嵌入式Linux下彩色LCD驅(qū)動的設(shè)計與實現(xiàn)

嵌入式linux下彩色lcd驅(qū)動的設(shè)計與實現(xiàn) pmt 許慶豐 2002年12月 摘 要：本文介紹了如何在嵌入在開發(fā)彩色lcd顯示驅(qū)動的方法，并對linux中的顯示驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)和框架作一介紹。 關(guān)鍵字：arm，幀緩沖（framebuffer），mc928mx1。 長期以來，在常見的掌上電腦（pda）等小型手持式設(shè)備上，由于硬件條件等的限制，我們看到的顯示器件通常是單色lcd，用戶界面也非常簡單，幾乎看不到pc機上美觀整齊的圖形界面（gui）支持。由于早期嵌入式處理器的速度有限，在處理圖形和多媒體數(shù)據(jù)方面也顯得力不從心。 隨著高性能嵌入式處理器的普及和硬件成本的不斷降低，尤其是arm系列處理器的推出，嵌入式系統(tǒng)的功能也越來越強。在多媒體應(yīng)用的推動下，彩色lcd也越來越多地應(yīng)用到了嵌入式系統(tǒng)中，如新一代掌上電腦（pda）多采用tft顯示器件，支持彩色圖形界面，圖片顯示和視頻媒體播放。掌上電腦（pda）的操作系統(tǒng)有微軟window ce，palmos等。而linux做為開放源代碼的操作系統(tǒng)也在市場中占據(jù)了一席之地。由于linux成本低廉，任何人都可以得到其源代碼并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)，成為各家廠商極力發(fā)展的操作系統(tǒng)，加上其核心小，潛力可觀。 在應(yīng)用需求的推動下，linux下也出現(xiàn)了許多圖形界面軟件包，如minigui、trolletech公司的embedded qt等，其圖形界面及開發(fā)工具與windows ce不相上下。在圖形軟件包的開發(fā)和移植工作中都牽扯到底層lcd的驅(qū)動問題。筆者參與了一個基于arm9的pda系統(tǒng)的開發(fā)，用的是摩托羅拉公司龍珠系列的mc928mx1。軟件采用linux 2.4.18平臺，編譯器為gcc的arm交叉編譯器。 一． 硬件平臺 mc928mx1（以下簡稱mx1）是摩托羅拉公司基于arm核心的第一款mcu，主要面向高端嵌入式應(yīng)用。內(nèi)部采用arm920t內(nèi)核，并集成了sdram/flash，lcd，usb，藍(lán)牙（bluetooth），多媒體閃存卡（mmc），cmos攝像頭等控制器。 lcd控制器的功能是產(chǎn)生顯示驅(qū)動信號，驅(qū)動lcd顯示器。用戶只需要通過讀寫一系列的寄存器，完成配制和顯示控制。mx1中的lcd控制器可支持單色/彩色lcd顯示器。支持彩色tft時，可提供4/8/12/16位顏色模式，其中16位顏色模式下可以顯示65536種顏色。配置lcd控制器重要的一步是指定顯示緩沖區(qū)，顯示的內(nèi)容就是從緩沖區(qū)中讀出的，其大小由屏幕分辨率和顯示顏色數(shù)決定。在本例中，筆者采用的是夏普lq035q2dd54 tft 顯示模塊，在240x320分辨率下可提供16位彩色顯示。　　嵌入式 linux 下彩色 lcd 驅(qū)動的設(shè)計與實現(xiàn)　　二． linux下的設(shè)備驅(qū)動 linux將設(shè)備分為最基本的兩大類，字符設(shè)備和塊設(shè)備。字符設(shè)備是以單個字節(jié)為單位進(jìn)行順序讀寫操作，通常不使用緩沖技術(shù)，如鼠標(biāo)等，驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)比較簡單；而塊設(shè)備則是以固定大小的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行存儲和讀寫的，如硬盤，軟盤等。為提高效率，系統(tǒng)對于塊設(shè)備的讀寫提供了緩存機制，由于涉及緩沖區(qū)管理，調(diào)度，同步等問題，實現(xiàn)起來比字符設(shè)備復(fù)雜的多。 linux的設(shè)備管理是和文件系統(tǒng)解密結(jié)合的，各種設(shè)備名稱都以文件的形式存放在/dev目錄下，稱為設(shè)備文件。應(yīng)用程序可以打開，關(guān)閉，讀寫這些設(shè)備文件，完成對設(shè)備的操作，就象操作普通的數(shù)據(jù)文件一樣。為了管理這些設(shè)備，系統(tǒng)為設(shè)備編了號，每個設(shè)備號又分為主設(shè)備號和次設(shè)備號。主設(shè)備號用來區(qū)分不同種類的設(shè)備，而次設(shè)備號用來區(qū)分同一類型的多個設(shè)備。對于常用設(shè)備，linux有約定俗成的編號，如硬盤主設(shè)備號是3。在linux的/dev/目錄下使用ls -l命令可察看個設(shè)備文件的設(shè)備號。例如，/dev/hda為塊設(shè)備，主設(shè)備號3，次設(shè)備號0，是系統(tǒng)的第一塊硬盤。/dev/hd1主設(shè)備號3，次設(shè)備號1，為系統(tǒng)的第二塊硬盤。我們將要介紹的顯示設(shè)備也是一個設(shè)備文件/dev/fb，主設(shè)備號29。在編寫設(shè)備驅(qū)動程序的時候，也要指明所操作設(shè)備的主設(shè)備號和次設(shè)備號。 linux的特點之一，是為所有的文件，包括設(shè)備文件，提供了統(tǒng)一的操作函數(shù)接口，定義如下： struct file_operations { struct module *owner; loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int); ssize_t (*read) (struct file *, char *, size_t, loff_t *); ssize_t (*write) (struct file *, const char *, size_t, loff_t *); int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t); unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *); int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long); int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *); int (*open) (struct inode *, struct file *); int (*flush) (struct file *); int (*release) (struct inode *, struct file *); int (*fsync) (struct file *, struct dentry *, int datasync); int (*fasync) (int, struct file *, int); int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *); ssize_t (*readv) (struct file *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t *); ssize_t (*writev) (struct file *, const struct iovec *, unsigned long, l