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1、 哈尔滨工业大学毕业设计（论文） 哈 尔 滨 工 业 大 学毕业设计调研报告 题 目 基于Linux的嵌入式LCD驱动设计 学 院 通信与电子工程学院 专业班级 电子081班 学生姓名 指导教师 2012年03月15日9基于Linux的嵌入式LCD驱动设计调研报告1. 调研的基本情况调研时间：2012年3月1日2012年3月20日调研途径：网上查询相关资料并翻阅有关书籍调研目的和意义：随着信息科技的不断发展，无论是高精尖的军工领域、航空航天领域，还是我们身边的手机，电话，PDA，数码相机，家用电器，嵌入式系统得到越来越广泛的应用。以前的嵌入式系统相对比较简单，往往只有一个很小的芯片，程序固化在
2、产品的内部，完成相对简单的功能，交互性比较低。随着人们对于嵌入式系统的需求越来越多，所需求的功能也逐渐增多，因此，嵌入式系统也具有了更强的交互性。为了更加便利的对系统进行个性化的设置，需要用户与系统有相应的交互，那么，就需要将交互过程可视化，因此，越来越多的嵌入式设备就配备了液晶屏，一方面可以提高系统的交互性，另一方面，也为多媒体技术的应用带来更广阔的空间，无论是MP3，MP4，甚至我们每个人手上的手机，都是液晶显示屏，同样都有对于多媒体娱乐的需求，为我们提供更加丰富多彩的生活。linux操作系统有许多优点，最重要的就是它的内部实行细节对所有人都是公开的。以前，操作系统的代码仅仅掌握在少数程序
3、员手里，但是linux使我们只要具备必要的技术能力，就可以方便的验证、理解、修改、移植操作系统，或者其中的某一部分。驱动程序在linux内核中扮演着特殊的角色。它们使某个特定硬件响应一个定义良好的内部编程接口，这些接口完全隐藏了设备的工作细节。用户的操作通过一组标准化的调用执行，而这些调用独立于特定的驱动程序。将这些调用映射到作用于实际硬件的设备特有操作上，是驱动程序的主要任务。这些接口可以使驱动程序独立于内核的其他部分而建立，以模块的形式，在需要时动态的插入到内核中，在不需要时可以移出内核。显示出了其良好的特性。由于液晶显示器的大量需求，以及linux操作系统众多的优点，因此，本题目的设计选
4、择了以linux作为嵌入式设备的操作系统，对于基于linux的嵌入式LCD驱动，将会有很好的应用前景。2.调研报告的内容2.1本课题的国内研究现状和水平由于Linux具有免费开源的特性和嵌入式Linux广阔的市场前景，针对上述问题的研究具有巨大的学术和商业价值，国内外不少大学、研究机构和公司都纷纷加入到嵌入式Linux的研究开发当中，目前国际上对嵌入式Linux的研究开发主要集中在以下几个方面：实时性:在数据采集、控制、音视频等设备中，对操作系统的实时性有比较高的要求。Linux并不是一个实时操作系统，因Ifu必须提高实时性以满足这些设备的要求。内核裁减:嵌入式设备资源有限，对软件的体积有比较
5、苛刻的要求。由十Linux是单一模块结构，体积较大，不适合直接在嵌入式设备中应用。许多厂商致力于开发符合原Linux接口标准的小体积Linux内核，并加强其可裁减性和可配置性。集成开发环境:提供完整的集成开发环境是每一个嵌入式系统开发人员所期待的。一个完整的嵌入式系统的集成开发环境一般由编译器、连接器、内核调试跟踪器和集成图形界面开发平台组成。目前嵌入式Linux还没有比较完善的集成开发环境，特别是基十图形界面的特定系统定制平台的研究与Windows操作系统相比还存在差距。因此，要使嵌入式Linux在嵌入式操作系统领域中的优势更加明显，整体集成开发环境还有待提高和完善。2.2可行性研究和需求分
6、析 LCD液晶显示模块满足了嵌入式系统日益提高的要求它可以显示汉字、字符和图形同时还具有低压、低功耗、体积小、重量轻和超薄等很多优点。随着嵌入式系统的应用越来越广泛，功能也越来越强大，对系统中的人机界面的要求也越来越高，在应用需求的驱使下许多工作在Linux的图形界面软件包的开发和移植工作中都涉及到底层LCD驱动的开发问题。因此在嵌入式系统中开发LCD驱动得以广泛运用。 2.3系统设计原理Linux将设备分为最基本的两大类一类是字符设备另一类是块设备。字符设备和块设备的主要区别是在对字符设备发出读/写请求时实际的硬件I/O一般就紧接着发生了。字符设备以单个字节为单位进行顺序读写操作通常不使用缓
7、冲技术块设备则是以固定大小的数据块进行存储和读写的如硬盘、软盘等并利用一块系统内存作为缓冲区。为提高效率系统对于块设备的读写提供了缓存机制由于涉及缓冲区管理、调度和同步等问题实现起来比字符设备复杂得多。LCD是以字符设备方式加以访问和管理的，Linux把显示驱动看做字符设备把要显示的数据一字节一字节地送往LCD驱动器Linux的设备管理是和文件系统解密结合的,各种设备名称都以文件的形式存放在/dev目录下,称为设备文件。应用程序可以打开,关闭,读写这些设备文件,完成对设备的操作,就象操作普通的数据文件一样。为了管理这些设备,系统为设备编了号,每个设备号又分为主设备号和次设备号。主设备号用来区分
8、不同种类的设备,而次设备号用来区分同一类型的多个设备。对于常用设备,Linux有约定俗成的编号,如硬盘主设备号是3。在Linux的/dev/目录下使用ls -l命令可察看个设备文件的设备号。例如,/dev/hda为块设备,主设备号3,次设备号0,是系统的第一块硬盘。/dev/hd1主设备号3,次设备号1,为系统的第二块硬盘。我们将要介绍的显示设备也是一个设备文件/dev/fb,主设备号29。在编写设备驱动程序的时候,也要指明所操作设备的主设备号和次设备号。2.5系统硬件总体框图系统主要构成为：（1）S3C2440处理器；（2）LCD控制器；（3）LCD驱动器；（4）TFTlLCD液晶屏；（5）
9、SDRAM显示缓存。系统组成如图1所示。系统框图如图所示。图1.系统组成图2.6 LCD的选择随着信息显示技术的发展,液晶显示器已经得到了越来越广泛的应用。利用光电效应的LCD大致可分为以下几种:TN-LCD、STN-LCD、HTN-LCD、FSTN-LCD、TFT-LCD。TN-LCD就是扭曲向列液晶显示器。在TN型液晶显示器中充有正性向列型液晶。液晶分子的定向就是使长棒型的液晶分子平行于玻璃表面沿一个固定方向排列，分子长轴的方向沿着定向处理的方向。上下玻璃表面的定向方向是相互垂直的，这样，在垂直于玻璃片表面的方向，盒内液晶分子的取向逐渐扭曲，从上玻璃片到下玻璃片扭曲了90，这就是扭曲向列型
10、液晶显示器名称的由来。TN-LCD是人们发现最早,应用最广，数量最多，价格最便宜的显示器。STN-LCD是Super Twist Liquid Crystal Display的简称。即超扭曲向列型LCD。它与TN-LCD的结构相似,不同的是它的扭曲角不是90度,而是在180270度之间,虽然仅仅扭曲角不同,但它的工作原理与TN-LCD完全不同。HTN-LCD是High Twist Nematic Liquid Crystal Display的简称。即高扭曲向列型液晶显示器。HTN-LCD的扭曲角在100度到120度之间。介于TN-LCD和STN-LCD之间,其性能也介于TN-LCD和STN-L
11、CD之间。FSTN-LCD是Film Super Twist Nematic Liquid Crystal Display的简称,称为补偿膜超扭曲向列型液晶显示器。通过一层特殊处理的补偿膜,能够克服STN-LCD的缺点。TFT-LCD是Thin Film Transistor的简称，即薄膜晶体管的有源矩阵LCD,它是目前LCD市场中较高档的产品。TFT-LCD以其分辨率高、响应速度快和色彩丰富等优点正逐渐取代STN-LCD，随着TFT工艺的成熟,TFT已逐渐成为现在液晶显示领域的主流产品2.7本课题设计的内容 课题研究的基本内容 学习LCD显示启动基本原理了解LINUX下FRAMEBUFFER
12、结构原理。了解用总线凡是驱动LCD模块并且编程实现RM内置的LCD控制器来驱动LCD。在LINUX系统中设备驱动是内核的一部分它主要完成以下功能 1.对设备的探测和初始化2.对数据从内核传送到设备 3.从设备读取数据并送到内核4.检测和处理设备出现的错误。 它主要完成以下内容 1.LCD原理和LCD的驱动方式2.Linux下设备驱动 3.嵌入式系统中实现LCD显示驱动程序4.Linux中的显示驱动程序结构和框架。2.8采用的技术路线1.结合嵌入式软件设计,对系统进行需求分析,设计系统各模块功能概况。2.用vmware workstation和redhat作为主要开发环境。3.用S3C2440芯
13、片进行控制，用TFTLCD做为目标显示屏，用ARM9开发板作为底层平台。4.使用C语言作为主要开发语言，在linx进行开发环境的搭建。3.总结3.1设计的预期效果基本实现LCD嵌入式驱动开发，嵌入式系统中完成嵌入式显字程序，了解用总线方式驱动LCD模块，并变成实现ARM内置的LCD控制器来驱动LCD3.2研究中的主要难点及解决方法在研究中遇到的主要难点是来自两个方面：1.LCD驱动程序的编写解决的方法：查阅芯片手册，学习C语言进行编程。2.LCD驱动程序的烧写解决的方法：学习MakeFile文件的编写，应用LCD驱动的MakeFile文件进行驱动的编译，SecureCRT软件进行向ARM板进行
14、烧写。 参考文献1土黎明，陈双桥，闰晓玲.ARMS嵌入式系统开发与实践M.北京航空航天大 学出版社，20082钱磊.中国Linux市场现状与发展趋势J中国政府采购，20053李勇，李建正.嵌入式Linux下开发调试LCD显示驱动J.开发系统世界，20054邓冬梅，杨铁林.嵌入式系统和LinuxJ.计算机与现代化，20045黄力，覃纪武.嵌入式 Linux的现状与前景研究J.电脑知识与技术，20056 Liggesmeyer Peter, Trapp Mario. Trends in embedded software engineering. IEEE Software,2009.L7杜春雷.
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基于Linux的嵌入式LCD驱动设计毕业设计调研报告
