十二章 显示器接口

第十二章显示接口技术2011/10东北大学计算机系统研究所第一章绪论12.1LED显示器12.2CRT显示器12.3MC6845CRT控制器1.5LCD显示器习题12.1LED显示器LED（发光二极管）数码管的结构：由7个（或8个）发光二极管组成。可显示0~9或A~F及一些符号。+5VGNDabDP共阴极共阳极12.1LED显示器LED（发光二极管）数码管的结构：由7个（或8个）发光二极管组成。可显示0~9或A~F及一些符号。abcdefgDP•例：要显示数字5，则应使二极管a、c、d、f、g亮，即LED接口输出01101101B（共阴极）或10010010B（共阳极）。LED显示器的接口—动态驱动电路8255A………..……+5V……PAPB110位码段码…12.1LED显示器LED显示器的接口—静态驱动电路OUTXXX2H,45HOUTXXX1H,32HOUTXXX0H,10H0100B01100110B12.1LED显示器744774477447744774477447gfedcbagfedcbagfedcbagfedcbagfedcbagfedcbaY0Y1Y274LS138Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q074LS27374LS27374LS273D0~D7D0~D7D0~D7数据总线第一章绪论12.2CRT显示器12.3MC6845CRT控制器1.5LCD显示器习题12.1LED显示器单色显示器的结构及工作原理v1v2v3垂直偏转电路水平偏转电路垂直同步信号VS水平同步信号HS视频信号fv灯丝阴极加速极高压极聚焦极水平偏转线圈垂直偏转线圈荧光屏高压高压整流栅极12.2CRT显示器2008/06计算机系统研究所12.2CRT显示器单色显示器的结构及工作原理（续）IHSIVSDEtttCRT扫描光栅…..正扫回扫…..字符点阵CRT同步信号12.2CRT显示器单色显示器的结构及工作原理（续）IHSIVSDEttt…..正扫回扫…..字符点阵CRT同步信号第一章绪论12.3MC6845CRT控制器1.4TVGA控制器习题2008/06计算机系统研究所12.1LED显示器的结构与工作原理12.2CRT接口技术CRTC的结构与功能点时钟计数器字符宽度寄存器字符计数器行额定字符数行开始字符数行结束字符数行扫描字符数点时钟字符高度计数器字符行额定线数字符时钟复位复位字符行计数器每帧额定行数帧扫描线计数器帧开始扫描线数帧额定扫描线数复位复位复位扫描线时钟100108055正程+回扫102450Hz256812.2CRT显示器MC6845CRT控制器—内部结构•水平控制逻辑：产生一定频率和宽度的显示允许信号（DE）、水平同步脉冲（HS）。•垂直控制逻辑：产生垂直同步脉冲（VS）。•光标、光笔控制逻辑：决定光标在屏幕上的位置、大小及闪烁频率。•线性地址控制逻辑：根据字符在屏幕上显示的位置确定显示存储器（VRAM）的地址。改变起始地址寄存器的值，可以实现字符文本的滚动。12.2CRT显示器MC6845CRT控制器—引脚功能（1）与CPU的接口信号：D0~7、E、R/W、RS、CS。（2）对CRT的控制信号：HS、VS、DE。（3）与VRAM连接的信号：（4）其它信号：Vcc、Vss、RESET、CLK、CURSOR、LPSTB12.2CRT显示器MC6845CRT控制器—引脚功能（3）与VRAM连接的信号：•MA0~MA13：VRAM地址信号。用于对VRAM进行寻址，得到的是欲显示的字符的ASCII码。•RA0~4：字符发生器的地址信号（行地址，相应的ASCII码为列地址），得到的是对应字符的点阵代码的相应的扫描行。12.2CRT显示器MC6845CRT控制器—内部寄存器•索引寄存器：相当于地址寄存器，只写，当RS=0、CS=0是写入，其值为要访问的其它寄存器的编号。•水平字符总数寄存器R0：只写，其值为一行中显示字符的总数，它决定HS的频率。如100。•水平显示寄存器R1：只写，其值决定屏幕每行可显示字符的总数。R1R0，如80。•水平同步位置寄存器R2：只写，其值决定CRT水平扫描周期中水平同步脉冲的位置。R2R1，如90。•水平同步宽度寄存器R3：只写，其值决定水平同步脉冲的宽度。R2+R3R0，如10或9，决定行消隐。VS、HS脉冲12.2CRT显示器MC6845CRT控制器—内部寄存器•垂直总数寄存器R4：只写，存放每帧字符行总数的整数部分。如25。•垂直校正寄存器R5：只写，存放每帧字符行总数的小部部分。如16（扫描线）。R4和R5决定VS的频率。•垂直显示寄存器R6：只写，其值决定屏幕可显示字符行数。R6R4，如24。•垂直同步位置寄存器R7：只写，其值决定CRT垂直扫描周期中水平同步脉冲的位置。如5（扫描线）。•扫描方式寄存器R8：只写，其值决定隔行扫描还是逐行扫描，是字符方式还是图形方式。12.2CRT显示器MC6845CRT控制器—内部寄存器•字符行扫描线数寄存器R9：只写，确定每个字符行扫描线数。如10。•光标起始寄存器R10：可读写，用于确定光标从哪一根扫描线开始，和光标的闪烁率。•起始地址寄存器R12、13：只写，其值确定屏幕左上角（第0行第0列）字符在VRAM中的偏移地址。•光标结束寄存器R11：可读写，用于确定光标最后一根扫描线位置。12.2CRT显示器MC6845CRT控制器—内部寄存器•光标地址寄存器R14、15：可读写，其值确定光标在屏幕上的位置。•光笔地址寄存器R16、17：只读，光笔移动时将其所在的位置（在VRAM中地址）写入这两个寄存器。12.2CRT显示器单色CRT接口电路6845VRAM字符发生器移位寄存器CPUMA0~13RA0~4fvHS、VS、点时钟(fr、fg、fb)DB9GNDGNDREDGREENBLUEintensitybrightnessHretraceVretrace12.2CRT显示器单色显示器的结构及工作原理（续）--VRAM和字符发生器•VRAM：视频存储器，SRAM。在字符方式下，保存的是对应显示字符的ASCII码及其属性；在图形方式下，保存的是对应像素值和属性。例如：对于40行x25列的CRT，对应CRT第0行第0列第24行第39列…第0行第1列12.2CRT显示器若第十行第五个字符是A，则VRAM中第[（10-1）*40+4]*2个单元就是A的ASCII码单色显示器的结构及工作原理（续）--VRAM和字符发生器•字符发生器：ROM，保存的是对应每个ASCII码的字符点阵代码。例如，对于5x7点阵来说，对应H的ASCII码（作为字符发生器的地址），其输出为：10001xx、10001xx、10001xx、11111xx、10001xx、10001xx、10001xx。12.2CRT显示器其在扫描线地址的作用下将相应的行通过移位寄存器与同步信号一起送CRT。单色CRT接口电路A0~196845字符缓冲器VRAM属性缓冲器多路开关MA0~13CLK暂存器暂存器字符发生器属性译码器移位寄存器视频处理HSVSDECURSORRA0~4Video连接TV连接CRT12.2CRT显示器第一章绪论12.5LCD显示器12.2CRT接口技术12.3MC6845CRT控制器习题12.1LED显示器的结构与工作原理液晶显示器的原理12.5LCD显示器•液晶分子的流动性和方向性液晶显示器的原理12.5LCD显示器•液晶分子在电场的作用下垂直排列液晶显示器的原理12.5LCD显示器•液晶分子随着配向膜的凹槽排列液晶显示器的原理12.5LCD显示器•偏振光：光矢量的振动不变或按某种规则变化的光波液晶显示器的原理12.5LCD显示器•偏光镜：自然光通过偏光片之后只有和平行线平行的光通过液晶显示器的原理12.5LCD显示器•液晶单元结构：液晶灌入凹槽互相垂直的2个平面之间。(左图)液晶分子从上至下扭转90度，光线从上面穿过，扭转90度后在穿过下面的玻璃。液晶显示器的原理12.5LCD显示器•液晶单元结构：液晶灌入凹槽互相垂直的2个平面之间。（右图）液晶分子从上至下垂直排列。光线从上面穿过，被下面的玻璃挡住。液晶显示器的原理12.5LCD显示器•液晶显示器的组成：2片玻璃基板，中间是液晶层，液晶屏背面有一个背光板用于发射光线，一个液晶格构成屏幕的一个像素，通过控制电路控制液晶格透光或不透光显示文本和图像。率光片实现彩色显示。液晶显示器的原理12.5LCD显示器源极栅极LCD像素CS公共极GSD•液晶控制电路：栅极电压作为开关，源极电压提供液晶显示的亮度信息。液晶显示器的原理12.5LCD显示器COMCOMCOMCOMCOMCOMCOMSeg1Seg2Seg3Seg4Seg5Seg6Seg7•七段显示器：7个液晶显示单元构成7段LCD显示器。所有段的公共极连在一起，每个段的源极有各自的驱动信号，如上一页。驱动信号可以通过并行接口电路提供，如8255A等，或专用的LCD驱动器。液晶显示器的原理12.5LCD显示器•ICD显示器矩阵扫描驱动：每一行的栅极连在一起，由行信号控制，每一列的源极连在一起，有列信号控制，采用动态扫描方式，每次显示一行。LCD点阵显示器接口-MM58201•MM58210的内部结构：显示存储器(24段8列)，串行输入输出与接口相连，8个背板信号输出，24个端信号输出。12.5LCD显示器背板波形生成逻辑计数器RC振荡器复用和译码段波形生成逻辑196BitRAM地址发生器段信号VTC24行地址248背板信号I/OR/W列地址DATAOUTDATAIN控制逻辑CLKCSRCOSCLCD点阵显示器接口-MM58201•MM58210的引脚信号：面向CPU的有CS、DATAIN、DATAOUT和CLKIN；面向LCD的S1-24和PB1-8段驱动（列）信号和背板（行）信号；RCOSC输入时钟信号，VTC输入直流电压。12.5LCD显示器MM5820112345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221S11S10S9S8S7S6S5S4S3S2S1BP8BP7BP6BP5BP4BP3BP2BP1VssVDDS12S13S14S15S16S17S18S19S20S21S22S23S24VTCCSCLKINDATAINDATAOUTRCOSC•DATAIN引脚：数据输入，CPU将要显示的数据串行发送到内部RAM，每次发送一帧，30位，如上图。前5位为地址位，表示LCD开始显示的地址（第一列的位置）；第6位为X读写位（R/W）；其余24位为数据位，对应第1列的第1位，第2位，…第8位，第2列的第1位，第2位，…第8，以此类推。12.5LCD显示器A4A3A2A1A0R/WD1D2……D23D24LCD点阵显示器接口-MM58201初始化时也是通过DATAIN，地址为11000，R/W#为0（写），D1-D3表示背板数，D4=1表示为主片，=0为从片，D5-24可忽略。•接口电路：4片MM58201（主片）控制4个LCD显示器，每个LCD有8行24列。12.5LCD显示器MM58201-1MM58201-2MM58201-3LCD2LCD1LCD3LCD4MM58201-48255APA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7CSDATAINCLKVTCDATAOUTCSDATAINCLKVTCDATAOUTCSDATAINCLKVTCDATAOUTCSDATAINCLKVTCDATAOUT+12V2N2222PB0DATAOUTS1-24BP1-8S1-24S1-24S1-24BP1-8BP1-8BP1-8BP1-8BP1-8BP1-8BP1-8S1-24S1-24S1-24S1-24+12V+12V+12V+12VRCOSCRCOSCRCOSCRCOSCVDDVSS33K100K68K+12VGNDVSSVSS