S pomocí vývojové desky MicroZed vytvořte driver pro grafický dotykový LCD displej s řadičem RA8875. Vytvořte demonstrační aplikaci s vypisováním textu pomocí fontů. Na displej vypisujte i aktuální souřadnice polohy prstu v případě dotyku displeje.
Cílem projektu bylo seznámit se s vývojovými nástroji pro SoC Zynq a s embedded Linuxem, který je pro implemetaci použit. Aktuální stav projektu splňuje pouze první část zadání, tedy vypisování textu na LCD. Dotykové ovládání není funční kvůli prozatím nedokončené periferii vytvořené v prgramovatelné logice Zynqu (FPG) pro řízení LCD.
Pro realizaci byl použit SOM MicroZed společnosti Avnet doplněný oI/O nosnou desku. Jádrem MicroZedu je Zynq-7000 SoC společnosti Xilinx, který ve společném pouzdře představuje kombinaci FPGA s dvoujádrovým proceseromem ARM Cortex A9. Dále je MicroZed doplněn o USB, Ethernet, QSPI flash paměť, DDR3 RAM (1 GB), slot na microSD kartu apod.
Jko displej byl použit 7 palcový TFT LCD ER-TFTM070-5 s rozlišením 800×480 pixelů, 16 bit barevnou hloubkou a doplněný o rezistiní doykový panel. Displej disponuje grafickým kontrolérem RA8875 a pro komunikaci je použito 16 bit paralelní rozhraní. Funkční zapojená testovací sestava je znázorněna na následujícím obrázku:
Komunikace probíhá po 16 bit standartizovaném paralelním rozhraní pod označením 8080. RA8875 zahrnuje i kontrolér pro rezistivní panel. Komunikace po sběrnici je obousměrná (three-state), pozice z dotykového panelu jsou tak vyčítány po stejné sběrnici, jako jsou zapisována obrazová data.
Na následujícím obrázku je znázorněno zapojení LCD displeje:
Obrázek převzat z: http://www.buydisplay.com/download/interfacing/ER-TFTM070-5_Interfacing.pdf .
Pro demonstraci funkčnosti displeje byla vytvořena jednoduchá demonstrační aplikace, která umožňuje vypisování textu a vykreslování pixelů na zvolenou pozici v nekolika předvolených barvách. Aplikace využívá předpřipravené fonty v EEPROM paměti kontroléru RA8875.
V programovatelné logické čísi (PL části) byla vytvořena jednoduchá periferie pro namapování jednotlivých externích signálů (pinů) paralelního komunikačního rozhraní LCD do definovaného adresního prostoru v paměti s využitím interní AXI sběrnice. Po spuštění demonstrační aplikace nejprve namapuje periferii do virtuálního adresního prostoru tak, aby bylo možné k periferii přistupovat z uživatelského prostoru Linuxu bez nutnosti driveru:
static const unsigned IO_REG0_ADR = 0x43C00000; //physical address of periphery unsigned page_size = sysconf(_SC_PAGESIZE); //Get the number of bytes in a memory page // Open /dev/mem file - memory fd = open ("/dev/mem", O_RDWR); if (fd < 1) { perror("Cannot open /dev/mem"); exit(-1); } // maps HW peripheries into the virtual memory if ((io_reg0 = mmap(NULL, page_size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, IO_REG0_ADR)) == MAP_FAILED) { perror("cannot map io_reg0"); exit(-1); }
Následně jsou jednotlivé piny paralelní sběrnice LCD řízeny zápisem 32 bit hodnoty na přidělenou virtuální adrasu:
//LCD interface outputs #define MASK_DATA_W 0x0000ffff //data bus #define MASK_RD_W 0x00010000 //redad signal #define MASK_WR_W 0x00020000 //write signal #define MASK_CS_W 0x00040000 //chip select #define MASK_RS_W 0x00080000 //data/instruction selection #define MASK_BL_CONT_W 0x00100000 //backlight control void LCD_WriteCmd (uint8_t cmd) //function for write instruction to RA8875 { *((unsigned *)(io_reg0 )) |= MASK_RD_W; *((unsigned *)(io_reg0 )) &= (~ MASK_CS_W); *((unsigned *)(io_reg0 )) |= MASK_RS_W; *((unsigned *)(io_reg0 )) &= ((~MASK_DATA_W) | cmd ); //write cmd *((unsigned *)(io_reg0 )) &= (~ MASK_WR_W); *((unsigned *)(io_reg0 )) |= MASK_WR_W; *((unsigned *)(io_reg0 )) |= MASK_DATA_W; //set data to 0xfffffff *((unsigned *)(io_reg0 )) &= (~ MASK_RS_W); return; } void LCD_WriteData (uint16_t data) //function for write data to RA8875 { *((unsigned *)(io_reg0 )) |= MASK_RD_W; *((unsigned *)(io_reg0 )) &= (~ MASK_CS_W); *((unsigned *)(io_reg0 )) &= (~ MASK_RS_W); *((unsigned *)(io_reg0 )) &= ((~MASK_DATA_W) | data ); //write data *((unsigned *)(io_reg0 )) &= (~ MASK_WR_W); *((unsigned *)(io_reg0 )) |= MASK_WR_W; *((unsigned *)(io_reg0 )) |= MASK_CS_W; *((unsigned *)(io_reg0 )) |= MASK_DATA_W; //set data to 0xfffffff return; }
Latence způsobená AXI sběrnicí je přibližně 200 ns, tomu odpovídá časový interval mezi změnami stavů logických úrovní (ověřeno měřením).
Pro inicializaci displeje využití fontů a dlších funkcionalit kountroléru RA8875 byla vytvořena knihovna „lcd“. Většina funkcí byla převzata a poupravena z demonstračního kódu zveřejněného výrobcem http://www.buydisplay.com/download/democode/ER-TFTM070-5_16-bit-8080_DemoCode.txt .
Veškeré zdrojové kódy jsou ke stažení zde: microzed_lcd.zip.