文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.182408
中文引用格式： 陳樂珠，卓朝松，王艷. 基于S3C2440的液晶顯示器件光電參數檢測接口電路[J].電子技術應用，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文明進步的產物，隨著現代科技技術的不斷發展，液晶顯示器件的應用十分廣泛，產品更新也非常之快，同時也衍生出種類繁多的不同，型號液晶顯示器件。因此，由于液晶顯示器件型號不同它的驅動電源及驅動信號源等也不相同，對其進行光電參數等因素的檢測時，由于型號不同需要更換設備，連接設備儀器的接線復雜，隨之帶來了很大的麻煩。液晶顯示器件檢測光電參數主要依據GB/T 18910.61檢驗標準要求，需要檢測14項光電參數，其中10項光特性參數可通過“DMS-1500顯示設備測量系統”進行測試，其檢測結果通過電腦讀取，而其他幾項電特性參數是通過導線連接到電壓表、電流表、示波器、功率表等外圍設備進行測試獲取，并與光特性參數合并組成液晶顯示器件光電參數測試報告。無論是測試光特性還是電特性參數，被測液晶顯示器件均需要與驅動電源、驅動信號源及其他外圍設備進行連接才能進行測試，但液晶顯示器件種類繁多，需要更換相對應的驅動設備及其他外圍檢測設備、導線等，給檢測人員帶來了極大不便。本文設計了一種基于S3C2440與VC++6.0的液晶顯示器光電參數檢測接口系統，該接口電路能連接并檢測市場上大部分的液晶顯示器件，通過通信接口把液晶顯示屏的工作電壓、工作電流、響應時間采集到由VC++編寫的上位機中進行顯示，結合DMS-1500 顯示設備將測試到的光特性參數和電特性參數一并在PC端顯示出來。本系統采用的芯片S3C2440是三星公司生產的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LCD顯示器件的接口，通用性強。
1 系統硬件設計
硬件電路的主要芯片包括S3C2440、MAX3232、液晶顯示器件，本系統以S3C2440作為主設備。系統硬件框圖如圖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，可支持STN LCD和TFT LCD，對于STN LCD來說如VFRAME、VLINE、VCLK、VD[7:0]、VM等，對于TFT LCD來說如VSYNC、HSYNC、HCLK、VD[23:0]、LEND等，S3C2440 LCD控制器用于向LCD傳輸圖像數據。S3C2440 LCD控制器結構圖如圖2所示。
1.2 LCD時序圖與接口電路[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等。不同類型的LCD數字接口標準不一樣，因此，需要先對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時序圖如圖3所示。
該時序圖中各信號的時間參數都可以在LCD控制寄存器中設置，VCLK作為時序圖的基準信號，頻率計算如下：
VSYNC信號計算如下：
將幀內存的地址送給LCD控制器，并設置好VSYNC、HSYNC、VCLK等信號參數后，即可發起DMA傳輸從幀內存中得到圖像數據傳送到VD[23:0]數據總線上。
1.3 通信接口模塊
S3C2440中的通用異步收發器(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，UART)有3個獨立的通道，每個通道都可以工作于中斷模式或DMA模式，每個通道都有2個64 B的FIFO，使用系統時鐘時，S3C2440則可以達到115.2 Kb/s。UART使用標準的TTL/CMOS邏輯電平來表示數據。本文采用RS-232串行接口標準，使用MAX3232實現將TTL/CMOS邏輯電平轉換成RS-232邏輯電平。
2 系統軟件設計
2.1 S3C2440軟件設計
2.1.1 LCD控制器軟件設計
S3C2440以嵌入式Linux作為開發環境，Linux具有開放源代碼、易于移植、資源豐富、免費等優點，既可以采用匯編語言進行開發，也支持C語言開發，本系統采用C語言[1]。系統軟件設計由主程序和若干子程序組成，其中包括LCD驅動程序、串口子程序。LCD驅動程序主要完成LCD的顯示模式、開啟/關閉LCD、設置調色板等的設置，本系統的目的是對LCD進行測試，因此，本系統軟件設計一個主菜單，從中選擇各種方法進行測試，通過串口輸入可以選擇以“240*320、8bpp”、“240*320、16bpp”、“640*480、8bpp”、“640*480、16bpp”的顯示模式來操作LCD，可以根據需要擴展顯示模式。以“240*320、8bpp”為例，LCD程序結構圖如圖4所示。
串口子程序中，串口初始化如下：
2.1.2 LCD工作電參數軟件設計
工作電參數通常指的是其功耗，LCD的功耗指的是該液晶顯示器在工作時流過該顯示器的電流的大小[3]。本系統通過主控芯片S3C2440的ADC模塊對LCD功耗進行采集，采集的結果通過串口模塊傳送到由PC的VC++軟件編寫的上位機進行顯示。S3C2440集成CMOS模數轉換器（Analog to Digital Converter，ADC），可接收8個通道的模擬信號輸入，并將其轉換為10位的二進制數據。最大的轉換速率可達500 KSPS(SPS即Samples Per Second)。在本系統中，可利用S3C2440 ADC模塊對LCD的工作電壓及功耗進行測試。LCD電參數數據采集程序流程圖如圖5所示。
2.2 上位機軟件設計
本系統上位機用VisualC++6.0(簡稱VC++6.0)軟件進行編寫，主要參考程序如下：
VC++6.0設計的上位機采集的界畫如圖6所示。
3 結果分析
本系統可實現對不同的液晶顯示器光電參數的檢測，為驗證本系統的準確性，在實驗過程中，對型號為TFT-LCD FGD430A4005液晶屏進行測試，上位機通過VC++6.0接收數據并儲存，共保存10組數據。算術平均值公式為：
由式(3)可求出該系統所測的算術平均值，根據不同的背光顏色得到的電流測試結果，如表2所示。
根據誤差的定義，誤差就是測得值與被測值的真值之間的差，在檢定工作中，將高一等級精度的標準所測得的量值稱為實際值，在實際測量中，常用被測的量的實際值代替真值，由此，使用汕尾市質量計量監督檢測所的PF300數字功率計測試儀器對該液晶屏測試得到測試真值A，根據公式：
數據結果比較后如表3所示。
經誤差理論與數據處理分析，由概率論的大數定律可知，若測量次數無限增加，則算術平均值必然趨近于真值[4]。以表3的數據分析得到可行性，由該系統測試得到的電流值與標準儀器測試的值相比，誤差較小，精確度較高。
4 結論
該系統是以S3C2440為主控芯片對液晶顯示器進行光電參數檢測的接口電路，并在PC上采用VC++6.0平臺對數據進行顯示與存儲，方便地實現了對市面上常用的各種型號液晶顯示器件光電參數的檢測。經實驗表明，該系統具有工作穩定、操作簡單、數據處理速度快、數據精度高、采集數據的精度高等優點，可以為檢測市面上大部分常用液晶顯示器的光電參數提供可靠的數據。
參考文獻
[1] 韋東山.嵌入式Linux應用開發完全手冊[M].北京：人民郵電出版社，2015.
[2] 趙孔新，王曉紅，劉麗偉.基于S3C2440A的彩色液晶顯示系統設計[J].微計算機信息（嵌入式與S0C），2007(23)：163-165.
[3] 胡其偉，段濤.液晶顯示器件(LCD)的原理及檢測方法[J].計量技術，2005(6)：58-59.
[4] 費業泰.誤差理論與數據處理（第7版）[M].北京：機械工業出版，2017.
作者信息:
陳樂珠1，卓朝松2，王 艷1
（1.汕尾職業技術學院 海洋工程系，廣東 汕尾516600；2.廣東省汕尾市質量計量監督檢測所，廣東 汕尾516600）