Linux設計液晶顯示屏驅(qū)動技術

Linux設備驅(qū)動程序屬于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。它們像一個個“黑盒子”，使某個特定的硬件響應一個定義良好的內(nèi)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(qū)動無關的標準化的調(diào)用來完成相關操作，驅(qū)動程序的任務就是把這些調(diào)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(qū)動程序是內(nèi)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(nèi)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(qū)動作為內(nèi)核的一部分直接編譯到內(nèi)核中(即靜態(tài)編譯)，也可以單獨作為一個模塊編譯，在需要的時候動態(tài)地插入到內(nèi)核中，在不需要的時候可把它從內(nèi)核中刪除(即動態(tài)鏈接)。

目前Linux支持的設備驅(qū)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(qū)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(qū)動程序一般要包含open、close、read、write等幾個系統(tǒng)調(diào)用。

本文為開發(fā)字符設備驅(qū)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(qū)動程序在Linux內(nèi)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(nèi)核注冊自己，當內(nèi)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(diào)用做好準備工作，而后者是在模塊即將卸載時被調(diào)用，做一些清掃工作。

驅(qū)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(nèi)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(qū)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(qū)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(nèi)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(nèi)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(qū)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(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)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(qū)動，默認使用gcc編譯器、X86 PC平臺。



結  語

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