液晶屏設計的好壞直接關系到智能手機的整體性能表現，然而液晶顯示屏種類繁多，工程師需要針對各種顯示屏的時序匹配、電源要求以及控制器的不同特點進行設計。本文介紹了Intel PXA27x 處理器內部集成LCD控制器的特點、驅動實現方法以及相關的電源設計，并提出了電磁兼容設計建議。

全球智能手機市場正處于高速增長時期，市場研究公司Gartner預測，隨著掌上電腦需求的下降，全球智能手機銷售量2004年將增長到1400萬部，增長率達140%，預期到2007年將大幅成長至4500萬。面對日益成長的智能手機市場，各家芯片廠商都相繼推出具有各自特色的芯片方案：如 Freescale公司的i.MX21處理器嵌入了多媒體加速技術，支持MPEG4和H.263；Intel PXA27x Bulverde處理器內嵌MMX技術和SpeedStep省電技術，支持MPEG4、MP3解碼和400萬像素的攝像。多媒體應用也成為下一代手機一大亮點，在手機上看電影、看電視、玩游戲等是下一代手機的發展趨勢。

Intel PXA27x 處理器是一款具有較好多媒體應用效果的處理器，利用該處理器甚至可以令最終用戶獲得在移動通訊設備上的3D游戲體驗。堪稱智能手機眼睛的LCD屏設計效果的好壞，無疑成為消費者選擇的最重要的因素之一。下面詳細介紹一下基于PXA27x 處理器的智能手機中LCD的設計與實現。



LCD屏設計

基于Intel PXA27x 處理器的LCD硬件設計電路如圖所示，主要由三部分組成：LCD控制器、時序 IC LZ9FC22和液晶顯示屏LCD。

Intel PXA27x 處理器內部集成了LCD控制器，支持多種LCD屏，代表性的如雙掃描無源陣列顯示器(DSTN-LCD)和薄膜晶體管有源陣列顯示器(TFT-LCD)。主要性能有：支持單或雙掃描顯示模式，內嵌幀緩存，最多支持8位無源雙掃描顯示模式，支持最多18位像素的無內嵌幀緩存的單屏顯示面板，支持最多24位像素的有內嵌幀緩存的單屏顯示面板。

該控制器有三種顯示類型：

無源彩色模式，支持16777216 (24位) 種彩色；

有源彩色模式，支持16777216(24位)種彩色；

無源黑白模式，支持256(8位)級灰度。

LCD控制器支持高達800×600像素的顯示屏。然而在幀存儲器中，由于存儲器的總線寬度、像素編碼數據的大小限制了能驅動的顯示屏幕大小。

幀和調色板的數據可存儲在內嵌的SRAM或者外部存儲器中，LCD的DMA控制器一共有7個DMA通道，通過0-4這5個DMA通道可將幀和調色板的數據裝入16×64位的輸入FIFO(先入先出)中。通過內部系統總線，利用DMA通道5可將放在外部幀存儲器或者內嵌SRAM中的像素編碼數據存儲到相關的16×64位輸入FIFO。LCD控制器將其用作指針去索引一個4×24位寬的小調色板，并得到24位的像素彩色。DMA通道6用來傳輸命令數據，將存放在外部存儲器或者LCD 面板內部SRAM的幀頭部的命令數據，傳輸并存儲在4×52位命令FIFO中。

根據所要連接的不同顯示屏類型，可將LCD控制器編程為相對應工作模式：當接黑白屏時，可配置成4、8位模式；接無源彩屏有8位和16位的工作模式；接有源彩屏時，控制器則可配置成12、16和18位的工作模式。

我們的LCD屏設計方案中選取了有源彩色模式，采用夏普公司的3.5寸TFT有源彩色液晶顯示器LQ035Q7DB02,采用16位工作模式，即RGB565。由于手持設備的液晶顯示屏種類繁多，各廠家的標準不一致使PXA27X的LCD控制器與夏普3.5寸屏在數據格式及顯示時序上無法匹配。因此，需要選用一種時序控制IC或者用CPLD，對不同數據格式的數據接口進行映射。這里，我們時序控制IC采用LZ9FC22。

PXA27X LCD控制器由以下引腳組成：

LDD[15～0]：16位數據線，R、G、B色度信號的數據線分別為5位、5位和6位；

L_PCLK：點時鐘(Pixel cLOCk)，用于把每一點的數據送入移位寄存器，該時鐘最大可達52MHz； L_LCLK：行時鐘，用于指示一行數據由移位寄存器到顯示驅動芯片傳輸完畢，并使行指針加1。在16位TFT方式下就是水平同步信號； L_FCLK：幀時鐘，用于指示一幀圖像的開始，同時把行指針置于顯示屏的第一行。在16位TFT方式下就是垂直同步信號；

L_BIAS:在16位TFT方式下，輸出允許信號，用于指示數據信號在時鐘信號的同步下鎖存到引腳。

為了顯示一幀圖像，PXA27x LCD控制器首先在幀緩沖器中存入要顯示的圖像數據，然后讓LCD控制器的DMA地址寄存器指向幀緩沖器的起始地址，讀出幀緩沖器中的數據到輸入FIFO隊列。由于在本設計中采用16位方式，無需對幀緩沖中的數據進行解碼，所以LCD控制器不處理而直接把數據送到輸出FIFO，輸出FIFO再將數據通過引腳送到LZ9FC22以驅動液晶顯示。

LCD相關電路的電源設計

這款LCD設計牽涉到好幾個電源，有VSHD(+3.3V)、VSHA(+5)、VDD(+15V)和VEE(-10V)，還有背光用的+21.6V。每個電壓都有一個容限范圍。各電壓范圍分別如下：

+3.3V(3.0~3.6)；

+5V(4.5~5.5)；

+15V(14.5~15.5)；

-10V(-10.5~-9.5)；

+21.6V(~24)。

除背光用的+21.6V電壓外，其余電壓加電順序要么同時開關，要么按開啟VSHD→VSHA→VEE→VDD和關閉VDD→VEE→VSHA→VSHD的順序執行。本項目設計采用同時方式，采用凌特公司的LT1944-1可同時輸出VSHA(+5)、VDD(+15V)和VEE(-10V)三種電壓，也可用IC的控制管腳同時控制開啟或關斷。

電磁兼容性設計

設計中，要想保持LCD信號數據的完整性，保證LCD屏輸出圖像的質量，適當加一些保護器件是有必要的，同時PCB的布線布局也是一個因素。在布線時LCD的數據線(即RGB線)要盡量短，線與線之間的間距要足夠大，如至少保持一倍以上的線寬距離。在LCD數據線上加ESD/EMI保護器件較為簡單，這類器件很容易找到。