ハードウエアの整合性チェック
手元にあるＬＣＤディスプレイのデータシートから パラメータを抜き出し、検討しました。 ＬＣＤディスプレイは、ＣＲＴコントローラの出力 信号に似た信号を受けるように設計されているので 次のパラメータを見ます。データシートに記述された数値を読んで、CAT760の ハードウエアとSH-4内蔵ＬＣＤコントローラの動作 を検討します。
- 垂直同期信号(VSYNC)
- 水平同期信号(HSYNC)
- ドットクロック(DCLK)
- ＲＧＢ信号
垂直同期信号
垂直ラインは、最低２５１Ｈ必要となっています。 このＨは、Horizontal Lineの意味で、１ラインを指します。 表示するのは、２４０Ｈ（２４０ライン）ですが、表示の タイミングを取るために、余分なライン数を加えることに なっています。垂直帰線区間と、ひとくくりします。 垂直同期信号のため、最低３Ｈ（３ライン）は電圧レベルが Ｌです。そして表示開始前に４Ｈ（４ライン）、表示終了後 に４Ｈ（４ライン）を入れます。これは、表示の１〜２４０ Ｈは、固定ですが、３Ｈ、４Ｈ、４Ｈは最低限確保するカウ ント値になっています。上の図を、少し変形して、次のようにします。 （フロントポーチとバックポーチを０にします。） こうすると、SH-4のＬＣＤコントローラがもつ レジスタへの設定値がわかりやすくなります。
水平同期信号
水平１ラインの出力時間は、最低３７９Ｄ必要です。 このＤは、Dot clockの意味で、１クロックを指します。 水平同期信号のため、最低３Ｄ（３クロック）は電圧レベル がＬです。表示開始前に４８Ｄ（４８クロック）、表示終了 後に８Ｄ（８クロック）を入れます。これは、表示３２０Ｄ を固定にしたとしても、３Ｄ、４８Ｄ、８Ｄは最低確保する クロック値になっています。上の図を、少し変形して、次のようにします。 （フロントポーチとバックポーチを０にします。） こうすると、SH-4のＬＣＤコントローラがもつ レジスタへの設定値がわかりやすくなります。
ドットクロック
水平、垂直を合せて、１回の画像表示に必要となるドット 数は、最低379x251=95129になります。 利用するＬＣＤディスプレイでは、垂直同期信号の周期は 12.5ms〜20.0msと規定されています。 この周期の最大値と最小値から、ドットクロックの範囲を 計算できます。 95129 / 12.5ms = 7610.32 kHz = 7.61032 MHz 95129 / 20.0ms = 4756.45 kHz = 4.75645 MHz これで、ドットクロックは、４．７ＭＨｚ〜７．６ＭＨｚ であれば、充分となります。 この範囲にある５ＭＨｚを採用したとすると、１周期は200ns になります。１０ＭＨｚを採用したとすると、１周期は100ns になります。 ドットクロックの周期は、データシートで最小100nsですが、 ７．６ＭＨｚが最高なので、実際に与えるクロックの周期は 130nsが最高になります。 この値以上であれば、よいことになります。 何故、この計算をしたかというと、ＬＣＤコントローラが 出力できるドットクロックにあるかを検証するためです。 また、ＬＣＤディスプレイの論理レベルは、5.0Vを基準 としているのに、SH-4では3.3Vを基準とします。 電圧変換バッファICで、このレベル差を埋めます。 今回は、74HCT541を利用しました。これで、3.3V→5.0V変換 をします。ICを入れると、遅延時間が発生するため、繰返し 周期が決まってしまいます。そこで、１周期を求めました。
再計算
ドットクロックの最高値が130nsと求められたので、CAT760 のＬＣＤコントローラが、これを満足する信号を出力可能 かを検討します。 SH-4（SH7760）のデータシートを読むと、外部から与えられる クロックを分周し、ディスプレイのドットクロックとして出力 可能と記されています。 この分周比は、1:1、1:2、1:4、1:8、1:16で、CAT760には 外部から25MHzがＬＣＤコントローラに入力されています。 分周比と外部に出力するドットクロックの関係は、以下と なります。分周比を、1:4とすると、6.25MHzになるので、ＬＣＤ ディスプレイのドットクロックの範囲4.7MHz〜7.6MHz に入ることがわかります。 これで、ＬＣＤコントローラから出力するドットクロック を、ディスプレイに接続できることを検証できました。
- 1:1 -> 25.0000MHz
- 1:2 -> 12.5000MHz
- 1:4 -> 6.2500MHz
- 1:8 -> 3.1250MHz
- 1:16 -> 1.5625MHz
ＲＧＢ信号
ＲＧＢ信号は、それぞれ３ビットずつ入力します。 このとき、ＬＣＤディスプレイ内部では、ドットクロック を利用して、ＲＧＢの合計９ビットを記憶（ラッチ）します。 ラッチするには、クロックの↓のエッジを使います。 このエッジからどれだけ前にデータが確定しているかと どれだけ後までデータに変化がないかを規定されています。 これらを満たさないと、正しく表示できないのです。エッジからどれだけ前にデータが確定しているかと示す時間 をセットアップタイムと呼びます。 エッジからどれだけ後までデータに変化がないかを示す時間 をホールドタイムと呼びます。 セットアップタイムが30ns、ホールドタイムが20nsです。 ドットクロックの周期を130nsとすると、↑と↓のエッジ間が 65ns程度になります。通常は、↑でデータを出力するため、 ドットクロックの↑から30ns遅れて出力されても、 65ns-30ns=35ns 程度前にはデータが確定しているので、セットアップタイムを 満足します。また、ドットクロックの↑でデータを出力すると なれば、↓から65ns（最小）はデータに変化がありません。 従って、ホールドタイムを満足することになります。 これは、7.6MHzを採用したときで、ドットクロックに6.25MHz を採用すると、実際のセットアップタイム、ホールドタイムは 大きくなるので、データシートに規定された値を満足します。
ＤＩＰスイッチ設定
SH-4の内蔵ＬＣＤコントローラに、２５ＭＨｚのクロックを 入力しないと、表示ができません。 マニュアルに従って、ＤＩＰＳＷ（ＳＷ１）の４ビット目を ＯＮにします。 これを忘れて、まったくＬＣＤに表示できないで、焦りました。(^^;
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