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1 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2 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3灰度显示原理 LCD显示屏的一个常用指标是它的反应时间
2、。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4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
3、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5EP7312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6LCD DMA控制器 DMA带宽计算公式：VGA比例分辨率刷新率每像素点
4、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7 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：
5、灰度使能位GSMD31：灰度级模式位第六章第六章 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8 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9LCD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
6、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10LCD调色板寄存器：内存中像素值和灰度级的映射第六章第六章 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11 通过以上了解，在lcd.c 中定义下面几个寄存器：#define LCDCON*(unsign
7、ed 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 xff000100第六章第六章 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12 驱动程序的头文件Linux/：module.h,kernal.h,fs.h,sched.h,config.h,Utsname.h,majo
8、r.h,string.h,fcntl.h,Malloc.h,timer.h,init.h,asm/：pgtable.h,irq.h,io.h第六章第六章 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13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14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
9、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15 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16 应用编程接口（API）画点函数
10、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17LCD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。第六章第六章 1 2 3
11、嵌入式Linux的设备管理设备驱动程序开发过程应用实例18 LCD模块化驱动 关键函数：lcd_kernel_init(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19 LCD模块化驱动 lcd_kernel_ioctl(struct inode*inode,struct fi
12、le*file,unsigned 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);break;.当应用程序中调用rt=ioct l(fd,0);或 rt=ioctl(fd,1,&m_
13、e llipse);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20 LCD模块化驱动 下面是LCD 驱动所使用的Makefile:KERNELDIR=/usr/src/arm/linuxCROSS_COMPILE=arm-linux-CC=$(CROSS_COMPILE)gccCFLAGS=-D_KERNEL_-DM ODULE-I$(KERNELDIR)/include -I/arm_linux_root/mod-O-Wallall:lcd.o d
14、emodemo:arm-elf-gcc-o demo demo.cclean:rm-f*.o*core demo第六章第六章 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21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
15、obj-$(CONFIG_LCD)+=lcd.oe）在linux/drivers/char/Config.in 中添加 Tristate LCD driver support CONFIG_LCD第六章第六章 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22 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23 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24
