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1、第7章 嵌入式Linux驱动程序开发,嵌入式Linux LCD驱动程序开发实例,1,第7章 嵌入式Linux驱动程序开发 嵌入式Linux LC,LCD显示原理LCD驱动程序的设计LCD驱动设计步骤BMP文件显示,2,LCD显示原理2,LCD显示原理,液晶显示器（Liquid Crystal Display ）的物理特性：通电时液晶排列的有秩序，光线容易通过；不通电时液晶排列混乱，阻止光线通过。工作时使用外部光线，本身并不发光。 LCD分类：TFT、DSTN 两种照明方式：传送式、反射式。 实验用教学平台参数及技术 EP7312驱动LCD工作原理图（p263）,第六章,1,2,3,嵌入式Lin
2、ux的设备管理,设备驱动程序开发过程,应用实例,3,LCD显示原理 液晶显示器（Liquid Crystal,LCD显示原理,灰度显示原理 LCD显示屏的一个常用指标是它的反应时间。反应时间指的是一个像素从显示到关闭所花费的时间。 LCD 控制器内部有1个16周期计数器，用于产生16周期的间隔。当驱动像素时，它读帧缓冲数据所指的调色板寄存器中的半字节数据。该数据确定在16周期间隔里像素显示的次数。例如该值等于4，即认为该像素以最大亮度的1/4 进行显示。,第六章,1,2,3,嵌入式Linux的设备管理,设备驱动程序开发过程,应用实例,4,LCD显示原理灰度显示原理第六章 1 2 3嵌入式Lin
3、ux,LCD显示原理,彩色显示原理：彩色显示时，每个像素点有3 个子彩色像素（红、绿、蓝）。灰度显示的技术应用到彩色显示中，每个子彩色像素有15 种浓度的感觉效果。可用红、绿、蓝3 种颜色的15 种浓度中的一种去驱动1个像素点。另外一个显示特性是刷新率，指的是整个数据帧被重新写到显示屏的频率。如果数据写得太慢，将影响显示质量；太快，则显示器的反应时间跟不上像素驱动状态的改变。推荐的大部分显示屏的速率是7080Hz。,第六章,1,2,3,嵌入式Linux的设备管理,设备驱动程序开发过程,应用实例,5,LCD显示原理彩色显示原理：第六章 1 2 3嵌入式Linu,LCD显示原理,EP7312对液晶
4、屏幕的支持：EP7312 的LCD接口部分为单板多像素，其接口特性为：1-2-4 bpp ；可编程屏幕面板尺寸，在4bpp 时最大值为1024 256；可编程刷新率；16 级灰度值；彩色屏幕接口能力。,第六章,1,2,3,嵌入式Linux的设备管理,设备驱动程序开发过程,应用实例,6,LCD显示原理EP7312对液晶屏幕的支持：第六章 1 2,LCD显示原理,LCD DMA控制器 DMA带宽计算公式：VGA比例分辨率刷新率每像素点位数 DMA延迟时间计算公式（字深数位宽）/DMA带宽 DMA延迟时间表示在最差的情况下，从DMA发出请求到可获取第一个DMA数据字，或者说DMA数据送到FIFO的延
5、迟时间或总周期数。,第六章,1,2,3,嵌入式Linux的设备管理,设备驱动程序开发过程,应用实例,7,LCD显示原理LCD DMA控制器第六章 1 2 3嵌入式L,LCD显示原理,LCD控制寄存器：视频缓冲区大小0:12，对应视频显示缓冲区总位数。视频缓冲区（缓冲区总位数/128）-1线长度13:18：对应于一整行中的像素数。线长度(像素数/16)1像素预订标19:24：像素预定标CPU频率/（刷新率像素总数）1；像素数 CPU频率/（像素预定标1）AC预定标25:29：设置LCD AC偏移频率GSEN30：灰度使能位GSMD31：灰度级模式位,第六章,1,2,3,嵌入式Linux的设备管理
6、,设备驱动程序开发过程,应用实例,8,LCD显示原理 LCD控制寄存器：第六章 1 2 3嵌入式,LCD显示原理,LCD调色板寄存器：为了支持各种颜色和灰度级，LCD控制器有2 个32位调色板寄存器(PALLSW 和PALMSW)。每个调色板寄存器被分成8 个4 位的半字节(nibble)，每个半字节被帧缓冲区中的数据寻址， 其格式如下：,第六章,1,2,3,嵌入式Linux的设备管理,设备驱动程序开发过程,应用实例,9,LCD显示原理 LCD调色板寄存器：第六章 1 2 3嵌入,LCD显示原理,LCD调色板寄存器：当LCD控制器配置成每像素点4位时，帧缓冲区中4位数据代表1个像素，2个调色板
7、寄存器中的半字节用该数据寻址，对应显示的像素。寻址结构用于将帧缓冲区中的数据映射到实际的灰度值，该值提供给显示接口。当配置成每像素4位模式时，在调色板寄存器中的所有16个半字节都被用于映射。同理，每像素2位模式只用编程调色板寄存器低位有效字，每像素1位模式只用编程低位有效寄存器的前2个半字节。两个调色板寄存器半字节可以编程为015。这16个值对应16 种不同的颜色深度级。,第六章,1,2,3,嵌入式Linux的设备管理,设备驱动程序开发过程,应用实例,10,LCD显示原理LCD调色板寄存器：第六章 1 2 3嵌入式L,LCD显示原理,LCD调色板寄存器： 内存中像素值和灰度级的映射,第六章,1
8、,2,3,嵌入式Linux的设备管理,设备驱动程序开发过程,应用实例,11,LCD显示原理LCD调色板寄存器：第六章 1 2 3嵌入式L,LCD显示原理,通过以上了解， 在lcd.c 中定义下面几个寄存器：#define LCDCON *(unsigned long *)0 xff0002c0#define PALLSW *(unsigned long *)0 xff000580#define PALMSW *(unsigned long *)0 xff000540#define FBADDR *(unsigned long *)0 xff001000#define SYSCON1 *(uns
9、igned long *)0 xff000100,第六章,1,2,3,嵌入式Linux的设备管理,设备驱动程序开发过程,应用实例,12,LCD显示原理通过以上了解， 在lcd.c 中定义下面几个寄,LCD驱动程序的设计,驱动程序的头文件Linux/：module.h, kernal.h, fs.h, sched.h, config.h, Utsname.h, major.h, string.h, fcntl.h, Malloc.h, timer.h, init.h, asm/： pgtable.h, irq.h, io.h,第六章,1,2,3,嵌入式Linux的设备管理,设备驱动程序开发过程,
10、应用实例,13,LCD驱动程序的设计 驱动程序的头文件第六章 1 2 3嵌,LCD驱动程序的设计,系统调用分类处理I/O请求：open、close、read、write等进程：fork、execve、kill等时间：time、settimeofday等内存：mmap、brk,第六章,1,2,3,嵌入式Linux的设备管理,设备驱动程序开发过程,应用实例,14,LCD驱动程序的设计系统调用分类第六章 1 2 3嵌入式Li,LCD驱动程序的设计,系统内部，I/O设备的存取通过一组固定的入口点来进行。这组入口点由设备的驱动程序提供。由file_operations这个结构向系统进行说明static
11、struct file_operations LCDfops = read:ReadLCD,ioctl:LCDIoctl,open :OpenLCD,release:CloseLCD,;,第六章,1,2,3,嵌入式Linux的设备管理,设备驱动程序开发过程,应用实例,15,LCD驱动程序的设计系统内部，I/O设备的存取通过一组固定的,LCD驱动程序的设计,寄存器设置 以1/4VGA显示为例，对LCD控制器复制操作进行计算 视频缓冲：0 x1c1f 画线长度：0 x3b 像素数预定标：1 AC预定标：0 x13 灰度使能位：1 灰度模式位：1,第六章,1,2,3,嵌入式Linux的设备管理,设备
12、驱动程序开发过程,应用实例,16,LCD驱动程序的设计 寄存器设置第六章 1 2 3嵌入式,LCD驱动程序的设计,应用编程接口（API） 画点函数lcd_kernel_pixel：unsigned char * base 循环 320*240*3*4/8次。 每个像素使用1.5个字节表示。 各种颜色所对应的值,第六章,1,2,3,嵌入式Linux的设备管理,设备驱动程序开发过程,应用实例,17,LCD驱动程序的设计 应用编程接口（API）第六章 1 2,LCD驱动设计步骤,LCD模块化驱动在自己的驱动程序文件中定义file_operations 结构，初始化设备需要的操作函数，对于设备不需要的
13、操作函数用NULL来初始化或者采用标签格式来声明。这些操作函数将会被注册到内核，当应用程序对该设备相应的设备文件进行文件操作时，内核会找到相应的操作函数，并进行调用。如果操作函数注册成NULL，操作系统就默认的处理。,第六章,1,2,3,嵌入式Linux的设备管理,设备驱动程序开发过程,应用实例,18,LCD驱动设计步骤LCD模块化驱动第六章 1 2 3嵌入式L,LCD驱动设计步骤,LCD模块化驱动关键函数：lcd_kernel_init(void) (模块被载入时执行)lcd_kernel_exit(void) （模块被移出内核空间时执行）lcd_kernel_ioctl(struct in
14、ode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg) （其他功能）,第六章,1,2,3,嵌入式Linux的设备管理,设备驱动程序开发过程,应用实例,19,LCD驱动设计步骤LCD模块化驱动第六章 1 2 3嵌入式L,LCD驱动设计步骤,LCD模块化驱动 lcd_kernel_ioctl(struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)在file_ope rations结构中，把这个函数与ioctl操作联系在一起
15、， 通过这个函数， 可以增加要提供的服务。例如：switch (cmd) case 0:lcd_clear ();break;case 1:ellip se = (ell ipse_t *) arg;lcd_ellipse (el lipse-x, ellipse-y , ellipse-a, ellipse-b,ellipse-c, ellipse-xorm);break;.当应用程序中调用rt = ioct l(fd, 0);或 rt = ioctl(fd, 1, 通过swit ch 选择， 就会分别去执行LCD 驱动中的lcd_clear()和lcd_ellipse(.)。,第六章,1,
16、2,3,嵌入式Linux的设备管理,设备驱动程序开发过程,应用实例,20,LCD驱动设计步骤 LCD模块化驱动第六章 1 2 3嵌,LCD驱动设计步骤,LCD模块化驱动下面是LCD 驱动所使用的Makefile:KERNELDIR = /usr/src/arm/linuxCROSS_COMPILE = arm-linux-CC = $(CROSS_COMPILE)gccCFLAGS = -D_KERNEL_ -DM ODULE -I$(KERNELDIR)/include -I/arm_linux_root/mod -O -Wallall: lcd.o demodemo: arm-elf -g
17、cc -o demo demo.cclean: rm -f *.o * core demo,第六章,1,2,3,嵌入式Linux的设备管理,设备驱动程序开发过程,应用实例,21,LCD驱动设计步骤 LCD模块化驱动第六章 1 2 3嵌入式,LCD驱动设计步骤,将LCD驱动加入内核配置系统a） 将lcd.c 复制到linux/drivers/char目录下b） 修改lcd.c中函数名init_module为LCDInit, cleanup_module为LCDCleanupc） 在lcd.c 最后加上下面两行: module_init(LCDInit); module_exit(LCDClean
18、up)。d） 在linux/drivers/char/Makefile 中添加 obj- $(CONFIG_LCD)+=lcd.oe） 在linux/drivers/char/Config.in 中添加 Tristate LCD driver support CONFIG_LCD,第六章,1,2,3,嵌入式Linux的设备管理,设备驱动程序开发过程,应用实例,22,LCD驱动设计步骤将LCD驱动加入内核配置系统第六章 1 2,BMP文件显示,BMP文件特点： 几乎不压缩，占用磁盘空间较大 BMP文件格式： 文件头 文件信息头 调色板 图像数据,第六章,1,2,3,嵌入式Linux的设备管理,设备驱动程序开发过程,应用实例,23,BMP文件显示 BMP文件特点：第六章 1 2 3嵌入式,BMP文件显示,BMP图像显示 顺序读取，逆序显示 BMP图像显示步骤 打开文件 读入位图头部信息 判断位图是否为指定格式 读入调色板信息 创建调色板 显示位图,第六章,1,2,3,嵌入式Linux的设备管理,设备驱动程序开发过程,应用实例,24,BMP文件显示 BMP图像显示第六章 1 2 3嵌入式Lin,嵌入式LinuxLCD驱动程序开发课件,
