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在Linux下驅(qū)動STN彩色LCD
伴隨著高性能嵌入式處理器的飛速發(fā)展與普及，特別是ARM處理器系列的出現(xiàn)，嵌入式系統(tǒng)的功能也變得越來越強(qiáng)大。以前的單色LCD已不能滿足現(xiàn)今的各種多媒體應(yīng)用，彩色LCD被越來越多地應(yīng)用到嵌入式系統(tǒng)中。同時(shí)，在應(yīng)用需求的促使下，許多工作在Linux下的圖形界面軟件包的開發(fā)和移植工作中都涉及到底層LCD驅(qū)動的開發(fā)問題。在硬件采用Intel ASSABET開發(fā)板，軟件采用Linux 2.4.19平臺，編譯器為arm-linux-gcc的交叉編譯器作為開發(fā)的前提下，因?yàn)锳SSABET開發(fā)板上使用的是Sharp 3.9英寸320×240 TFT彩色LCD，現(xiàn)改用Kyocera 7.7英寸640×480 STN型彩色LCD，所以通過對其Linux驅(qū)動程序進(jìn)行改寫和調(diào)試，成功地實(shí)現(xiàn)了對該種屏的驅(qū)動和顯示。
LCD
控制器
LCD控制器的功能是顯示驅(qū)動信號，進(jìn)而驅(qū)動LCD顯示器。在驅(qū)動LCD設(shè)計(jì)的過程中首要的是配置LCD控制器。在配置LCD控制器中最重要的一步則是幀緩沖區(qū)的指定。用戶所要顯示的內(nèi)容皆是從緩沖區(qū)中讀出，從而顯示到屏幕上。幀緩沖區(qū)的大小由屏幕的分辨率和顯示色彩數(shù)決定。驅(qū)動幀緩沖的實(shí)現(xiàn)是整個(gè)驅(qū)動開發(fā)過程的重點(diǎn)。
ASSABET開發(fā)板采用SA1110作為處理器。SA1110微處理器是Intel公司生產(chǎn)的一種基于StrongARM環(huán)境的微處理器。該處理器內(nèi)部有一LCD驅(qū)動控制器，可支持單、雙屏顯示和最大1024×1024dpi。每個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)以4、8、12或16位編碼后存儲于外部存儲器內(nèi)，通過LCD的專用DAM控制器，被裝入至532位的FIFO中。在雙屏顯示時(shí)，兩個(gè)DMA通道分別負(fù)責(zé)上下屏幕的顯示，但只有第一個(gè)DMA通道有調(diào)色板緩沖器。幀緩沖器中的已編碼像素?cái)?shù)據(jù)是作為指針指向256×12位的調(diào)色板。調(diào)色板的色調(diào)數(shù)據(jù)控制著抖動邏輯，以產(chǎn)生各種灰度和彩色信號并從LCD數(shù)據(jù)引腳輸出。
顯示屏
LCD選擇Kyocera公司的7.7英寸STN型LCD。該LCD可在640×480分辨率的情況下提供12位彩色顯示。該屏為雙屏掃描模式，具有兩個(gè)8位的數(shù)據(jù)通道，每種基色都由4位的抖動邏輯來產(chǎn)生15級灰度，因此可以顯示最多153=3375種可能的顏色。
驅(qū)動LCD的設(shè)計(jì)
幀緩沖設(shè)備
幀緩沖設(shè)備為圖像硬件設(shè)備提供了一種抽象化處理。它代表了一些視頻硬件設(shè)備,允許應(yīng)用軟件通過定義明確的界面來訪問圖像硬件設(shè)備。這樣軟件無需了解任何涉及硬件底層驅(qū)動的東西(如硬件寄存器)。它允許上層應(yīng)用程序在圖形模式下直接對顯示緩沖區(qū)進(jìn)行讀寫和I/O控制等操作。通過專門的設(shè)備節(jié)點(diǎn)可對該設(shè)備進(jìn)行訪問，如/dev/fb*。
Linux下可支持多個(gè)幀緩沖設(shè)備，最多可達(dá)32個(gè)，即從/dev/fb0到/dev/fb31。通常情況下，缺省的幀緩沖設(shè)備為/dev/fb0。
在SA1110處理器的LCD控制器操作中，幀緩沖器用于存放全部屏幕的所有編碼像素?cái)?shù)據(jù)。在它的最低位地址處是32或512字節(jié)的緩沖器，用來存放調(diào)色板數(shù)據(jù)表。32位緩沖器用于4、12或16位像素編碼的16項(xiàng)調(diào)色板；512字節(jié)緩沖器用于裝入8位像素編碼的256項(xiàng)調(diào)色板。在12或16位像素編碼時(shí)，不使用調(diào)色板，此時(shí)的幀緩沖器的起始32字節(jié)必須填入全零。
主要結(jié)構(gòu)體
struct fb_fix_screeninfo中記錄了幀緩沖設(shè)備和指定顯示模式的不可修改信息。它包含了屏幕緩沖區(qū)的物理地址和長度。
struct fb_var_screeninfo中記錄了幀緩沖設(shè)備和指定顯示模式的可修改信息。它包括顯示屏幕的分辨率、每個(gè)像素的比特?cái)?shù)和一些時(shí)序變量。其中變量xres定義了屏幕一行所占的像素?cái)?shù)，yres定義了屏幕一列所占的像素?cái)?shù)，bits_per_pixel定義了每個(gè)像素用多少個(gè)位來表示。
struct fb_info是Linux為幀緩沖設(shè)備定義的驅(qū)動層接口。它不僅包含了底層函數(shù)，而且還有記錄設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)。每個(gè)幀緩沖設(shè)備都與一fb_info結(jié)構(gòu)相對應(yīng)。其中成員變量modename為設(shè)備名稱，fontname為顯示字體，fbops為指向底層操作的函數(shù)的指針。
Linux內(nèi)核配置與編譯
使用下面的命令啟動Linux內(nèi)核配置工具：
#make menuconfig
啟動如下內(nèi)核選項(xiàng)，選擇對應(yīng)的選項(xiàng)之后，執(zhí)行下面的命令：
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