一种基于ARM9的彩色TFT－LCD模块设计及实现

　　图1中的信号定义如下：

　　VSYNC：LCD控制器和LCD之间的帧同步信号，高电平有效时表示一帧图像的起始。

　　HSYNC：行同步信号，由水平有效像素的大小决定。

　　VCLK：LCD时钟信号，在一个时钟周期内数据送入LCD移位寄存器内。

　　VDEN：数据使能信号，高电平表示数据有效。

　　LEND：行结束信号。

　　VD[23：0]：RGB数据信号线。对于24bitTFT-LCD，R、G、B各占8位;而对于16bit TFT屏有两种方式：5∶6∶5及5∶5∶5+1，使用时需要注意要与相应TFT-LCD的信号相一致。

　2.1.2 数据存储模块

　　NAND Flash是一种固态内存，与EEPROM相比，具有读写速度快的优势;与SRAM 相比，具有非易失性等优势。图像尤其是彩色图像数据量大，因此需要考虑使用大容量的存储器来存储图像数据。另外，考虑到断电后数据的非易失性，因此选择NAND Flash作为存储器件。

　　数据存储单元NAND Flash包括图像库及字符库，其中字符库存储容量是8Mbyte，图像库存储容量是56Mbyte。模块选用NAND FlashK9F1216U0A作为图像的存储器件，它的容量大小为64M×8bit，其中每页是(512+16)byte，块大小是(16k+512)byte;随机读取一页数据的最大时间是12μs，而向NAND Flash写入一页数据的典型时间是200μs。以分辨率为640×480的RGB 彩色图像为例，图像数据大小是900byte，因此将此图像写入Flash的最大时间是341μs，然后将此图像从Flash读出的最长时间是21μs。

　　以分辨率为640×480的RGB格式彩色图像为例，56Mbyte的图像存储容量可以存储62幅图像，完全可以满足大容量存储的要求。在存储图像数据的编程过程中，由于NAND Flash是以页为单元进行数据存储，这就意味着一幅图像需要占用多个页的存储空间。需要注意的是，由于NAND Flash器件存在坏块单元，而且坏块是随机分布的，因此需要对坏块进行标记处理，对它们标记为不可用，这样就避免了由于坏块单元引起的数据存储错误。

　2.1.3 JPEG图像解码

　　JPEG是一种目前广泛使用的静态图像压缩标准，它以其显着的压缩效率和较低的图像质量损失获得了广泛应用，成为国际通用的标准。

　　JPEG的目的是提供一种使用于各种连续色调图像的压缩方法，并且能够易于硬件实现，具有良好的性价比。为了满足各种应用需求，它提供了两种压缩编码技术：基于离散余弦变换(DCT)的有损压缩编码和基于DPCM 的无损编码，这两种编码方式可以采用4种操作模式来实现：顺序编码、累进编码、无损编码及层次编码。其中基于DCT变换的顺序编码方式最常用。

　　以基于离散余弦变换的顺序编码方式来说明JPEG图像解码的过程。图像解码是压缩编码的反过程，解码的码流起始位置标志信息，解码器根据JPEG压缩图像的文件头信息，得到原始图像的基本信息。得到原始图像信息后，解码器根据JPEG文件中的霍夫曼表进行解码。由于熵编码过程中使用霍夫曼编码分别对DC及AC系数进行编码，其中系数编码的顺序采用zig-zag序列，因此实现解码时需要考虑这些相关实现过程，详细信息请参考相关文献[5]。根据量化系数表，经霍夫曼解码后的系数与相应的量化值进行乘积，然后进行反余弦变换。需要注意的是，JPEG 图像使用的是YCrCb模型，其中Y 是亮度分量，Cr及Cb是色度分量，需要将系数的色彩空间从YCrCb转换到RGB空间，最终得到图像的R、G、B 数据值，这些数据才可以在液晶显示屏上显示。

　　根据JPEG 文件交换格式提供的资料文献[6]，YCrCb色彩空间到RGB色彩空间的转换见公式(1)。

　　考虑到延时应尽量小，程序在NOR Flash存储器上执行效率低。图像解码算法中应合理安排在ARM9中的内存分配。设计过程中将频繁访问的程序代码及数据搬运到ARM9内部高速缓冲存储器中，从而提高编码的效率。由于顺序编码方式最常用，它通常称为JPEG 基本系统(BaseLine)。设计过程中，实现的JPEG 图像解码支持顺序编码，完全可以满足应用要求。

　2.2 TFT-LCD LQ080V3DG01

　　实验中选用LQ080V3DG01彩色液晶显示模块测试设计效果。LQ080V3DG01 由彩色TFT-LCD面板、驱动电路、控制电路、供电电路及背光单元组成。它支持最大分辨率为640×480的图形和文字显示，数据输入格式为18bit，其中红绿蓝各占6bit，提供的颜色共262 144种。

　　TFT-LCD需要+3。3V或+5V供电电压，背光需要交流电源供电。输入的控制信号有4个：帧同步信号VSYNC、行同步信号HSYNC、数据使能信号ENAB及时钟信号CK。数据线宽度是18bit，红绿蓝各占6bit，分别是R [0∶5]、G [0∶5]及B [0∶5]，颜色配置信息如表1所示。

表1 输入数据信号及颜色显示配置