要搞定一个带LCD显示的产品，可能对于初次接触LCD硬件设计的新人工程师来说，感觉是个不小的挑战，看着它能搞各种酷炫的UI，但是内部工作原理是什么却摸不着头脑，感觉是有点挑战的，但实际真没有想象的那么复杂，本文就带你搞定一个分辨率1024x600、RGB接口的LCD电路设计，先放上一个可用的参考电路图如下。

从上图可以看到，要搞定一个LCD电路，只需要完成LCD背光驱动、LCD配置、和LCD驱动电源三部分电路即可。至于RGB对外接口、LCD FPC接口这两，一个是排针接口，一个是LCM半成品的FPC接口，只管连线就行。那这些电路细节作用原理是什么呢？下面我挨个挨个详解。

在讲解各个电路的细节原理前，我觉得我们有必要了解下什么是LCM半成品，什么是LCM半成品呢，LCM是LCD Module的缩写，译为显示模组，一个LCM半成品如下图2所示。可以看到，它跟我们淘宝搜索的LCD模块有点不一样。淘宝搜索到的LCD模块一般都还有个PCB板，PCB上还有些驱动电路，板子也留有排针或排母出来，可以扣到一些开发板上直接驱动。而LCM半成品不一样了，它只有一个FPC，没法直接接到一些开发板上，也不能直接驱动。

现在我们把LCM半成品了解了，这样我们知道，要在产品上添加一个可用的LCD，现成的LCD模组尺寸上不一定适合我们。如果不适合的话，我们第一步要做的就是根据需求去找适合的LCM半成品，然后根据这个半成品规格书要求去设计它对应的外设电路，最后把相关的信号线接到主控上，这样一个LCD显示的硬件需求就可以完成。

那LCM半成品的规格书怎么看呢？首先我们先看选用的LCM都有哪些信号，知道所有信号后再去看电气特性，把各个电源电压是多少搞清楚，然后再去看配置信号的各个电平表示什么，把这些看个遍基本就可以画图了。

首先，这里我选了之前一个项目用的LCM来做讲解，我们先看LCM都有哪些信号。如下图是这个1024x600的LCM半成品规格书的截图，可以看到信号蛮多的，看起来头大。不过如果我们把它们分类的话，就会变得简单得多。如图中，我把它们分为4类，分别为驱动信号（红色）、配置信号（绿色）、背光信号（蓝色）、驱动电源（紫色）。这样分类后就变得清晰得多，那这些信号电路都怎么处理呢？继续往下看，我继续慢慢讲。

现在我们通过规格书的信号描述知道了LCM的所有信号，接下来就我们看电源电气特性信息。由上面知道，LCM的电源主要有驱动电源和背光电源两种，我们先看驱动电源。如下图5所示，图5是规格书中摘取的各个电源电压、电流特性表。

如上图5中知道，这个LCM需要5组电源供电才能工作，第一个是数字电源VDD，给内部数字电路芯片供电的，电压为3.3V，电流不大，典型值是30mA，我们可以把它拉到排针上，让主板的3.3V接过来即可。

下面是模拟电源AVDD，这个是给LCM内部模拟电路供电的，典型电压为9.6V，电流为35mA，也还好，不过这个电压有点高，一般的板子都只有3.3V、5V这样的标准电压，所以可能得用个升压电路把3.3V或5V升到9.6V这个电压。

再看Gate的驱动电压，有VGH和VGL两个，一个是18V，一个是-6V，电流都极小，才500uA，所以这两的电源可以不用过多考虑功率够不够的问题。

最后是VCOM电压，VCOM电压典型值是4V，VCOM是LCM内部驱动芯片的一个参考电压，它会影响Flicker，原因展开来讲的话篇幅会很大，这里不作讲解，待后续文章再单独讲解，这里只需要知道它的电流也不大，一般也是uA级别。

从上面分析中，除VDD以外，AVDD、VGH、VGL、VCOM的电压都比较特殊，不太方便用常规LDO这些电源方案稳压得到，而且它们电流都比较小。我们可以考虑通过升压（Boost方案，一种DC-DC开关电源方案）的方式得到AVDD。然后利用Boost的SW信号作为Charge Pump的开关信号整理得到VGH和VGL。当然，这个Charge Pump得到电压肯定没那么准，所以得再放一个18V和6.8V的稳压二极管简单稳压。

剩下就是VCOM电源，刚才也说了，VCOM电流不大，那不大的话，最简单的方式就是使用电阻分压方案，所以可以直接通过两个电阻把AVDD进行分压得到4V，然后在分压后的4V电源放个1uF电容储能，这样就可以把一个LCD的驱动电源电路全搞定。

搞定了LCD驱动电源电路，我们来看背光电源电路设计。在说LCM背光电路之前，我先简单说下LCM的构成。如下图所示，LCM它主要由显示面板（Panel）、背光源（背光板）、面板的Source和Gate驱动电路（现在一半都跟Panel在一起了）、外框构成。

如上知道LCM的构成后，我们去看背光源，背光源其实就是由白色LED和导光板构成，所以我们可以在LCM的规格书中可以看到背光源的LED信息如下图所示。可以看到这里的背光就是3个LED串联为一组，然后6组并联一起组成，所以我们设计背光电路就是设计LED驱动电路。

从上面图中知道，这个LED组合的VF电压为9V，电流为120mA。对于LED电路设计，需要特别注意给LED恒流驱动，恒流了才会让LED的亮度一致性好。参考前面思路，可以找一个Boost芯片升压得到9.3V，但注意这个Boost芯片的反馈是电流反馈，这样才可以实现恒流。这里给个参考可以用MPS的MP3302DJ，当然其他家的同类芯片也可以。一个典型的电路原理如下，MP3302DJ升压后的电压给到LED的正极，电流通过LED到负极，从负极流到采样电阻R45上，最后回到GND。这样流过LED的电流影响R45上的电压，MP3302DJ通过FB采集R45上的电压作为反馈信号调节SW，动态控制输出，形成了动态恒流控制，电路这样处理后就完成了LCD的背光电路设计。如果需要控制背光或背光亮度的话，可以把EN拉到主控芯片的GPIO上，用PWM控制即可。

MODE信号用来选择输入信号是DE模式还是HSD/VSD模式，要选DE还是HSD/VSD，得看主控支持哪种，现在的主控一般2种都支持，这样的话建议选DE模式，因为DE只使用一条信号线（DE）就可以实现图像同步控制，但有的驱动IC上电时需要把VS信号跟DE信号一起拉低才能保证画面同步，所以电路设计时注意把DE、HS、VS都接到主控上，如果LCD的DE模式的坑比较多，还可以用HSD/VSD模式，所以MODE可以预留上下拉的电阻，根据实际调试情况焊接。

接下来是SHLR、UPDN这两个信号，这两个信号的组合是用来选择画面的像素是从哪个角落开始扫描显示的。我们看到的LCD显示画面，其实是一个像素一个像素的逐行快速刷新显示。如果配置为左上为起始点，那显示的画面是我们正视的正常画面，如果配置为右上，正视看的话相当于图像做了镜像，同样左下和右下一样的道理。

这样四个角落可以任意选为起始点的好处是在一些特别的安装场景中，LCD正视看的话，画面可能已经不是正视图了，这时如果软件处理的话会比较麻烦，同时也耗CPU资源。这时可以通过更改图像起始位置来调整，这样可以减少CPU负载，也减少软件开发难度。所以SHLR、UPDN这两个信号如果没有特别要求，可以任意拉高或者拉低，设计预留上下拉电阻位置，不适合了再手动调整。

最后一个是DITHB信号了，这个DITHB信号如果使能的话，LCD内部驱动芯片就会通过在相邻像素间插入随机像素来实现像素质量更好（但实际没那么好），这个就看需求了，可以也预留上下拉电阻位置，根据实际调试情况选择使能还是不使能。最后放上一个默认的参考配置如下。

完成上面的设计后，最后就剩下数据线了，数据线一共有DCLK（时钟）、DE、HS、VS、R[7:0]、G[7:0]、B[7:0]、RESET（复位信号），这些信号怎么连呢，解决办法就是查主控芯片的引脚定义，主控芯片也会有同样的信号定义，一一对应连上去即可，至于复位信号RESET，接到一个普通GPIO就行。如果这些信号不想接到主控上，只想做一个模组，那就自定义接到一个排针或者FPC接口都可以，比如这里就自定义接到一个排针上，如下图所示。

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