LCM之Fmark功能 && LCD控制器同LCD驱动器的差别 && 帧率与刷新率的关系 && OLED背光

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  最近调试R61509V这颗LCM驱动芯片时，出现在纯色测试画面下画面刷新有残留(tearing effect，即TE)的问题。根本原因是主控写图像数据的速度与LCM刷屏的速度不一致造成的，具体是刷屏速度要快于主控写速度。好在很多LCM驱动芯片都有一个Fmark脚，用来与主控同步，当Fmark发出一个信号给主控时，主控才开始写一帧数据，这样就可以保证两边同步。讲述前首先对几个概念描述：

（1）刷屏速度

      刷屏率是指LCM刷新的速度，这个值一般在LCM的初始化CODE中会设定好。对于瑞萨的R61509V这颗LCD驱动，设定0x0010寄存器就是设定刷屏速度。根据公式：帧率=678KHZ/{(RTN)*DIV*(432+8+8)} ，其中678K是LCM内部的时钟源，RTN是每行的时钟数，DIV是分频系数，(432+8+8)则是行像素。测得的结果是：

0X011F  20HZ,最小频率.

0X011A  29HZ 
0X0115  36HZ 
0X0110  52HZ 

0X001C  60HZ   
0X0018  70HZ 

0X0014  80HZ 

      刷屏率太低会导致出现flicker现象，所以一般要设定在60HZ以上。

（2）主控写速度WR跟片选CS

      这两个PIN脚对每个DBI的LCM都具备，两者的工作频率是一致的。主控每次写一帧数据时，会有一个片选信号，同时对应一个WR的写有效信号。主控的写频率的变化是由工作状态决定的，比如摄像时，拍摄动态物体的显示写速度就快于拍摄静态物体的显示写速度。

      如果屏幕的画面没有更新，就会70ms update一次lcd，如果画面有动，就是最多33ms刷一次屏。意思就是CS频率只能限定在1/70到1/30，14.28HZ至33.33HZ之间。最高频率已经快于PAL或者NTSC的帧频，可以保证摄像头工作或者播放视频时不会出现丢帧现象。

（3）Fmark功能

      要使能fmark，首先要保证主控的fmark脚与LCM的fmark脚是正确连接的；其次要在LCM初始化中使能屏的fmark功能，保证LCM周期性发出信号给主控，同时使能主控的fmark功能，保证主控收到一个fmark信号才写一帧数据。

      LCM的fmark有两个参数可以配置：一是刷多少次屏发出一个fmark信号，比如不一定要每次刷屏都发fmark信号，可以刷几次屏发一次fmark信号；二是fmark的位置参数，可以让fmark迟滞几条线输出，目的是让主控晚点写数据到GRAM，避免TE。

      举例：存在这样的情况，就是IC在从GRAM读完最后一行就输出te信号，此时BB开始写GRAM。但可能还要有一两条line的时间，IC才开始从GRAM的第一行读数据刷下二桢，而写GRAM的速度要慢于IC读GRAM的速度，此时可能还没有开始写。导致读GRAM超过写GRAM，所以会在上方产生tearing。要避免TE输出太早，导致写GRAM先开始，所以要加延迟，保证读老旧数据开始后，写GRAM才开始。

（4）fmark周期与CS周期

       出现TE现象的根本原因是两边速度不一致，具体是LCM的刷新速度要快于主控送数据的速度，两者的速度要符合一定的范围才行。只要保证CS的周期在两个TE周期之间即可，也就是CS的写频率不能低于TE读频率的二分之一，Tearing出现的根本条件是读写有交叉。通常都是写Gram速度（WR）慢于lcd刷屏速度（TE），只要刷屏的位置不超过写Gram位置就不会有切屏现象。
      举个实例：比如CS差不多就比两个TE周期小一点，要刷两桢数据，首先第一桢刷屏开始刷屏了，表示读GRAM开始，它的速度比较快，它读的是老旧数据；紧接着主控开始写GRAM，大概写到GRAM的快一半时，这时候已经刷完一桢，然后开始刷第二桢，即又从GRAM的最上方开始读并刷屏，此时读出来的才是刚写入的新数据，在写完GRAM之前，读的步骤永远跟不上写的步骤，就不会出现tearing。

      如果CS比两个TE周期大，假设相当于三个TE周期，那么只有在第三个TE读周期时，显示的数据才是写好的GRAM的数据；第一个TE读的是老旧的数据，第二个TE周期由于GRAM还没有写完，但读步骤赶上写GRAM步骤了，导致显式一部分是旧的一部分是新的，所以出现TE。此即本质。

       若TE已经成功开启，依然有Teering现象（摄像头预览或者播放视频时尤其明显），可从如下方面思考分析。
1)是否使用了竖屏横用，导致对GRAM的读写方向不一致，一般会出现斜线切屏现象。
2)是否clock速度过低，FPS低于LCM自刷新率的1/2？
3)是否clock速率过快，超过LCM的自刷新率，导致写GRAM时可能从后面赶上读，导致Teering发生。
（5） TE类型

        TE显示使能时，必须保证CPU的LCD TE使能和LCM驱动的TE功能都打开。LCM的TM使能有两种：VSYSC，VSYNC&HSYNC。图示如下：

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        首先，LCD控制器同LCD驱动器是有着本质区别的。简单来说LCD控制器在嵌入式系统中的功能如同显卡在计算机中所起到的作用。LCD控制器负责把显存（可能是内存中的指定域）中的LCD图形数据传输到LCD驱动器（LCD driver）上，并产生必须的LCD控制信号，从而控制和完成图形的显示，翻转，叠加，缩放等一系列复杂的图形显示功能。LCD驱动器则只负责把CPU发送的图像数据在LCD显示出来，不会对图像做任何的处理。独立显卡，就是个GPU模组加自己相应的外设，具备独立显存(RAM)。
集成显卡，是GPU与CPU共用内存。

                                         

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       帧数(帧率)，就是画面改变的速度，只要显卡够强，帧数就能很高，只要帧数高画面就流畅。理论上，每一帧都是不同的画面。60fps就是每秒钟显卡生成60张画面图片。

刷新率，顾名思义，就是显卡将显示信号输出刷新的速度。60赫兹（hertz）就是每秒钟显卡向显示器输出60次信号。

        假设帧数是刷新率的1/2，那么意思就是显卡每两次向显示器输出的画面是用一幅画面。相反，如果帧数是刷新率的2倍，那么画面每改变两次，其中只有1次是被显卡发送并在显示器上显示的。 所以高于刷新率的帧数都是无效帧数，对画面效果没有任何提升，反而可能导致画面异常。

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       渐渐兴起的OLED屏，都是没有背光概念的，用屏自身的命令来控制背光。修改方法参见FAQ，需要说明的一个地方：

static struct LCM_setting_table lcm_backlight_level_setting[] = {
    {0x51, 1, {0xFF}},  //0xFF最终会被覆写
    {0x53, 1, {0x20}},
    {REGFLAG_END_OF_TABLE,99, {}}
};

static void lcm_setbacklight(unsigned int level)
{
    unsigned int default_level = 145;       //名为默认，实际是最低亮度
    unsigned int mapped_level = 0;

    if(level > 255)
            level = 255;

    if(level >0)
            mapped_level = default_level+(level)*(255-default_level)/(255); //等份化
    else
            mapped_level=0;

    // Refresh value of backlight level.
    lcm_backlight_level_setting[0].para_list[0] = mapped_level; //覆盖结构体构成的数组的，第一个数组元素的para_list数组的第一个值
    LCM_PRINT(" lcm_setbacklight setting level is %d \r\n", level);
    push_table(lcm_backlight_level_setting, sizeof(lcm_backlight_level_setting) / sizeof(struct LCM_setting_table), 1);
}

 

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