OLED顯示模塊與AT91RM9200的接口設計
1 P13501顯示模塊的特性
臺灣錸寶公司推出的P13501是一種128×64點陣的單色、字符、圖形顯示模塊。具有如下主要特性：發(fā)光顏色為藍；點陣數為128×64；內置驅動IC為SSD1303；對比度為500：1；視角為160°；接口為6800系列并行接口，8位Intel 8080系列并行接口以及串行外部接口；工作溫度為-20～+70℃。
2 顯示模塊的控制器和結構框圖
OLED顯示屏P13501主要包括臺灣Solomon公司生產的SSD1303內置控制器和OLED顯示面板。
控制器是一個集行驅動、列驅動和控制器于一體的OLED驅動器芯片。該驅動器為132×64點陣OLED圖形顯示而設計，包括行驅動器、列驅動器、電流參考發(fā)生器、對比度控制、振蕩器和幾個MCU接口模式。工作邏輯電壓為2．4～3．5 V；具有豐富的軟件功能，支持4種顏色選擇和每種顏色64級控制，其軟件對比度具有256級控制；內嵌的132×64位的圖形動態(tài)隨機存儲器(GDDRAM)，提供了行remapping、列remapping、垂直滾動和部分顯示功能，使得該驅動器適合于不同像素尺寸和顏色的多種OLED顯示。
SSD1303控制器在接口控制電路內有2套時序電路，通過對時序適配電路的相應設置以滿足不同的時序要求。時序適配電路的設置端為BS1和BS2，其時序設置如表1所列。
模塊的結構框圖如圖1所示。
3顯示模塊與AT91RM9200的接口設計
SSD1303的接口，包括數據輸入緩存器、數據輸出鎖存器、指令寄存器及譯碼器、忙狀態(tài)觸發(fā)器以及時序控制電路等，具有高性能的接口控制電路。計算機可以隨時訪問SSD1303而無須判斷其當前狀態(tài)。由于OLED采用Intel 8080時序，因此BS1和BS2均接高電平；又由于AT91RM9200中沒有命令／數據選擇線，所以這里使用其通用端口PB中一口線PB10作OLED的命令／數據選擇線。當PB1O為低電平時，表示向OLED寫入的數據為命令字；而為高電平時，則表示寫入OLED的為數據字。OLED的16腳RES為復位腳，可直接接到ARM的復位電路，但此處為了方便對OLED的復位控制，特用另一口線PB11作其復位控制。OLED的片選信號USER1_CS由AT91RM9200的NCS4與地址線A25、A23、A22經38譯碼器譯碼產生。經計算可得其物理地址為0x52800000。OLED與AT91RM9200的接口電路設計如圖2所示。
4 OLED驅動的編程
操作系統(tǒng)的作用之一就是向用戶屏蔽硬件的特殊性，使應用程序與底層的具體物理設備無關。設備驅動程序是應用程序與具體硬件的橋梁。Linux支持3類硬件設備：字符設備、塊設備及網絡設備，它們的編寫方法大致相同。其中，字符設備和塊設備可以像文件一樣被訪問。字符設備和塊設備的主要區(qū)別在于：應用程序對字符設備的每一個I／O操作，都會直接傳遞給系統(tǒng)內核對應的驅動程序；而應用程序對塊設備的操作，要經過系統(tǒng)的緩沖區(qū)管理，間接傳遞給驅動程序處理。在此，OLED屬于字符設備。
通常字符設備提供給應用程序的是一個流程控制接口，主要包括open、close(或release)、read、write、ioctl、poll和mmap等。在系統(tǒng)中添加一個字符設備驅動程序，實際上就是給上述操作添加對應的代碼。對于字符設備和塊設備，Linux內核對這些操作進行了統(tǒng)一的抽象，把它們定義在結構體file_operations中。對于大多數字符設備，只須完成其中的部分操作，驅動程序就可以很好地工作了。
根據需要，OLED設備驅動程序只實現(xiàn)了部分設備操作，采用標記化格式聲明其file_operations結構，具體如下：
oled_write負責將要顯示的數據顯示到OLED屏上；oled_ioctl用于實現(xiàn)對OLED的各種控制命令；oled_open負責打開OLED顯示屏；oled_release負責關閉OLED顯示屏。這里主要介紹oled_write的具體實現(xiàn)，其他可根據實際需要，參照oled_write實現(xiàn)。實現(xiàn)oled_write的具體程序如下：
5驅動程序的編譯
驅動程序編寫好后還需要對其進行編譯。在Linux操作系統(tǒng)中對驅動一般有兩種編譯方式，即靜態(tài)編譯和動態(tài)編譯。靜態(tài)編譯時，驅動程序直接編譯到了內核中，在配置內核時可以自由裁剪。假定編寫好的P13501的驅動程序為myoled．c，將其靜態(tài)編譯到內核的具體操作如下：
①將myoled．c復制到drivers／char目錄下，并且修改drivers／char／Config．in文件。在其中添加如下代碼：
dep_tristate my oled support' CONFIG_MY_OLED
$CONFIG_ARCH_AT91RM9200
其含義是：只要定義了CONFIG_ARCH_AT91RM9200為y或m，在配置內核時(如"make menuconfig")，Character devices分類下，就會出現(xiàn)my oled support選項，它與CONFIG_MY_OLED的定義相對應。為把驅動程序鏈接到內核中，應把CONFIG_MY_OLED定義為y。
②在drivers／char目錄下的Makefile中添加如下代碼：
obj-$(CONFIG_MY_OLED)+=myoled．o
Makefile會根據obj-m和obj-y編譯，并鏈接生成對應的代碼。
動態(tài)編譯時將驅動編譯成模塊(module)，然后動態(tài)加載和卸載設備驅動模塊。用模塊加載的方式，可在不重新啟動系統(tǒng)的前提下，反復地調試和修改模塊，可以方便、有效地對所編寫的驅動進行調試。實際中在編寫驅動的初始階段，經常將其編譯成模塊，反復地加載和卸載模塊，修改驅動程序的原碼，直到整個驅動滿足要求為止，再把它靜態(tài)編譯到內核中。
動態(tài)編譯時，方法如下：
／usr／local／arm／2．95．3／bin／arm-linux-gcc-O2-DMODULE-D__KERNEL__-I／home／sum／linux-2．4．19／include-c myoled．c
這里假設交叉編譯器路徑為：／usr／local／。內核的存放路徑為：／home／sum／linux-2．4．19。如果編譯時沒有錯誤，那么完成后就會生成myoled．o文件。將其拷貝到嵌入式系統(tǒng)中一目錄(例如：／home)下，就可以對其進行動態(tài)加載：
insmod myoled．o
生成設備號：
mknod／dev／fftoled c 254 O
這樣，P13501的驅動程序就被動態(tài)加載到內核中，應用程序也就可以在OLED上進行顯示輸出。
模塊卸載時操作如下：
rmmod myoled
反復加載、卸載，即可完成對OLED驅動的調試。
6 結論
本文介紹了OLED顯示模塊P13501與AT91RM9200的接口電路設計，以及在嵌入式Linux下OLED驅動程序的編寫、編譯和加載。該電路和驅動已成功應用于一控制系統(tǒng)中系統(tǒng)參數的顯示，效果良好；配合簡單的矩陣掃描式鍵盤，還可以進行相關參數設置。由于Linux的眾多特點以及OLED顯示技術的眾多優(yōu)勢，相信它們的結合在消費電子、工業(yè)控制，甚至生活的方方面面將具有廣闊的應用前景。
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