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如果一上来，就是这个图，你看得懂那些信号是什么鬼？
可能很多人都知道：HSYNC是行同步信息，VSYNC是列同步信号。
同步？行？列？
什么鬼东西嘛，请说些小白能听懂的话。
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下面分享100ASK_IMX6ULL裸机文档第15章LCD编程之100ASK_IMX6ULL硬件原理
内容包括
1.1 LCD硬件工作原理简介
1.2 RGB接口的LCD硬件连接信号
1.3 TFT材质液晶屏接口简介(7寸1024600TN-RGB)
1.3.1 LCD关键特性
1.3.2 行时序
1.3.3 列时序
1.3.4 DE模式
1.3.5 RGB数据的存放形式
下面分别罗列。
1.1 LCD硬件工作原理简介
假设上图是一个LCD屏幕，屏幕中一个一个密密麻麻的黑点称之为像素点，每一行有若干个点，试想下有一个电子枪，电子枪位于某一个像素点的背后，然后向这个像素发射红，绿，蓝三种原色，这三种颜色按不同的比例组合成任意一种颜色。电子枪在像素点的背后，一边移动一边发出各种颜色的光，电子枪从左往右移动，到右边边缘之后就跳到下一行的行首，继续从左往右移动，如此往复，一直移动到屏幕右下角的像素点，最后就跳回原点。
问题1：电子枪如何移动？
答： 有一条像素时钟信号线（DCLK），连接屏幕，每来一个像素时钟信号（DCLK），电子枪就移动一个像素。
问题2：电子枪打出的颜色该如何确定？
答：有三组红，绿，蓝信号线（RGB），连接屏幕，由这三组信号线（RGB）传递颜色
问题3：电子枪移动到LCD屏幕右边边缘时，如何得知需要跳到下一行的行首？
答：有一条水平同步信号线（HSYNC），连接屏幕，当接收到水平同步信号（HSYNC），电子枪就跳到下一行的最左边
问题4：电子枪如何得知需要跳到原点？
答：有一条垂直同步信号线（VSYNC），连接屏幕，当接收到垂直同步信号线（VSYNC），电子枪就由屏幕右下脚跳到左上角（原点）
问题5：电子枪如何得知三组信号线（RGB）确定的颜色就是它是需要的呢？
答：有一条RGB数据使能信号线（DE），连接屏幕，当接收到数据使能信号线（DE），电子枪就知道这时由这三组信号线（RGB）确定的颜色是有效的，可以发射到该像素点。
下图是开发板，LCD控制器，LCD屏幕的框图
之前提到的像素时钟（DCLK）， 三组红，绿，蓝信号线（RGB），水平同步信号线（HSYNC），垂直同步信号线（VSYNC），RGB数据使能信号线（DE）都是从LCD控制器发出的，只要开发板支持LCD显示，它肯定就会有一个LCD控制器。
问题6：RGB三组信号线上的数据从何而来？
上图是RGB数据来源框图，内存中划出一部分区域，这块区域被称为Framebuffer。在Framebuffer里面我们会构造好每一个颜色所对应的像素。Framebuffer中的值会被LCD控制器读出来，通过RGB三组线传给电子枪，电子枪再把它转换成红绿蓝三种颜色打到屏幕上。在屏幕上的每一个像素，在Frambuffer里面都有一个对应存储空间，里面存有屏幕上对应像素的颜色。
LCD控制器会周而复始的从Framebuffer中取出一个个像素的颜色值，发给电子枪，同时需要和DCLK，VSYNC，HSYNC，DE这些信号配合好。
1.2 RGB接口的LCD硬件连接信号
本次实验编程的屏幕属于RGB接口的显示屏，RGB接口的显示屏至少具备以下信号：
① 像素时钟信号(DCLK)
用于同步LCD上的DE，VS，HS，RGB信号线。
② RGB数据信号（R[0:7] ,G[0:7],B[0:7]）
三组信号线组成，分别代表R(红色)，G(绿色)，B（蓝色），这三组信号中的每一组都会有8根信号，三组共同组成24根线来控制颜色数据。
有些LCD只需要16位颜色(RGB565)，可以只使用8条红色数据线中的高5位，其余3位悬空；只使用8条绿色数据线中的高6位，其余2位悬空；只使用8条蓝色数据线中的高5位，其余3位悬空。
③ RGB数据使能信号（DE）
RGB接口的 LCD 有两种驱动模式：DE 模式和 HV 模式。
在HV模式下，需要用到HS与VS来控制刷新。比如对于分辨率为1024x600RGB的LCD，LCD控制器发出HS信号后，就会发出1024个DCLK，在每个DCLK上传输像素数据；当发出600个HS信号后，就会发出一个VS信号。
在DE模式下，需要用到DE信号来控制刷新，比如对于分辨率为1024x600RGB的LCD，LCD控制器发出DE信号后，就要发出1024个DCLK，在每个DCLK上传输像素数据；当发出600个DE信号，刷新完一帧数据后，又从第1行开始扫描。
编写LCD程序时，一般都会兼容两种模式，所以程序中会设置这3个信号：数据使能信号（DE）,垂直同步信号（HS）,水平同步信号（VS）。
④ 水平同步信号
电路中常用HS或HSYNC表示，详细说明下一小节会说明。
⑤ 垂直同步信号（帧同步或场同步）
电路中常用VS或VSYNC表示，相信说明下一小节会说明。
⑥ LCD背光电源控制信号
所谓背光，就是在LCD显示屏的背部有很多的灯珠，用它们来照亮屏幕。
背光电路可以用GPIO引脚控制，输出高低电平表示亮灭，只有亮灭两种状态；也可以用PWM引脚来控制，它可以输出占空比不同的方波，根据占空比来调节LCD的亮度，更加精细。
100ASK_IMX6ULL开发板的LCD接口定义（在资料光盘/05_Hardware(原理图)->Base_board->100ask_imx6ull_v1.1.pdf)），就包含了上面所述的几种信号类型，如下图：
1.3 TFT材质液晶屏接口简介(7寸1024600TN-RGB)
嵌入式设备中一般都采用TFT材质的液晶屏，如遇到别的材质的屏幕，操作方法也是相似的，可能稍微有些差异，针对差异去做修改即可，7寸1024600TN-RGB液晶屏幕接口引脚如下图，一些关键的引脚做了注释。
1.4 LCD关键特性
1.4.1 行时序
接下来我们查看下100ASK_7.0寸LCD手册时序图(在资料光盘/06_Datasheet(数据手册)->Extend_modules->7寸LCD模块.zip->7.0-13SPEC(7寸1024600TN-RGB).pdf)：
如上图所示，从最小的像素开始分析，电子枪每次在CLK下降沿采集数据，即从数据线上得到数据，并发射到显示屏上，然后移动到下一个位置。DATA数据线上的数据来源就是前面介绍的FrameBuffer。就这样从一行的最左边，一直移动到一行的最右边，完成了一行的显示。
电子枪当打完一行的最后一个数据后，就会收到Hsync行同步信号，如上图可知该LCD的Hsync有效脉冲为低脉冲，根据时序图，一个行周期可以大致分为四部分组成：
① thp：horizontal pulse
Hsync信号的脉冲，thpw称为脉冲宽度，这个时间不能太短，太短电子枪可能识别不到。
② thb：horizontal back porch
③ thf：horizontal front porch
Hsync信号发出后，电子枪从最右端移动到最左端，这是需要时间的：这个移动的时间就是thb。
从Hsync结束到DE开始的区间被称为行扫描的后肩(back porch)，从DE结束到Hsync开始称为前肩(front porch)。
④ thd：horizontal data
thd为数据有效区，假设一行的有效像素个数为x。
1.4.2 列时序
同理，电子枪被Hsync驱动，一行一行地从上面移动到最下面时，它会收到一个Vsync信号(上图中标为VSD)：你应该回到原点去了。如上图可知该LCD的VSD有效脉冲为低脉冲，然后就让电子枪移动回最上边。VSD中的tvpw是脉冲宽度，tvb是移动时间，tvfp表示显示完最下一行像素，再过多久VSD才来，tvd为数据有效区，tv为打完一帧所需要的时间。假设一共有y行，则LCD的分辨率就是x*y。
电子枪打完一帧的最后一个数据后，就会收到Vsync行同步信号。根据时序图，一帧的周期可以大致分为四部分组成：
① tvp：vertical pulse
Vsync信号的脉冲，tvpw称为脉冲宽度，这个时间不能太短，太短电子枪可能识别不到。
② tvb：vertical back porch
③ tvf：vertical front porch
Vsync信号发出后，电子枪从最底端移动到最上端，这是需要时间的：这个移动的时间就是tvb。
在电子枪移动的过程中，Hsync信号会一直有，但是RGB上没有有效的数据。假设一帧信号里，含有有效数据的第1个Hsync信号发生时间称为T1；一帧里，最后一行有效数据的下一个Hsync信号发生的时间称为T2。
从Vsync结束到T1的这段时间，被称为列扫描的后肩(back porch)，从T2到Vsync开始称为前肩(front porch)。
④ tvd：vertical data
tvd为数据有效区，假设一帧数据里的有效行数为y。
LCD的分辨率是：x*y。
1.4.3 DE模式
RGB数据有效信号（DEN），高电平表示数据有效。
根据以上信息大致了解几个关键信号的时序和极性，后面章节会详细介绍。
再根据上图，我们就可以确定像素时钟是51.2Mhz。
1.4.4 RGB数据的存放形式
前面的LCD硬件接口图里用到了24条数据线：R0-R7、G0-G7、B0-B7，每个像素的颜色占据3*8=24位。硬件上LCD的数据引脚连接是固定的，但是我们使用的时候，在软件上可以支持不同的像素格式，比如ARGB888，ARGB555，RGB565等等。也就是说虽然硬件上用了24条数据线，但是软件上我们可以提供24位数据，也可以只提供16位数据。当只提供16位数据时，硬件上24位数据线中会有8条数据线上没有数据。比如对于RGB565格式，R0R1R2、G0G1、B0B1B2这8条数据线上是不传输数据的，恒为0。
本实验支持ARGB888和ARGB555。
ARGB888：每个像素就占据32位数据，其中最高字节A表示灰度透明度其余RGB数据8+8+8=24BPP，因为硬件上根本没接透明度的数据线，所以透明度的数据没用上。
ARGB555：每个像素就占据16位数据，其中最高位A表示灰度透明度其余RGB数据5+5+5=15BPP，但是LCD本身没有透明度的数据线，所以透明度数据没用上。
-END-
100ask_imx6ull购买地址：
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以后会不定期连载100ASK_IMX6ULL裸机文档。
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下载方法一，
a.
下载安装Git Bash工具 :
https://gitforwindows.org/
b.
打开Git Bash，执行命令：
git clone https://gitee.com/weidongshan/imx6ull_NoosProgramProject.git
大概1分钟，下载成功后，你会在C:\Users 目录下，你自己的用户目录里，看到一个imx6ull_NoosProgramProject目录。
下载方法二，
百度网盘，
链接：
https://eyun.baidu.com/s/3smDzFAH
密码：LDCn
路径：
100ask_imx6ull_2020.02.29_v2.0
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嵌入式Linux应用开发完全手册第2版_韦东山全系列视频文档全集.pdf的第四篇 裸机开发 。
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