痞子衡嵌入式：下降刷新率是定位LCD花屏顯示問題的第一大法(i.MXRT1170, 1280x480 LVDS)

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　　你們好，我是痞子衡，是正經搞技術的痞子。今天痞子衡給你們分享的是i.MXRT1170上LCD花屏顯示問題的分析解決經驗。

　　痞子衡最近這段時間在參與一個基於i.MXRT1170的大項目（先保個密），須要作一個開機動畫功能，板子鏈接的LCD屏分辨率是1280x480，由於開機動畫要求達到30fps，而且要畫質清晰，若是是從SD卡里讀mp4或者jpeg去解碼，這麼高分辨率的圖像（暫不考慮低分辨率的圖片再用PXP模塊去拉伸的方案）解碼耗時比較長，恐怕難以達成30fps，因此痞子衡打算直接把圖片的裸rgb數據事先存在Flash裏，而後LCD模塊直接去刷Flash裏的數據去顯示。

　　板子上的SPI NOR Flash有兩種，默認是八線DDR高性能Flash，還有一個可選的四線SDR普通Flash，痞子衡作好的代碼在默認高性能Flash上跑得沒問題，換到另外一塊rework爲普通四線Flash上就出問題了，顯示徹底是花屏，沒有一點圖片的影子，究竟是怎麼回事？跟着痞子衡一塊兒去發現答案吧。

1、項目板卡簡圖

　　先來看一下這個項目板卡簡圖，簡圖裏只示意了痞子衡今天要分享的LCD問題相關的器件，顯示屏是TM103XDKP13控制器驅動的LVDS接口屏，跟i.MXRT鏈接的話須要有一個RGB2LVDS轉接。Flash都是選的旺宏的，一個是MX25UW51345（200MHz,8bit,DDR），還有一個是MX25U25645（133MHz,4bit,SDR）。此外還有兩個16bit的W9825G6KH組成的32bit SDRAM作顯存，總容量是64MB。

2、在Flash中準備好圖片裸數據

　　首先咱們須要在Flash中存入圖片數據，1280x480-24bpp (rgb888)圖片一張的裸數據大小是1800KB，32MB的Flash最大能夠存18張圖片，爲了給程序存儲留點空間，咱們就存17張，從Flash偏移0x100000處開始存圖片。

2.1 截取一段mp4視頻

　　痞子衡本地有一個NXP十週年宣傳視頻(MP4格式)，原始分辨率是1920x1080，能夠先用ffmpeg或者格式工廠將其轉換成1280x480，而後能夠直接用Windows自帶的圖片軟件裏的Trim功能截取其中一段，30fps幀率的視頻截取1秒就夠了。

2.2 使用ScreenToGif軟件分離出圖片

　　這時候能夠用很是好用的GIF製做軟件ScreenToGif打開這個1秒的MP4，能夠看到一共有31張圖片，能夠刪掉其中一些留下17張，而後將其保存爲圖片（當前版本僅能保存爲png格式），能夠再用格式工廠軟件將圖片格式轉爲jpg，存在D:/nxp_logo文件夾下。

2.3 Python腳本轉成rgb888裸數據

　　有了17張jpg圖片，這時候寫一個Python腳本（jpg2rgb.py），藉助Image庫將17張jpg圖片中的rgb數據所有抽取出來保存在一個bin文件中，下面腳本使用命令爲 python jpg2rgb.py D:/nxp_logo/ -o startup_video_white_rgb888_17f.bin 。

import sys, os
import argparse
import Image

parser = argparse.ArgumentParser(formatter_class=argparse.RawDescriptionHelpFormatter)
parser.add_argument("-o", "--output", required=True, metavar="PATH", type=argparse.FileType('wb'))
parser.add_argument("input", help="JPEG Image folder.")
args = parser.parse_args()

imgFiles = []

# 獲取指定文件夾中全部jpg圖片路徑
imgFolder = os.path.abspath(args.input)
inputFiles = os.listdir(imgFolder)
for idx in range(len(inputFiles)):
    imgFiles.append(os.path.join(imgFolder, inputFiles[idx]))

for idx in range(len(imgFiles)):
    # 使用Image庫打開jpg圖片
    imgObj = Image.open(imgFiles[idx])
    pixelBuf = imgObj.getdata()
    # 抽取rgb裸數據寫入bin文件
    for i in range(len(pixelBuf)):
        for j in range(len(pixelBuf[i])):
            args.output.write(chr(pixelBuf[i][len(pixelBuf[i]) - j - 1]))
args.output.close()

2.4 將圖片裸數據bin文件下載進Flash

　　如今能夠藉助MCUBootUtility的通用編程器功能將startup_video_white_rgb888_17f.bin文件燒錄進Flash裏0x100000處偏移的地方。至此，準備工做已經就緒。

3、引出LCD花屏顯示問題

　　如今讓咱們開始設計開機動畫程序，能夠基於 \SDK_2.x.x_MIMXRT1170-EVK\boards\evkmimxrt1170\jpeg_examples\sd_jpeg 例程，將其中的LCD配置，Pinmux配置稍微改一下，適配這個項目的板子，而後主函數能夠精簡以下（sd卡讀，libjpeg解碼函數所有去掉）：

#define APP_FB_HEIGHT 480
#define APP_FB_WIDTH  1280
/* LCD frame buffer byte per pixel, RGB888 format, 24-bit. */
#define APP_FB_BPP 3

const uint32_t s_imagePics = 17;
const uint32_t s_imageStartAddr = 0x30100000;

int main(void)
{
    uint8_t *imageAddr = (uint8_t *)s_imageStartAddr;
    uint32_t imageBytes = APP_FB_HEIGHT * APP_FB_WIDTH * APP_FB_BPP;

    BOARD_ConfigMPU();
    BOARD_InitBootPins();
    BOARD_BootClockRUN();
    BOARD_ResetDisplayMix();
    APP_InitDisplay();

    while (1)
    {
        /* Wait for the previous set frame buffer active. */
        while (s_newFrameShown == false);

        /* Now new frame is ready, pass it to LCDIF. */
        s_newFrameShown = false;
        g_dc.ops->setFrameBuffer(&g_dc, 0, imageAddr);

        imageAddr += imageBytes;
        if ((uint32_t)imageAddr >= (s_imageStartAddr + imageBytes * s_imagePics))
        {
            break;
        }
    }
}

static void APP_BufferSwitchOffCallback(void *param, void *switchOffBuffer)
{
    s_newFrameShown = true;
}

　　這時候把代碼下載進高性能DDR Flash的那塊板子，咱們的代碼能夠連接到TCM裏執行，這樣不佔用運行時Flash訪問帶寬，不與LCD搶帶寬。斷電重啓能夠看到在60Hz的LCD刷新率下，開機動畫效果顯示槓槓的。

　　如今把代碼下載進普通SDR Flash的板子試試，能夠看到LCD顯示花屏了，徹底沒有圖像的影子，這時候該怎麼定位問題？

4、嘗試下降LCD刷新率

　　在嘗試下降LCD刷新率以前，痞子衡額外作了一些debug工做來確認是否是Flash焊接的問題，首先是調試器掛上去查看PC指針停在哪裏，經調試發現，PC指針是在TCM裏，根據工程map文件能夠查到其地址對應的是程序的結尾，說明代碼正常跑完了，這至少證實芯片可以正常從Flash啓動。

　　而後痞子衡又對程序做了一些改動，將Flash中的圖片數據拷貝到SDRAM中，讓LCD模塊去刷SDRAM，這時候圖像顯示是正常的，這幾乎就能夠定位問題了，是普通SDR Flash帶寬不夠，Flash訪問速度撐不起60Hz刷新率。

#define DEMO_HSW        (1U)
#define DEMO_HBP        (48U)
#define DEMO_HFP        (16U)
#define DEMO_VSW        (1U)
#define DEMO_VBP        (3U)
#define DEMO_VFP        (5U)

static void BOARD_InitLcdifClock(void)
{
    /*
     * The pixel clock is (height + VSW + VFP + VBP) * (width + HSW + HFP + HBP) * frame rate.
     *
     * For 60Hz frame rate, the TM103XDKP13 pixel clock should be 40MHz.
     *
     */
    const clock_root_config_t lcdifv2ClockConfig = {
        .clockOff = false,
        .mfn      = 0,
        .mfd      = 0,
        .mux      = 4, /*!< PLL_528. */
        .div      = 12,
    };

    CLOCK_SetRootClock(kCLOCK_Root_Lcdifv2, &lcdifv2ClockConfig);
}

　　讓咱們嘗試下降LCD刷新率來驗證是否是Flash帶寬的問題，在BOARD_InitLcdifClock()函數中修改lcdifv2ClockConfig.div的值，慢慢增大該值，經痞子衡測試，當div設爲22時（即對應LCD刷新率爲33.9Hz），終於可以正常顯示開機動畫了。

5、關於帶寬的分析

　　如今給出痞子衡的觀點，對於一個新項目，若是首次測試LCD顯示，建議先從低刷新率開始，只有低刷新率調試經過，再逐漸增大刷新率，不然會由於帶寬問題浪費很多時間。
　　最後再讓咱們經過理論公式來推算這款普通SDR Flash能支持最大的刷新率，計算公式其實很簡單：

LCD最大刷新率 = (Flash時鐘頻率 * Flash數據位) / 圖片大小 = 133MHz * 4bit / (1280 * 480 * 24bit) = 36.08Hz

　　理論計算值36.08Hz跟咱們實測值33.9Hz很接近，那點差值應該是FLEXSPI和eLCDIF模塊的開銷。

　　至此，i.MXRT1170上LCD花屏顯示問題的分析解決經驗痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裏~~~

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