Linux設計液晶顯示屏驅動技術

Linux設備驅動程序屬于Linux內核的一部分，并在Linux內核中扮演著十分重要的角色。它們像一個個“黑盒子”，使某個特定的硬件響應一個定義良好的內部編程接口，同時完全隱蔽了設備的工作細節(jié)。用戶通過一組和具體設備驅動無關的標準化的調用來完成相關操作，驅動程序的任務就是把這些調用映射到具體設備對于實際硬件的特定操作上。

硬件設備只是一個設備文件，應用程序可以像操作普通文件一樣對硬件設備進行操作。設備驅動程序是內核的一部分，它實現(xiàn)以下功能：

①對設備初始化和釋放。
   
②把數(shù)據(jù)從內核傳送到硬件和從硬件讀取數(shù)據(jù)。
   
③讀取應用程序傳送給設備文件的數(shù)據(jù)和回送應用程序請求的數(shù)據(jù)。

④檢測和處理設備出現(xiàn)的錯誤。

可以把設備驅動作為內核的一部分直接編譯到內核中(即靜態(tài)編譯)，也可以單獨作為一個模塊編譯，在需要的時候動態(tài)地插入到內核中，在不需要的時候可把它從內核中刪除(即動態(tài)鏈接)。

目前Linux支持的設備驅動可以分為3種：字符設備(character device)、塊設備(block device)、網(wǎng)絡接口設備(network device)。當然它們之間也并不是嚴格地加以區(qū)分。字符設備是所有能夠像字節(jié)流一樣被訪問的設備(如文件等)，在Linux中通過字符設備驅動程序來實現(xiàn)。在Linux中它們也被映射為文件系統(tǒng)的1個節(jié)點，通常在／dev目錄下。字符設備驅動程序一般要包含open、close、read、write等幾個系統(tǒng)調用。

本文為開發(fā)字符設備驅動實例，對于其他兩類不再贅述。

1 Linux關于字符設備的管理

驅動程序在Linux內核中往往是以模塊形式出現(xiàn)的。與應用程序的執(zhí)行過程不同，模塊通常只是預先向內核注冊自己，當內核需要時響應請求。模塊中包含2個重要的函數(shù)init_module和cleanup_module。前者是模塊的入口，它為模塊調用做好準備工作，而后者是在模塊即將卸載時被調用，做一些清掃工作。

驅動程序模塊通過函數(shù)int register_chrdev(unsignedint major，const char*name，struct file_operations*fops)來完成向內核注冊。其中unsigned int major為主設備號，const char*name為設備名，struct file_operations*fops為驅動設備管理中重要的結構指針，此結構中每個字段都必須指向驅動程序中實現(xiàn)特定操作的操作函數(shù)。

2 FYD12864-0402B液晶模塊簡介

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，內部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊，低電壓，低功耗。其顯示分辨率為128×64，內置8 192個16×16點陣的漢字，以及128個16×8點ASCII字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面，可以顯示8×4行16×16點陣的漢字。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為液晶顯示驅動芯片。



FYD12864-0402B控制器接口信號說明如下：

①RS、R／W的配合選擇決定控制界面的4種模式，如表1所列。



②E信號如表2所列。

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3 LCD讀寫原理

FYD12864-0402B每屏可顯示4行8列共32個16×16點陣的漢字，每個顯示RAM可顯示1個中文字符或2個16×8點陣全高ASCII碼字符，即每屏最多可顯示32個中文字符或64個ASCII碼字符。FYD12864-0402B內部提供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實現(xiàn)的。根據(jù)寫入內容的不同，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)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個字符顯示區(qū)域有著一一對應的關系。

4 部分代碼解析




5 編寫Makefile和用戶級測試程序

下面2行宏變量定義使用armv41-unknown-linux-gcc編譯器編譯驅動，默認使用gcc編譯器、X86 PC平臺。



結  語

對Linux設備驅動程序作了詳細的介紹，在實際開發(fā)板AT91RM9200上加入FYD12864-0402B驅動模塊，該液晶驅動采用通用化接口和調用方法，對開發(fā)Linux其他設備驅動程序具有很好的指導意義。