【Linux-IMX6ULL-DDR3简介测试-RGBLCD控制原理】

个人学习记录

1. DDR3 简介

1.1 前要基本概念RAM & ROM

  首先进行简要的记录一些：

• RAM：掉电啊（A）的一声,表示内容不在了，这个是内存，类比手机运行内存，对其使用是随用随取，不用申请；
• RAM：掉电哦（o）的一声，表示无所谓，这个是存储，类比硬盘，芯片内部flash，对其读写要进行地址和空间的申请后才能使用，速度比RAM慢

  RAM发展路线：RAM->SRAM->SDRAM；
  首先说明DDR3是RAM类型的，一般而言，芯片自身内部就带有RAM，但是都比较小，而对于运行大型的操作系统或者软件就需要较大的内存，因此衍生了外置RAM，其中DDR3就是这些外置RAM中性价比比较高的RAM；
  SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory) 适合用来做内存条，其中DDR1，2，3，4，5都属于SDRAM这一块，SRAM(Static Random-Access Memory) 适合做高速缓存或 MCU内部的 RAM,大量的 STM32 单片机开发板都使用到了 SRAM，比如 F103、F407 等；

2. DDR3测试及初始化

  由于对于IMX6ULL而言外置的DDR3是外置的RAM，那么我怎么才能确定这个DDR3是正常工作的呢？这个测试不是通过程序来测试的，是通过外部软件检测来进行检测的，检测需要的关键数据如下：可通过NXP的DR检测软件来进行检测，如果自己要焊接板子的话要详细了解板子的启动方式这一章节；

  DDR3这里的测试可以通过超频压力测试，一般超过其时钟频率的15%就代表这个芯片是工作正常的，注意再进行压力超频测试前要进行校准的设置；
  注意测试前要进行校准测试

3. RGBLCD简介及控制原理

3.1 RGBLCD简介

  首先就是要掌握的基本概念：

• RGB:（RED、GREEN、BLUE）三原色，
• 分辨率：例如1920*1080是什么含义，就是有这么多像素点
• 像素格式：例如蓝色有很多种，如何对这些进行度量呢？因此可以分别采用一个字节位也就是8bit来表示Red,Green,Blue，而一个字节表示0-255，因此可以通过数字的大小来表示颜色的种类或深度，称为RGB888，同理如果再加上一个字节表示透明度，也就是ARGB888，这也是我们常用的像素格式；

• 一些较为重要的寄存器表示的含义：一帧图像显示就是一行一行的显示完毕，出来就是一幅图片；

## 3.2 RGBLCD-时序-像素格式-显存

3.2.1 RGB LCD时序

  这里的时序指的是再进行LCD通信时采用的约定，这里进行行时序和帧时序的分别介绍：如下图：行显示对应的时序图；

  其中关于DATA，DE，CLK，HSYNC写寄存器在RGBLCD的简介中已经介绍：下面对HSPW，HBP，HOZVAL，HFP进行一个简要的介绍：

• HSPW:有些地方也叫thp，根据时序图可以看出是确定HSYNC的低电平的持续时间的，单位是CLK，这里注意，必须要持续一段时间才能有效；
• HBP:有些地方称为thb，行同步信号后肩，一般也叫反步信号，单位是CLK；
• HOZVAL:显示一行所用的时间，有些地方也称thd，单位是CLK;
• HFP:有些地方也称为thf， 也称位行同步信号前肩,单位是CLK;
• 因此对于一行信号所用的时间为：H=HSPW+HBP+HOZVAL+HFP;

  一帧图像就是由很多个行组成的，RGB LCD 的帧显示时序如图 所示：

  同理这里对一些重要的术语进行介绍一下：

• VSYNC:帧同步信号，低电平有效，单位是CLK；
• VSPW：也称为tvp,确定VSYNC的有效长度，单位是CLK；
• VBP:也称为tvb,同步信号后肩，单位是CLK；
• LINE:也称为tvd，显示一帧的有效时间，假如分辨率是800*400的话，那么LINE就是显示400行所用的时间；
• VFB:也称为tvf，同步信号的前肩，单位是CLK；
• 因此显示一帧所用的时间就是：有VSPW+VBP+LINE+VFB个行时间，也就是总的时间是：
• Total=(VSPW+VBP+LINE+VFB)*(HSPW+HBP+HOZVAL+HFP);

3.2.2 像素时钟（800*400分辨率）

  屏幕的具体参数如下：像素时钟就是显示RGBLCD的时钟信号，这里拿显示一帧所用的时间来说明：上述已经得到了显示一帧所用的时间公示如下：

• Total=(VSPW+VBP+LINE+VFB)*(HSPW+HBP+HOZVAL+HFP);

而我们屏幕的具体信息如下，因此可以算得显示60帧所用的时间：

Total=(VSPW+VBP+LINE+VFB)*(HSPW+HBP+HOZVAL+HFP)=(3+32+13+480)*(800+48+88+40)*60=30,919,680;

也就是将近：31MHZ，这和官方标定的基本一致；

3.2.2 显存（800*400分辨率）

  因为我们采用的是ARG888的像素格式，因此一个像素点的信息是4字节，因此要在内存中开辟出一段空间对这些像素内容进行存储，这个空间是多大呢，很简单。计算公式为：

• 800*400*4=1,280,000=1.28MB,也就是开辟1.3MB的空间就行

3.3 RGBLCD的控制

  上面已经将RGBLCD基本信息介绍完毕，剩下的就是对RGBLCD的控制，这里控制有两种，一种是软件模拟控制，另外一种就是硬件接口的配置控制，由于IMX6ULL芯片带有RGBLCD的硬件控制接口DOTCLK 接口 ，因此我们可以通过配置IMX6ULL的寄存器来实现相关信号的产生；本质就是要实现与时序图一样的控制流程；

3.3.1 DOTCLK 硬件接口的时序控制

  由于不同的RGB屏幕的有些时间值是不确定的，例如行同步信号后肩的时间长度就不一致，因此在硬件接口中这些都是可以选择性的控制，所以硬件接口的时序和RGB屏幕的时序只是有些许兼容性的差别，其他的都是一样的，其时序图如下：

  所以到目前为止关于RGBLCD配置的前期原理相关知识储备已经完毕，剩下的就是配置IMX6ULL的相关寄存器产生上述的时序，重点就是关于VSPW，VBP，LINE，VFB，HSPW，HBP，HOZVAL，HFP这八个时间的配置，而且还有模式选择、时钟信号、分辨率、像素格式等待,因此牵扯的寄存器较多，有兴趣的可以根据程序揣摩；这部分的内容可以单开一个系类了；但是其大体上的配置思路如下：

1. 初始化相关的GPIO
2. LCD复位及停止复位
3. 打开LCD的时钟
4. LCD的参数写入和控制命令寄存器的配置
5. LCD使能
6. 清理屏幕

3.4 RGBLCD的控制代码实现

/*屏幕参数结构体变量*/
tftlcd_typedef_t tftlcd_dev;
/*初始化LCD函数*/
void lcd_init(void)
{/*初始化屏幕IO*/lcdgpio_init();lcd_reset();delay_ms(10);lcd_noreset(); /*停止复位*//*根据不同的屏幕ID设置不同的屏幕参数*/tftlcd_dev.height = 480;	tftlcd_dev.width = 800;tftlcd_dev.vspw = 3;tftlcd_dev.vbpd = 32;tftlcd_dev.vfpd = 13;tftlcd_dev.hspw = 48;tftlcd_dev.hbpd = 88;tftlcd_dev.hfpd = 40;lcdclk_init(42, 4, 8);	/* 初始化LCD时钟 31.5MHz */tftlcd_dev.pixsize=4;/*每个像素4个字节*/tftlcd_dev.framebuffer=LCD_FRAMEBUFFER;tftlcd_dev.forecolor=LCD_BLACK;           /*前景色，自己进行计算,这里先用为红色*/tftlcd_dev.backcolor=LCD_WHITE;          /*背景色设置为白色*//*配置LCD接口控值器接口*/LCDIF->CTRL  = 0;/*清零*/LCDIF->CTRL |= (1 << 19) | (1 << 17) | (0 << 14) | (0 << 12) |(3 << 10) | (3 << 8) | (1 << 5) | (0 << 1);/*设置CTR1寄存器*/LCDIF->CTRL1=0;LCDIF->CTRL1 = (7<<16);LCDIF->TRANSFER_COUNT = 0;LCDIF->TRANSFER_COUNT = (tftlcd_dev.height<<16)|(tftlcd_dev.width<<0);/*有多少行，低16位*/LCDIF->VDCTRL0=0;LCDIF->VDCTRL0 = (tftlcd_dev.vspw<<0)|(1<<20)|(1<<21)|(1<<24)|(0<<25)|(0<<26)|(0<<27)|(1<<28)|(0<<29);LCDIF->VDCTRL1 = tftlcd_dev.vspw+tftlcd_dev.vbpd+tftlcd_dev.height+tftlcd_dev.vfpd;LCDIF->VDCTRL2 = (tftlcd_dev.hspw<<18)|(tftlcd_dev.hspw+tftlcd_dev.hbpd+tftlcd_dev.width+tftlcd_dev.hfpd);LCDIF->VDCTRL3 = (tftlcd_dev.vspw+tftlcd_dev.vbpd) | ((tftlcd_dev.hspw+tftlcd_dev.hbpd)<<16);LCDIF->VDCTRL4 = (tftlcd_dev.width)|(1<<18);LCDIF->CUR_BUF = (unsigned int)tftlcd_dev.framebuffer;  LCDIF->NEXT_BUF = (unsigned int)tftlcd_dev.framebuffer;/*使能LCD ENABLE*/lcd_enable();delay_ms(10);lcd_clear(LCD_WHITE);
}/*复位LCD控制器*/
void lcd_reset(void)
{LCDIF->CTRL = (1<<31);
}
/*停止屏幕复位*/
void lcd_noreset(void)
{LCDIF->CTRL = (0<<31); 
}
/*使能LCD控制器*/
void lcd_enable(void)
{LCDIF->CTRL |= (1<<0);
}
/*屏幕IO初始化*/
void lcdgpio_init(void)
{gpio_pin_config_t gpio_config;/* 1、IO初始化复用功能 */IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA00_LCDIF_DATA00,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA01_LCDIF_DATA01,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA02_LCDIF_DATA02,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA03_LCDIF_DATA03,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA04_LCDIF_DATA04,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA05_LCDIF_DATA05,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA06_LCDIF_DATA06,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA07_LCDIF_DATA07,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA08_LCDIF_DATA08,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA09_LCDIF_DATA09,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA10_LCDIF_DATA10,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA11_LCDIF_DATA11,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA12_LCDIF_DATA12,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA13_LCDIF_DATA13,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA14_LCDIF_DATA14,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA15_LCDIF_DATA15,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA16_LCDIF_DATA16,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA17_LCDIF_DATA17,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA18_LCDIF_DATA18,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA19_LCDIF_DATA19,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA20_LCDIF_DATA20,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA21_LCDIF_DATA21,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA22_LCDIF_DATA22,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_DATA23_LCDIF_DATA23,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_CLK_LCDIF_CLK,0);	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_ENABLE_LCDIF_ENABLE,0);	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_HSYNC_LCDIF_HSYNC,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_LCD_VSYNC_LCDIF_VSYNC,0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO1_IO08_GPIO1_IO08,0);	/* 背光BL引脚      */IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART1_CTS_B_GPIO1_IO18,0xF080);		IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA00_LCDIF_DATA00,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA01_LCDIF_DATA01,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA02_LCDIF_DATA02,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA03_LCDIF_DATA03,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA04_LCDIF_DATA04,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA05_LCDIF_DATA05,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA06_LCDIF_DATA06,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA07_LCDIF_DATA07,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA08_LCDIF_DATA08,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA09_LCDIF_DATA09,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA10_LCDIF_DATA10,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA11_LCDIF_DATA11,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA12_LCDIF_DATA12,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA13_LCDIF_DATA13,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA14_LCDIF_DATA14,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA15_LCDIF_DATA15,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA16_LCDIF_DATA16,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA17_LCDIF_DATA17,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA18_LCDIF_DATA18,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA19_LCDIF_DATA19,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA20_LCDIF_DATA20,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA21_LCDIF_DATA21,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA22_LCDIF_DATA22,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_DATA23_LCDIF_DATA23,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_CLK_LCDIF_CLK,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_ENABLE_LCDIF_ENABLE,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_HSYNC_LCDIF_HSYNC,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_LCD_VSYNC_LCDIF_VSYNC,0xB9);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_GPIO1_IO08_GPIO1_IO08,0xB9);	/* 背光BL引脚 		*//* GPIO初始化 */gpio_config.direction = kGPIO_DigitalOutput;			/* 输出 			*/gpio_config.outputLogic = 1; 							/* 默认关闭背光 */gpio_init(GPIO1, 8, &gpio_config);						/* 背光默认打开 */gpio_pinwrite(GPIO1, 8, 1);								/* 打开背光     */
}/*像素时钟初始化*/
/*不使用分子和分母，即小数分频器设置为0
loopdiv:27-54可选范围，即DIV_SECLECT寄存器
prediv:设置为1-8分频：实际的值为-1；便于理解
div:设置1-8分频：实际的值为-1，应为0代表的是1分频；
LCD_CLK=24*loopdiv/prediv/prediv
*/
void lcdclk_init(unsigned char loopdiv,unsigned char prediv,unsigned char div)
{/*不使用小数分频器*/CCM_ANALOG->PLL_VIDEO_NUM = 0;CCM_ANALOG->PLL_VIDEO_DENOM=0;/*设置DIV寄存器*/CCM_ANALOG->PLL_VIDEO  = (1<<13)|(2<<19)|(loopdiv<<0);CCM_ANALOG->MISC2   &= ~(3<<30);/*这里的目的是把bit17-15变为011，是我只把最高位清零，把中间的置1，但是bit15如果原来是1的话，就不能选择正确的时钟*/CCM->CSCDR2  &= ~(1<<17);CCM->CSCDR2  |= (2<<15);   /*四路时钟选择器*/  CCM->CSCDR2  &= ~(1<<15);CCM->CSCDR2 &=~(7<<12);CCM->CSCDR2 |= ((prediv-1)<<12);CCM->CBCMR  &= ~(7<<23);CCM->CBCMR  |= ((div-1)<<23);CCM->CSCDR2 &= ~(7<<9);/*选择时钟源*/CCM->CSCDR2 |= (0 << 9);					/* LCDIF_PRE时钟源选择LCDIF_PRE时钟 */
}
/* 打点函数*/
inline void lcd_drawpoint(unsigned short x,unsigned short y,unsigned int color)
{ *(unsigned int*)((unsigned int)tftlcd_dev.framebuffer + tftlcd_dev.pixsize * (tftlcd_dev.width * y+x))=color;
}
/*读点函数*/
inline unsigned int lcd_readpoint(unsigned short x,unsigned short y)
{return *(unsigned int*)((unsigned int )tftlcd_dev.framebuffer+tftlcd_dev.pixsize*(tftlcd_dev.width*y+x));
}
/*清理屏幕内容，清屏函数*/
void lcd_clear(unsigned int color)
{unsigned int num;unsigned int i=0;unsigned int *startaddr=(unsigned int *)tftlcd_dev.framebuffer;num  = (unsigned int)tftlcd_dev.width*tftlcd_dev.height;for(i=0;i<num;i++){startaddr[i]=color;}
}