嵌入式LinuxLCD驱动程序开发

1、第7章 嵌入式Linux驱动程序开发,嵌入式Linux LCD驱动程序开发实例,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,LCD显示原理,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。 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,LCD显示原理,灰度显示原理 LCD

2、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,LCD显示原理,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3 种颜色的15 种浓度中的一种去

3、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7080Hz,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,LCD显示原理,EP7312对液晶屏幕的支持： EP7312 的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

4、程,应用实例,LCD显示原理,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,LCD显示原理,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：像素预定标CPU频

5、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,LCD显示原理,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 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,LCD显示原理,LCD调色板寄

6、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015。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,LCD显示原理,LCD调色板寄存器： 内存中像素值和灰度

7、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,LCD显示原理,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 *)0 xff001000 #define SYSCON1 *(unsigned long *)0 xff0

8、00100,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,LCD驱动程序的设计,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,设备驱动程序开发过程,应用实例,LCD驱动程序的设计,系统调用分类 处理I/O请求：open、close、read、write

9、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,LCD驱动程序的设计,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 struct file_operations LCDfops = read:ReadLCD, ioctl:LCDIoctl, open :OpenLCD, release:CloseLCD,第六章,1,2,3,嵌入式Linux的

10、设备管理,设备驱动程序开发过程,应用实例,LCD驱动程序的设计,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,嵌入式Linux的设备管理,设备驱动程序开发过程,应用实例,LCD驱动程序的设计,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

11、,设备驱动程序开发过程,应用实例,LCD驱动设计步骤,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,LCD驱动设计步骤,LCD模块化驱动 关键函数： lcd_kernel_init(void) (模块被载入时执行) lcd_k

12、ernel_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,LCD驱动设计步骤,LCD模块化驱动 lcd_kernel_ioctl(struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg) 在file_ope ratio

13、ns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); 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

14、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,LCD驱动设计步骤,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 = $(CROSS_COMPILE)gcc CFLAGS = -D_KERNEL_ -DM ODULE -I$(KERNELDIR)/include -I/arm_linux_root/mod -O -Wall all: lcd.o demo demo:

15、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,LCD驱动设计步骤,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中函数名init_module为LCDInit, cleanup_module为LCDCleanup c） 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.o e） 在linux/drivers/char/Config.in 中添加 Tristate LCD driver support CONFIG_LCD,第六章,1,2,3,嵌入式Lin