嵌入式Linux下彩色LCD驱动的设计与实现

嵌入式linux下彩色lcd驱动的设计与实现 pmt 许庆丰 2002年12月 摘 要：本文介绍了如何在嵌入在开发彩色lcd显示驱动的方法，并对linux中的显示驱动程序结构和框架作一介绍。 关键字：arm，帧缓冲（framebuffer），mc928mx1。 长期以来，在常见的掌上电脑（pda）等小型手持式设备上，由于硬件条件等的限制，我们看到的显示器件通常是单色lcd，用户界面也非常简单，几乎看不到pc机上美观整齐的图形界面（gui）支持。由于早期嵌入式处理器的速度有限，在处理图形和多媒体数据方面也显得力不从心。 随着高性能嵌入式处理器的普及和硬件成本的不断降低，尤其是arm系列处理器的推出，嵌入式系统的功能也越来越强。在多媒体应用的推动下，彩色lcd也越来越多地应用到了嵌入式系统中，如新一代掌上电脑（pda）多采用tft显示器件，支持彩色图形界面，图片显示和视频媒体播放。掌上电脑（pda）的操作系统有微软window ce，palmos等。而linux做为开放源代码的操作系统也在市场中占据了一席之地。由于linux成本低廉，任何人都可以得到其源代码并在其基础上进行开发，成为各家厂商极力发展的操作系统，加上其核心小，潜力可观。 在应用需求的推动下，linux下也出现了许多图形界面软件包，如minigui、trolletech公司的embedded qt等，其图形界面及开发工具与windows ce不相上下。在图形软件包的开发和移植工作中都牵扯到底层lcd的驱动问题。笔者参与了一个基于arm9的pda系统的开发，用的是摩托罗拉公司龙珠系列的mc928mx1。软件采用linux 2.4.18平台，编译器为gcc的arm交叉编译器。 一． 硬件平台 mc928mx1（以下简称mx1）是摩托罗拉公司基于arm核心的第一款mcu，主要面向高端嵌入式应用。内部采用arm920t内核，并集成了sdram/flash，lcd，usb，蓝牙（bluetooth），多媒体闪存卡（mmc），cmos摄像头等控制器。 lcd控制器的功能是产生显示驱动信号，驱动lcd显示器。用户只需要通过读写一系列的寄存器，完成配制和显示控制。mx1中的lcd控制器可支持单色/彩色lcd显示器。支持彩色tft时，可提供4/8/12/16位颜色模式，其中16位颜色模式下可以显示65536种颜色。配置lcd控制器重要的一步是指定显示缓冲区，显示的内容就是从缓冲区中读出的，其大小由屏幕分辨率和显示颜色数决定。在本例中，笔者采用的是夏普lq035q2dd54 tft 显示模块，在240x320分辨率下可提供16位彩色显示。　　嵌入式 linux 下彩色 lcd 驱动的设计与实现　　二． linux下的设备驱动 linux将设备分为最基本的两大类，字符设备和块设备。字符设备是以单个字节为单位进行顺序读写操作，通常不使用缓冲技术，如鼠标等，驱动程序实现比较简单；而块设备则是以固定大小的数据块进行存储和读写的，如硬盘，软盘等。为提高效率，系统对于块设备的读写提供了缓存机制，由于涉及缓冲区管理，调度，同步等问题，实现起来比字符设备复杂的多。 linux的设备管理是和文件系统解密结合的，各种设备名称都以文件的形式存放在/dev目录下，称为设备文件。应用程序可以打开，关闭，读写这些设备文件，完成对设备的操作，就象操作普通的数据文件一样。为了管理这些设备，系统为设备编了号，每个设备号又分为主设备号和次设备号。主设备号用来区分不同种类的设备，而次设备号用来区分同一类型的多个设备。对于常用设备，linux有约定俗成的编号，如硬盘主设备号是3。在linux的/dev/目录下使用ls -l命令可察看个设备文件的设备号。例如，/dev/hda为块设备，主设备号3，次设备号0，是系统的第一块硬盘。/dev/hd1主设备号3，次设备号1，为系统的第二块硬盘。我们将要介绍的显示设备也是一个设备文件/dev/fb，主设备号29。在编写设备驱动程序的时候，也要指明所操作设备的主设备号和次设备号。 linux的特点之一，是为所有的文件，包括设备文件，提供了统一的操作函数接口，定义如下： 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