基于SEP4O2O的Linux frame buffer驅動設計

0 引言
隨著世界經濟的迅速發展，液晶顯示屏廣泛應用于手機、PDA、金融終端等電子產品上，而在嵌入式電子領域，Linux操作系統占有越來越大的市場份額。因而本文提出在嵌入式Linux平臺上實現液晶顯示器的功能，詳細敘述了液晶顯示屏在SEP4020微處理器為基礎的平臺上的Framebuffer驅動程序設計。

1 液晶顯示器原理
1．1 液晶顯示器種類
液晶顯示器(LCD)根據驅動方式可以分為靜態驅動、簡單矩陣驅動以及主動矩陣驅動三種。其中，簡單矩陣型又可以再分為扭轉向列(TN)和超扭轉式向列型(STN)兩種，而主動矩陣則以薄膜式晶體管(TFT)為主流。
TN型技術是LCD中最基本的，其他種類的LCD都以TN型為基礎改進而得。TN型LCD顯示質量很差，色彩單一、對比度低，反應速度很慢，故主要應用于簡單的數字符與文字的顯示，如電子表以及電子計算器等。STN LCD的顯示原理與TN類似，區別在于TN型的液晶分子將入射光旋轉90°，而STN可將入射光旋轉180°到270°。STN改善了TN視角狹小的缺點，并提高了對比度，顯示品質較TN高。
TFT型LCD中，晶體管矩陣依顯示信號開啟或者關閉液晶分子的電壓，使液晶分子軸轉向而成亮或者暗的對比，避免了顯示器對電場效應的依靠。因此，TFTLCD顯示質量較TN／STN更佳，畫面顯示對比度可達150：1以上，反應速度逼近30ms甚至更快，適用于PDA、筆記本電腦、數碼相機、MP4等。
1．2 液晶顯示器時序
圖1為LCD的典型時序圖。時序圖中VFRAME為幀同步信號，VLINE為行同步信號，VCLK為像素時鐘信號(用于鎖存圖像數據的像素時鐘)，VM為數據有效標志信號，VD為圖像的數據信號。

作為幀同步信號的VFRAME，每發出一個脈沖，都意味著新的一屏圖像數據開始發送。而作為行同步信號的VLINE，每發出一個脈沖都表明新的一行圖像資料開始發送。在幀同步以及行同步的頭尾都必須留有回掃時間。

2 硬件平臺
本設計采用的硬件平臺是基于東南大學國家專用集成電路系統工程中心研發的SEP4020微處理器的開發板。該處理器是使用0．18μ m標準CMOS的工藝設計，內嵌ASIX CORE(32位RISC內核兼容ARM720T，帶8 kB指令數據cache和全功能MMU)，采用馮諾依曼結構的一款微處理器。該處理器集成了液晶控制模塊(LCDC)，此模塊兼容AMBA規范，有AHB MASTER和AHB SLAVE接口，分別用于讀取需要顯示的數據和軟件配置。經過軟件配置后，LCDC能自己獨立工作，而不再需要內核的再次參與，從而節省內核的處理時間。工作過程是LCDC使能后申請系統總線，獲得總線使用權后讀取需要顯示的數據，數據經過相應算法的處理就得到滿足時序要求的信號，送到LCDC顯示驅動器。
LCDC使用內嵌的DMA方式進行數據操作，配備一個深度為16的32位FIFO用于緩存顯示數據，支持1、2、4位的STN灰度顯示和16位TFT彩色顯示，分辨率軟件可配置。相關的需要配置的寄存器有：
SSA為屏幕起始寄存器；SIZE為屏幕尺寸寄存器；PCR為面板配置寄存器；HCR為水平配置寄存器；VCR為垂直配置寄存器：PWMR為對比度控制器；LECR為使能控制寄存器；DMACR為DMA控制寄存器。