摘 要：為了減少手持式設(shè)備的功耗并滿足LCD背光調(diào)節(jié)的應(yīng)用需求，在嵌入式Linux下，設(shè)計(jì)了一種用按鍵來調(diào)節(jié)輸出方波占空比以實(shí)現(xiàn)背光調(diào)節(jié)的解決方案。該方案采用S3C2440的定時(shí)器產(chǎn)生PWM信號(hào)，系統(tǒng)根據(jù)LCD使用情況和外界光線強(qiáng)度的變化，用傳入的按鍵觸發(fā)次數(shù)來控制定時(shí)器輸出PWM信號(hào)的占空比，通過軟件實(shí)現(xiàn)背光狀態(tài)的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，并完成了背光驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)。測(cè)試結(jié)果表明，該方法可以降低設(shè)備的功耗并能滿足背光調(diào)節(jié)的要求，具有良好的穩(wěn)定性及通用性。

　　0 引 言

　　在手持式設(shè)備中，液晶顯示屏的使用越來越廣泛。由于LCD自身是不能發(fā)光的，它需要一個(gè)強(qiáng)勁的光源來給它提供背光，以便清晰地顯示信息。這樣的光源是非常耗電的，通常液晶顯示屏的功耗常常占到系統(tǒng)總功耗的60%以上。以群創(chuàng)的7寸屏為例，通常背光燈的功耗為2.5W，而LCD的功耗只有0.825W。由此可見，背光光源的功耗在整個(gè)電源中的比重是相當(dāng)高的。如果系統(tǒng)在不用顯示屏?xí)r，也全功率的運(yùn)行，系統(tǒng)的電池能量將很快被耗光。所以，調(diào)節(jié)LCD的背光源，降低系統(tǒng)在不用顯示屏?xí)r的能耗是十分必要的工作。

　　另外，由于手持式設(shè)備工作環(huán)境的變化，也需要根據(jù)外界光線強(qiáng)度的變化，對(duì)背光的亮度做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)，以適合人眼觀看的舒適度。

　　基于上述2種原因，考慮到設(shè)備功耗的降低以及使用的便利性，本文在嵌入式Linux下，設(shè)計(jì)了一種使用S3C2440的定時(shí)器產(chǎn)生PWM （Pulse Width Modulation）信號(hào)，根據(jù)設(shè)備實(shí)際使用需要，和外界光線強(qiáng)度的變化用按鍵調(diào)節(jié)LCD背光亮度的解決方案。

　　1 基于PWM 的背光調(diào)節(jié)原理

　　在中小尺寸液晶顯示屏中，一般采用白光LED作為顯示屏的背光光源。PWM 即脈寬調(diào)制，PWM 調(diào)光就是利用人眼的視覺暫停原理，以一定的頻率和占空比的方波來控制LED的導(dǎo)通。LED正向電流在零電流到額定工作電流之間來回切換，通過高速開關(guān)背光，周期循環(huán)地提供不同占空比的方波，實(shí)現(xiàn)亮度的調(diào)節(jié)。只要導(dǎo)通時(shí)LED正向電流大小是恒定的，發(fā)出的白光就不會(huì)發(fā)生色偏，而且只要頻率大干100Hz，人眼看到的將是連續(xù)的光源。

　　圖1是脈寬調(diào)制信號(hào)的波形。假設(shè)高電平代表打開背光，低電平代表關(guān)閉背光，背光打開和關(guān)閉時(shí)間的比例不同會(huì)得到不同占空比的方波。從輸出的波形來看，波的平均功率是不一樣的，這樣就得到了不同的亮度，實(shí)現(xiàn)了背光的調(diào)節(jié)。

　　圖1 PWM 的波形

　　2 背光調(diào)節(jié)的硬件實(shí)現(xiàn)方案

　　S3C2440［4］是三星公司推出的一款基于ARM920T內(nèi)核的16/32位RISC嵌入式微處理器。其內(nèi)部有5個(gè)16位的定時(shí)器，其中前4 個(gè)定時(shí)器（TOUT0~TOUT3）具有PWM 功能，第5個(gè)定時(shí)器（TOUT4）是一個(gè)沒有輸出引腳的內(nèi)部定時(shí)器，另外定時(shí)器TOUT0有一個(gè)死區(qū)發(fā)生器，通常用于大電流設(shè)備控制。

　　PWM 信號(hào)可以用硬件產(chǎn)生，也可以由軟件產(chǎn)生。由于用軟件定時(shí)產(chǎn)生PWM 信號(hào)外圍電路簡(jiǎn)單，脈沖寬度精度高，控制靈活，所以本方案用S3C2440的定時(shí)器TOUT1，軟件定時(shí)產(chǎn)生PWM 信號(hào)，通過改變TOUT1端口GPB1輸出脈沖信號(hào)占空比，控制背光的開關(guān)。LCD背光調(diào)節(jié)電路如圖2所示。

　　圖2 LCD背光調(diào)節(jié)電路圖

　　圖2中ZXLD1100是一個(gè)電感式的PFM（PulseFrequency Modulation）升壓轉(zhuǎn)換器，用于驅(qū)動(dòng)白光LED.當(dāng)LCD正常工作時(shí)，ZXLD1100的EN 端被置高電平時(shí)，輸出端將得到驅(qū)動(dòng)LCD背光源所需的工作電壓。將S3C2440的端口GPB1與ZXLD1100的使能端相連，通過PWM 信號(hào)使能ZXLD1100，可以使LCD背光工作在較低的功率下。

　　圖2中按鍵S1_KEY用于調(diào)高背光亮度，S2_KEY用于調(diào)低背光亮度。S1_KEY和S2_KEY所用到的外部中斷分別是EINT0和EINT13.當(dāng)按鍵按下時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)傳入的按鍵編號(hào)控制GPB1輸出PWM 信號(hào)占空比，由此完成了對(duì)設(shè)備背光的軟件控制，實(shí)現(xiàn)背光亮度的調(diào)節(jié)。