基于Linux的液晶顯示屏驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

引  言

Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序屬于Linux內(nèi)核的一部分，并在Linux內(nèi)核中扮演著十分重要的角色。它們像一個(gè)個(gè)“黑盒子”，使某個(gè)特定的硬件響應(yīng)一個(gè)定義良好的內(nèi)部編程接口，同時(shí)完全隱蔽了設(shè)備的工作細(xì)節(jié)。用戶通過一組和具體設(shè)備驅(qū)動(dòng)無關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化的調(diào)用來完成相關(guān)操作，驅(qū)動(dòng)程序的任務(wù)就是把這些調(diào)用映射到具體設(shè)備對(duì)于實(shí)際硬件的特定操作上。

硬件設(shè)備只是一個(gè)設(shè)備文件，應(yīng)用程序可以像操作普通文件一樣對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行操作。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是內(nèi)核的一部分，它實(shí)現(xiàn)以下功能：

①對(duì)設(shè)備初始化和釋放。
   
②把數(shù)據(jù)從內(nèi)核傳送到硬件和從硬件讀取數(shù)據(jù)。
   
③讀取應(yīng)用程序傳送給設(shè)備文件的數(shù)據(jù)和回送應(yīng)用程序請(qǐng)求的數(shù)據(jù)。

④檢測(cè)和處理設(shè)備出現(xiàn)的錯(cuò)誤。

可以把設(shè)備驅(qū)動(dòng)作為內(nèi)核的一部分直接編譯到內(nèi)核中(即靜態(tài)編譯)，也可以單獨(dú)作為一個(gè)模塊編譯，在需要的時(shí)候動(dòng)態(tài)地插入到內(nèi)核中，在不需要的時(shí)候可把它從內(nèi)核中刪除(即動(dòng)態(tài)鏈接)。

目前Linux支持的設(shè)備驅(qū)動(dòng)可以分為3種：字符設(shè)備(character device)、塊設(shè)備(block device)、網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備(network device)。當(dāng)然它們之間也并不是嚴(yán)格地加以區(qū)分。字符設(shè)備是所有能夠像字節(jié)流一樣被訪問的設(shè)備(如文件等)，在Linux中通過字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序來實(shí)現(xiàn)。在Linux中它們也被映射為文件系統(tǒng)的1個(gè)節(jié)點(diǎn)，通常在／dev目錄下。字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序一般要包含open、close、read、write等幾個(gè)系統(tǒng)調(diào)用。

本文為開發(fā)字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)實(shí)例，對(duì)于其他兩類不再贅述。

1 Linux關(guān)于字符設(shè)備的管理

驅(qū)動(dòng)程序在Linux內(nèi)核中往往是以模塊形式出現(xiàn)的。與應(yīng)用程序的執(zhí)行過程不同，模塊通常只是預(yù)先向內(nèi)核注冊(cè)自己，當(dāng)內(nèi)核需要時(shí)響應(yīng)請(qǐng)求。模塊中包含2個(gè)重要的函數(shù)init_module和cleanup_module。前者是模塊的入口，它為模塊調(diào)用做好準(zhǔn)備工作，而后者是在模塊即將卸載時(shí)被調(diào)用，做一些清掃工作。

驅(qū)動(dòng)程序模塊通過函數(shù)int register_chrdev(unsignedint major，const char*name，struct file_operations*fops)來完成向內(nèi)核注冊(cè)。其中unsigned int major為主設(shè)備號(hào)，const char*name為設(shè)備名，struct file_operations*fops為驅(qū)動(dòng)設(shè)備管理中重要的結(jié)構(gòu)指針，此結(jié)構(gòu)中每個(gè)字段都必須指向驅(qū)動(dòng)程序中實(shí)現(xiàn)特定操作的操作函數(shù)。

2 FYD12864-0402B液晶模塊簡(jiǎn)介

FYD12864-0402B是一種具有4位／8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊，低電壓，低功耗。其顯示分辨率為128×64，內(nèi)置8 192個(gè)16×16點(diǎn)陣的漢字，以及128個(gè)16×8點(diǎn)ASCII字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面，可以顯示8×4行16×16點(diǎn)陣的漢字。也可完成圖形顯示。FYD12864-0402B液晶模塊框圖如圖1所示，其中ST7920為液晶顯示控制芯片，ST7921為液晶顯示驅(qū)動(dòng)芯片。



FYD12864-0402B控制器接口信號(hào)說明如下：

①RS、R／W的配合選擇決定控制界面的4種模式，如表1所列。[!--empirenews.page--]



②E信號(hào)如表2所列。



3 LCD讀寫原理

FYD12864-0402B每屏可顯示4行8列共32個(gè)16×16點(diǎn)陣的漢字，每個(gè)顯示RAM可顯示1個(gè)中文字符或2個(gè)16×8點(diǎn)陣全高ASCII碼字符，即每屏最多可顯示32個(gè)中文字符或64個(gè)ASCII碼字符。FYD12864-0402B內(nèi)部提供128×2字節(jié)的字符顯示RAM緩沖區(qū)(DDRAM)。字符顯示是通過將字符顯示編碼寫入該字符顯示RAM實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)寫入內(nèi)容的不同，可分別在液晶屏上顯示CGROM(中文字庫)、HCGROM(ASCII碼字庫)及CGRAM(自定義字形)的內(nèi)容。3種不同字符／字型的選擇編碼范圍為：0000～0006H(其代碼分別是0000、0002、0004、0006，共4個(gè))顯示自定義字型，02H～7FH顯示半寬ASCII碼字符，A1A0H～F7FFH顯示8 192種GB2312中文字庫字形。字符顯示RAM在液晶模塊中的地址80H～9FH。字符顯示的RAM的地址與32個(gè)字符顯示區(qū)域有著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。

4 部分代碼解析




5 編寫Makefile和用戶級(jí)測(cè)試程序

下面2行宏變量定義使用armv41-unknown-linux-gcc編譯器編譯驅(qū)動(dòng)，默認(rèn)使用gcc編譯器、X86 PC平臺(tái)。



結(jié)  語

對(duì)Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序作了詳細(xì)的介紹，在實(shí)際開發(fā)板AT91RM9200上加入FYD12864-0402B驅(qū)動(dòng)模塊，該液晶驅(qū)動(dòng)采用通用化接口和調(diào)用方法，對(duì)開發(fā)Linux其他設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序具有很好的指導(dǎo)意義。