、“240*320、16bpp”、“640*480、8bpp”、“640*480、16bpp”的顯示模式來(lái)操作LCD，可以根據(jù)需要擴(kuò)展顯示模式。以“240*320、8bpp”為例，LCD程序結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。
串口子程序中，串口初始化如下：
2.1.2 LCD工作電參數(shù)軟件設(shè)計(jì)
工作電參數(shù)通常指的是其功耗，LCD的功耗指的是該液晶顯示器在工作時(shí)流過(guò)該顯示器的電流的大小[3]。本系統(tǒng)通過(guò)主控芯片S3C2440的ADC模塊對(duì)LCD功耗進(jìn)行采集，采集的結(jié)果通過(guò)串口模塊傳送到由PC的VC++軟件編寫的上位機(jī)進(jìn)行顯示。S3C2440集成CMOS模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Analog to Digital Converter，ADC），可接收8個(gè)通道的模擬信號(hào)輸入，并將其轉(zhuǎn)換為10位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。最大的轉(zhuǎn)換速率可達(dá)500 KSPS(SPS即Samples Per Second)。在本系統(tǒng)中，可利用S3C2440 ADC模塊對(duì)LCD的工作電壓及功耗進(jìn)行測(cè)試。LCD電參數(shù)數(shù)據(jù)采集程序流程圖如圖5所示。
2.2 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)上位機(jī)用VisualC++6.0(簡(jiǎn)稱VC++6.0)軟件進(jìn)行編寫，主要參考程序如下：
VC++6.0設(shè)計(jì)的上位機(jī)采集的界畫如圖6所示。
3 結(jié)果分析
本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同的液晶顯示器光電參數(shù)的檢測(cè)，為驗(yàn)證本系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)型號(hào)為TFT-LCD FGD430A4005液晶屏進(jìn)行測(cè)試，上位機(jī)通過(guò)VC++6.0接收數(shù)據(jù)并儲(chǔ)存，共保存10組數(shù)據(jù)。算術(shù)平均值公式為：
由式(3)可求出該系統(tǒng)所測(cè)的算術(shù)平均值，根據(jù)不同的背光顏色得到的電流測(cè)試結(jié)果，如表2所示。
根據(jù)誤差的定義，誤差就是測(cè)得值與被測(cè)值的真值之間的差，在檢定工作中，將高一等級(jí)精度的標(biāo)準(zhǔn)所測(cè)得的量值稱為實(shí)際值，在實(shí)際測(cè)量中，常用被測(cè)的量的實(shí)際值代替真值，由此，使用汕尾市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)所的PF300數(shù)字功率計(jì)測(cè)試儀器對(duì)該液晶屏測(cè)試得到測(cè)試真值A(chǔ)，根據(jù)公式：
數(shù)據(jù)結(jié)果比較后如表3所示。
經(jīng)誤差理論與數(shù)據(jù)處理分析，由概率論的大數(shù)定律可知，若測(cè)量次數(shù)無(wú)限增加，則算術(shù)平均值必然趨近于真值[4]。以表3的數(shù)據(jù)分析得到可行性，由該系統(tǒng)測(cè)試得到的電流值與標(biāo)準(zhǔn)儀器測(cè)試的值相比，誤差較小，精確度較高。
4 結(jié)論
該系統(tǒng)是以S3C2440為主控芯片對(duì)液晶顯示器進(jìn)行光電參數(shù)檢測(cè)的接口電路，并在PC上采用VC++6.0平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示與存儲(chǔ)，方便地實(shí)現(xiàn)了對(duì)市面上常用的各種型號(hào)液晶顯示器件光電參數(shù)的檢測(cè)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)具有工作穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)處理速度快、數(shù)據(jù)精度高、采集數(shù)據(jù)的精度高等優(yōu)點(diǎn)，可以為檢測(cè)市面上大部分常用液晶顯示器的光電參數(shù)提供可靠的數(shù)據(jù)。
參考文獻(xiàn)
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[4] 費(fèi)業(yè)泰.誤差理論與數(shù)據(jù)處理（第7版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版，2017.
作者信息:
陳樂(lè)珠1，卓朝松2，王 艷1
（1.汕尾職業(yè)技術(shù)學(xué)院 海洋工程系，廣東 汕尾516600；2.廣東省汕尾市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)所，廣東 汕尾516600）