嵌入式LinuxLCD驱动程序开发

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1、197 嵌 入 式 Linux LCD驱 动 程 序 开 发 实 例 198 LCD显 示 原 理 LCD驱 动 程 序 的 设 计 LCD驱 动 设 计 步 骤 BMP文 件 显 示 199 液 晶 显 示 器 （ Liquid Crystal Display ） 的 物理 特 性 ： 通 电 时 液 晶 排 列 的 有 秩 序 ， 光 线 容 易通 过 ； 不 通 电 时 液 晶 排 列 混 乱 ， 阻 止 光 线 通过 。 工 作 时 使 用 外 部 光 线 ， 本 身 并 不 发 光 。 LCD分 类 ： TFT、 DSTN 两 种 照 明 方 式 ： 传 送 式 、 反 射 式 。

2、实 验 用 教 学 平 台 参 数 及 技 术 EP7312驱 动 LCD工 作 原 理 图 （ p263） 第 六 章 1 2 3嵌入式Linux 的设备管理 设备驱动程序开发过程 应用实例 200 灰 度 显 示 原 理 LCD显 示 屏 的 一 个 常 用 指 标 是 它 的 反 应 时 间 。 反 应时 间 指 的 是 一 个 像 素 从 显 示 到 关 闭 所 花 费 的 时 间 。 LCD 控 制 器 内 部 有 1个 16周 期 计 数 器 ， 用 于 产 生 16周 期 的 间 隔 。 当 驱 动 像 素 时 ， 它 读 帧 缓 冲 数 据 所 指的 调 色 板 寄 存 器 中

3、 的 半 字 节 数 据 。 该 数 据 确 定 在 16周 期 间 隔 里 像 素 显 示 的 次 数 。 例 如 该 值 等 于 4， 即认 为 该 像 素 以 最 大 亮 度 的 1/4 进 行 显 示 。 第 六 章 1 2 3嵌入式Linux 的设备管理 设备驱动程序开发过程 应用实例 201 彩 色 显 示 原 理 ：彩 色 显 示 时 ， 每 个 像 素 点 有 3 个 子 彩 色 像 素（ 红 、 绿 、 蓝 ） 。 灰 度 显 示 的 技 术 应 用 到 彩 色 显示 中 ， 每 个 子 彩 色 像 素 有 15 种 浓 度 的 感 觉 效果 。 可 用 红 、 绿 、 蓝

4、3 种 颜 色 的 15 种 浓 度 中 的一 种 去 驱 动 1个 像 素 点 。另 外 一 个 显 示 特 性 是 刷 新 率 ， 指 的 是 整 个 数 据 帧被 重 新 写 到 显 示 屏 的 频 率 。 如 果 数 据 写 得 太 慢 ，将 影 响 显 示 质 量 ； 太 快 ， 则 显 示 器 的 反 应 时 间 跟不 上 像 素 驱 动 状 态 的 改 变 。 推 荐 的 大 部 分 显 示 屏的 速 率 是 70 80Hz。 第 六 章 1 2 3嵌入式Linux 的设备管理 设备驱动程序开发过程 应用实例 202 EP7312对 液 晶 屏 幕 的 支 持 ：EP7312 的

5、 LCD接 口 部 分 为 单 板 多 像 素 ， 其 接口 特 性 为 ：1-2-4 bpp ；可 编 程 屏 幕 面 板 尺 寸 ， 在 4bpp 时 最 大 值 为1024 256；可 编 程 刷 新 率 ；16 级 灰 度 值 ；彩 色 屏 幕 接 口 能 力 。 第 六 章 1 2 3嵌入式Linux 的设备管理 设备驱动程序开发过程 应用实例 203 LCD DMA控 制 器 DMA带 宽 计 算 公 式 ： VGA比 例 分 辨 率 刷 新 率 每 像 素 点 位 数 DMA延 迟 时 间 计 算 公 式 （ 字 深 数 位 宽 ）/DMA带 宽 DMA延 迟 时 间 表 示 在

6、 最 差 的 情 况 下 ， 从DMA发 出 请 求 到 可 获 取 第 一 个 DMA数 据 字 ， 或者 说 DMA数 据 送 到 FIFO的 延 迟 时 间 或 总 周 期数 。 第 六 章 1 2 3嵌入式Linux 的设备管理 设备驱动程序开发过程 应用实例 204 LCD控 制 寄 存 器 ：视 频 缓 冲 区 大 小 0:12， 对 应 视 频 显 示 缓 冲 区 总 位数 。 视 频 缓 冲 区 （ 缓 冲 区 总 位 数 /128） -1线 长 度 13:18： 对 应 于 一 整 行 中 的 像 素 数 。 线 长度 (像 素 数 /16) 1像 素 预 订 标 19:24

7、： 像 素 预 定 标 CPU频 率 /（ 刷新 率 像 素 总 数 ） 1； 像 素 数 CPU频 率 /（ 像素 预 定 标 1）AC预 定 标 25:29： 设 置 LCD AC偏 移 频 率GSEN30： 灰 度 使 能 位GSMD31： 灰 度 级 模 式 位 第 六 章 1 2 3嵌入式Linux 的设备管理 设备驱动程序开发过程 应用实例 205 LCD调 色 板 寄 存 器 ： 为 了 支 持 各 种 颜 色 和 灰 度 级 ， LCD控 制 器 有 2 个 32位调 色 板 寄 存 器 (PALLSW 和 PALMSW)。 每 个 调 色 板 寄 存器 被 分 成 8 个 4

8、 位 的 半 字 节 (nibble)， 每 个 半 字 节 被 帧 缓冲 区 中 的 数 据 寻 址 ， 其 格 式 如 下 ： 第 六 章 1 2 3嵌入式Linux 的设备管理 设备驱动程序开发过程 应用实例 206 LCD调 色 板 寄 存 器 ： 当 LCD控 制 器 配 置 成 每 像 素 点 4位 时 ， 帧 缓 冲 区 中 4位数 据 代 表 1个 像 素 ， 2个 调 色 板 寄 存 器 中 的 半 字 节 用 该 数据 寻 址 ， 对 应 显 示 的 像 素 。 寻 址 结 构 用 于 将 帧 缓 冲 区 中的 数 据 映 射 到 实 际 的 灰 度 值 ， 该 值 提 供

9、 给 显 示 接 口 。 当 配 置 成 每 像 素 4位 模 式 时 ， 在 调 色 板 寄 存 器 中 的 所有 16个 半 字 节 都 被 用 于 映 射 。 同 理 ， 每 像 素 2位 模 式 只用 编 程 调 色 板 寄 存 器 低 位 有 效 字 ， 每 像 素 1位 模 式 只 用编 程 低 位 有 效 寄 存 器 的 前 2个 半 字 节 。 两 个 调 色 板 寄 存 器 半 字 节 可 以 编 程 为 0 15。 这 16个值 对 应 16 种 不 同 的 颜 色 深 度 级 。 第 六 章 1 2 3嵌入式Linux 的设备管理 设备驱动程序开发过程 应用实例 207

10、LCD调 色 板 寄 存 器 ： 内 存 中 像 素 值 和 灰 度 级 的 映 射 第 六 章 1 2 3嵌入式Linux 的设备管理 设备驱动程序开发过程 应用实例 208 通 过 以 上 了 解 ， 在 lcd.c 中 定 义 下 面 几 个 寄 存 器 ： #define LCDCON *(unsigned long *)0 xff0002c0 #define PALLSW *(unsigned long *)0 xff000580 #define PALMSW *(unsigned long *)0 xff000540 #define FBADDR *(unsigned long *

11、)0 xff001000 #define SYSCON1 *(unsigned long *)0 xff000100 第 六 章 1 2 3嵌入式Linux 的设备管理 设备驱动程序开发过程 应用实例 209 驱 动 程 序 的 头 文 件Linux/： module.h, kernal.h, fs.h, sched.h, config.h, Utsname.h, major.h, string.h, fcntl.h, Malloc.h, timer.h, init.h, asm/： pgtable.h, irq.h, io.h 第 六 章 1 2 3嵌入式Linux 的设备管理 设备驱动程序

12、开发过程 应用实例 210 系 统 调 用 分 类处 理 I/O请 求 ： open、 close、 read、 write等进 程 ： fork、 execve、 kill等时 间 ： time、 settimeofday等内 存 ： mmap、 brk 第 六 章 1 2 3嵌入式Linux 的设备管理 设备驱动程序开发过程 应用实例 211 系 统 内 部 ， I/O设 备 的 存 取 通 过 一 组 固 定的 入 口 点 来 进 行 。 这 组 入 口 点 由 设 备 的 驱动 程 序 提 供 。 由 file_operations这 个 结 构向 系 统 进 行 说 明static

13、struct file_operations LCDfops = read:ReadLCD,ioctl:LCDIoctl,open :OpenLCD,release:CloseLCD,; 第 六 章 1 2 3嵌入式Linux 的设备管理 设备驱动程序开发过程 应用实例 212 寄 存 器 设 置 以 1/4VGA显 示 为 例 ， 对 LCD控 制 器 复 制 操 作 进 行 计算 视 频 缓 冲 ： 0 x1c1f 画 线 长 度 ： 0 x3b 像 素 数 预 定 标 ： 1 AC预 定 标 ： 0 x13 灰 度 使 能 位 ： 1 灰 度 模 式 位 ： 1 第 六 章 1 2 3嵌

14、入式Linux 的设备管理 设备驱动程序开发过程 应用实例 213 应 用 编 程 接 口 （ API） 画 点 函 数 lcd_kernel_pixel： unsigned char * base 循 环 320*240*3*4/8次 。 每 个 像 素 使 用 1.5个 字 节 表 示 。 各 种 颜 色 所 对 应 的 值 第 六 章 1 2 3嵌入式Linux 的设备管理 设备驱动程序开发过程 应用实例 214 LCD模 块 化 驱 动在 自 己 的 驱 动 程 序 文 件 中 定 义 file_operations 结 构 ， 初 始 化 设 备 需 要 的 操 作 函 数 ， 对

15、于 设 备 不需 要 的 操 作 函 数 用 NULL来 初 始 化 或 者 采 用 标 签 格式 来 声 明 。 这 些 操 作 函 数 将 会 被 注 册 到 内 核 ， 当应 用 程 序 对 该 设 备 相 应 的 设 备 文 件 进 行 文 件 操 作时 ， 内 核 会 找 到 相 应 的 操 作 函 数 ， 并 进 行 调 用 。如 果 操 作 函 数 注 册 成 NULL， 操 作 系 统 就 默 认 的 处理 。 第 六 章 1 2 3嵌入式Linux 的设备管理 设备驱动程序开发过程 应用实例 215 LCD模 块 化 驱 动 关 键 函 数 ： lcd_kernel_init

16、(void) (模 块 被 载 入 时 执 行 ) lcd_kernel_exit(void) （ 模 块 被 移 出 内 核 空 间 时 执 行 ） lcd_kernel_ioctl(struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg) （ 其 他 功 能 ） 第 六 章 1 2 3嵌入式Linux 的设备管理 设备驱动程序开发过程 应用实例 216 LCD模 块 化 驱 动 lcd_kernel_ioctl(struct inode *inode, struct file *file, un

17、signed int cmd, unsigned long arg) 在 file_ope rations结 构 中 ， 把 这 个 函 数 与 ioctl操 作 联 系 在 一 起 ， 通 过 这 个 函数 ， 可 以 增 加 要 提 供 的 服 务 。 例 如 ： switch (cmd) case 0: lcd_clear (); break; case 1: ellip se = (ell ipse_t *) arg; lcd_ellipse (el lipse-x, ellipse-y , ellipse-a, ellipse-b, ellipse-c, ellipse-xorm);

18、 break; . 当 应 用 程 序 中 调 用 rt = ioct l(fd, 0); 或 rt = ioctl(fd, 1, 通 过 swit ch 选 择 ， 就 会 分 别 去 执 行 LCD 驱 动 中 的 lcd_clear()和 lcd_ellipse(.)。 第 六 章 1 2 3嵌入式Linux 的设备管理 设备驱动程序开发过程 应用实例 217 LCD模 块 化 驱 动 下 面 是 LCD 驱 动 所 使 用 的 Makefile: KERNELDIR = /usr/src/arm/linux CROSS_COMPILE = arm-linux- CC = $(CROSS

19、_COMPILE)gcc CFLAGS = -D_KERNEL_ -DM ODULE -I$(KERNELDIR)/include -I/arm_linux_root/mod -O -Wall all: lcd.o demo demo: arm-elf -gcc -o demo demo.c clean: rm -f *.o * core demo 第 六 章 1 2 3嵌入式Linux 的设备管理 设备驱动程序开发过程 应用实例 218 将 LCD驱 动 加 入 内 核 配 置 系 统a） 将 lcd.c 复 制 到 linux/drivers/char目 录 下b） 修 改 lcd.c中

20、函 数 名 init_module为 LCDInit, cleanup_module为 LCDCleanupc） 在 lcd.c 最 后 加 上 下 面 两 行 : module_init(LCDInit); module_exit(LCDCleanup)。d） 在 linux/drivers/char/Makefile 中 添 加 obj- $(CONFIG_LCD)+=lcd.oe） 在 linux/drivers/char/Config.in 中 添 加 Tristate LCD driver support CONFIG_LCD 第 六 章 1 2 3嵌入式Linux 的设备管理 设备

21、驱动程序开发过程 应用实例 219 BMP文 件 特 点 ： 几 乎 不 压 缩 ， 占 用 磁 盘 空 间 较 大 BMP文 件 格 式 ： 文 件 头 文 件 信 息 头 调 色 板 图 像 数 据 第 六 章 1 2 3嵌入式Linux 的设备管理 设备驱动程序开发过程 应用实例 220 BMP图 像 显 示 顺 序 读 取 ， 逆 序 显 示 BMP图 像 显 示 步 骤 打 开 文 件 读 入 位 图 头 部 信 息 判 断 位 图 是 否 为 指 定 格 式 读 入 调 色 板 信 息 创 建 调 色 板 显 示 位 图 第 六 章 1 2 3嵌入式Linux 的设备管理 设备驱动程序开发过程 应用实例