0 引言

    液晶显示器件是人类社会文明进步的产物，随着现代科技技术的不断发展，液晶显示器件的应用十分广泛，产品更新也非常之快，同时也衍生出种类繁多的不同，型号液晶显示器件。因此，由于液晶显示器件型号不同它的驱动电源及驱动信号源等也不相同，对其进行光电参数等因素的检测时，由于型号不同需要更换设备，连接设备仪器的接线复杂，随之带来了很大的麻烦。液晶显示器件检测光电参数主要依据GB/T 18910.61检验标准要求，需要检测14项光电参数，其中10项光特性参数可通过“DMS-1500显示设备测量系统”进行测试，其检测结果通过电脑读取，而其他几项电特性参数是通过导线连接到电压表、电流表、示波器、功率表等外围设备进行测试获取，并与光特性参数合并组成液晶显示器件光电参数测试报告。无论是测试光特性还是电特性参数，被测液晶显示器件均需要与驱动电源、驱动信号源及其他外围设备进行连接才能进行测试，但液晶显示器件种类繁多，需要更换相对应的驱动设备及其他外围检测设备、导线等，给检测人员带来了极大不便。本文设计了一种基于S3C2440与VC++6.0的液晶显示器光电参数检测接口系统，该接口电路能连接并检测市场上大部分的液晶显示器件，通过通信接口把液晶显示屏的工作电压、工作电流、响应时间采集到由VC++编写的上位机中进行显示，结合DMS-1500 显示设备将测试到的光特性参数和电特性参数一并在PC端显示出来。本系统采用的芯片S3C2440是三星公司生产的32位CMOS微控制器，S3C2440集成了LCD控制器，最大可支持4K色STN LCD和256K色TFT LCD，提供1通道LCD专用DMA，具有与大多数LCD显示器件的接口，通用性强。

1 系统硬件设计

    硬件电路的主要芯片包括S3C2440、MAX3232、液晶显示器件，本系统以S3C2440作为主设备。系统硬件框图如图1所示。

1.1 S3C2440 LCD控制器^[1]

    S3C2440 LCD控制器提供LCD必要的控制信号，可支持STN LCD和TFT LCD，对于STN LCD来说如VFRAME、VLINE、VCLK、VD[7:0]、VM等，对于TFT LCD来说如VSYNC、HSYNC、HCLK、VD[23:0]、LEND等，S3C2440 LCD控制器用于向LCD传输图像数据。S3C2440 LCD控制器结构图如图2所示。

1.2 LCD时序图与接口电路^[2]

    LCD液晶显示器种类繁多，如STN、TFT、LTPS TFT、OLED等，市场上较为主流的液晶显示器为TFT型，常用于MP3、MP4、桌面液晶显示器、笔记本电脑以及手机等。不同类型的LCD数字接口标准不一样，因此，需要先对LCD的接口定义了解才能使用。本文以市面常用的TFT LCD为例，其管脚定义如表1所示。

    TFT LCD时序图如图3所示。

    该时序图中各信号的时间参数都可以在LCD控制寄存器中设置，VCLK作为时序图的基准信号，频率计算如下：

    VSYNC信号计算如下：

    将帧内存的地址送给LCD控制器，并设置好VSYNC、HSYNC、VCLK等信号参数后，即可发起DMA传输从帧内存中得到图像数据传送到VD[23:0]数据总线上。

1.3 通信接口模块

    S3C2440中的通用异步收发器(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，UART)有3个独立的通道，每个通道都可以工作于中断模式或DMA模式，每个通道都有2个64 B的FIFO，使用系统时钟时，S3C2440则可以达到115.2 Kb/s。UART使用标准的TTL/CMOS逻辑电平来表示数据。本文采用RS-232串行接口标准，使用MAX3232实现将TTL/CMOS逻辑电平转换成RS-232逻辑电平。

2 系统软件设计

2.1 S3C2440软件设计

2.1.1 LCD控制器软件设计

    S3C2440以嵌入式Linux作为开发环境，Linux具有开放源代码、易于移植、资源丰富、免费等优点，既可以采用汇编语言进行开发，也支持C语言开发，本系统采用C语言^[1]。系统软件设计由主程序和若干子程序组成，其中包括LCD驱动程序、串口子程序。LCD驱动程序主要完成LCD的显示模式、开启/关闭LCD、设置调色板等的设置，本系统的目的是对LCD进行测试，因此，本系统软件设计一个主菜单，从中选择各种方法进行测试，通过串口输入可以选择以“240*320、8bpp”、“240*320、16bpp”、“640*480、8bpp”、“640*480、16bpp”的显示模式来操作LCD，可以根据需要扩展显示模式。以“240*320、8bpp”为例，LCD程序结构图如图4所示。

    串口子程序中，串口初始化如下：

2.1.2 LCD工作电参数软件设计

    工作电参数通常指的是其功耗，LCD的功耗指的是该液晶显示器在工作时流过该显示器的电流的大小^[3]。本系统通过主控芯片S3C2440的ADC模块对LCD功耗进行采集，采集的结果通过串口模块传送到由PC的VC++软件编写的上位机进行显示。S3C2440集成CMOS模数转换器（Analog to Digital Converter，ADC），可接收8个通道的模拟信号输入，并将其转换为10位的二进制数据。最大的转换速率可达500 KSPS(SPS即Samples Per Second)。在本系统中，可利用S3C2440 ADC模块对LCD的工作电压及功耗进行测试。LCD电参数数据采集程序流程图如图5所示。

2.2 上位机软件设计

    本系统上位机用VisualC++6.0(简称VC++6.0)软件进行编写，主要参考程序如下：

    VC++6.0设计的上位机采集的界画如图6所示。

3 结果分析

    本系统可实现对不同的液晶显示器光电参数的检测，为验证本系统的准确性，在实验过程中，对型号为TFT-LCD FGD430A4005液晶屏进行测试，上位机通过VC++6.0接收数据并储存，共保存10组数据。算术平均值公式为：

    由式(3)可求出该系统所测的算术平均值，根据不同的背光颜色得到的电流测试结果，如表2所示。

    根据误差的定义，误差就是测得值与被测值的真值之间的差，在检定工作中，将高一等级精度的标准所测得的量值称为实际值，在实际测量中，常用被测的量的实际值代替真值，由此，使用汕尾市质量计量监督检测所的PF300数字功率计测试仪器对该液晶屏测试得到测试真值A，根据公式：

数据结果比较后如表3所示。

    经误差理论与数据处理分析，由概率论的大数定律可知，若测量次数无限增加，则算术平均值必然趋近于真值^[4]。以表3的数据分析得到可行性，由该系统测试得到的电流值与标准仪器测试的值相比，误差较小，精确度较高。

4 结论

    该系统是以S3C2440为主控芯片对液晶显示器进行光电参数检测的接口电路，并在PC上采用VC++6.0平台对数据进行显示与存储，方便地实现了对市面上常用的各种型号液晶显示器件光电参数的检测。经实验表明，该系统具有工作稳定、操作简单、数据处理速度快、数据精度高、采集数据的精度高等优点，可以为检测市面上大部分常用液晶显示器的光电参数提供可靠的数据。

参考文献

[1] 韦东山.嵌入式Linux应用开发完全手册[M].北京：人民邮电出版社，2015.

[2] 赵孔新，王晓红，刘丽伟.基于S3C2440A的彩色液晶显示系统设计[J].微计算机信息（嵌入式与S0C），2007(23)：163-165.

[3] 胡其伟，段涛.液晶显示器件(LCD)的原理及检测方法[J].计量技术，2005(6)：58-59.

[4] 费业泰.误差理论与数据处理（第7版）[M].北京：机械工业出版，2017.

作者信息:

陈乐珠1，卓朝松2，王  艳1

（1.汕尾职业技术学院 海洋工程系，广东 汕尾516600；2.广东省汕尾市质量计量监督检测所，广东 汕尾516600）