Linux液晶屏驅動開發

　　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，嵌入式系統的功能越來越強。單色LCD也因為色彩單調，存儲信息小，處理速度慢而不能符合人們的需求。

　　在多媒體應用的推動下，彩色LCD越來越多地應用到了嵌入式系統中 如新一代手機和掌上電腦多采用TFT顯示器件，該顯示器件支持彩色圖形界面和視頻媒體播放。Linux作為開放源代碼的操作系統也在市場中占據了一席之地。由于Linux成本低廉，源代碼開放，因此成為國內外廠商極力發展的操作系統。在應用需求的推動下，Linux下也出現了許多圖形界面軟件包，如MiniGUI、Trolletech公司的Embedded QT等，其圖形界面及開發工具與Windows CE不相上下。在圖形軟件包的開發和移植工作中都牽涉到底層LCD的驅動問題。筆者有幸參與了Linux操作系統下LCD部分的開發，其主要功能是點亮液晶屏，將在攝像頭上采集的BMP圖片在液晶屏上顯示并將BMP 格式壓縮成JPEG格式，使得存儲量減少。因此筆者就在開發過程中遇到的問題一一闡述。

　　背景知識

　　在切入正題之前，先來了解在做驅動過程中需要預先知道的知識。

　　1 硬件平臺

　　MC9328MX1(以下簡稱MX1)是Motorola 公司基于ARM核心的第一款MCU，主要面向高端嵌入式應用。內部采用ARM920T內核，并集成了SDRAM/Flash、LCD，USB、藍牙.多媒體閃存卡(MMC/SD、Memory Stick)和CMOS攝像頭等控制器。

　　LCD控制器的功能是產生顯示驅動信號，驅動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64k種顏色。配置LCD控制器重要的一步是指定顯示緩沖區，顯示的內容就是從緩沖區中讀出的，其大小由屏幕分辨率和顯示顏色數決定。在本例中，采用KYocera 公司的KCS057QV1AJ液晶屏，在240×320分辨率下可提供8位彩色顯示，即最大256色位圖。

　　2.Linux下的設備驅動

　　在Linux操作系統下有兩類主要的設備文件類型，一種是字符設備，另一種是塊設備。字符設備和塊設備的主要區別是在對字符設備發出讀/寫請求時，實際的硬件I/O一般就緊接著發生了，塊設備則不然，它利用一塊系統內存作緩沖區，當用戶進程對設備請求讀/寫時，它首先察看緩沖區的內容，如果緩沖區的數據能滿足用戶的要求，就返回請求的數據，如果不能，就調用請求函數來進行實際的I/O操作。

　　Linux的設備管理是和文件系統解密結合的，各種設備都以文件的形式存放在/dev目錄下，稱為設備文件。應用程序可以打開、關閉和讀寫這些設備文件，完成對設備的操作，就像操作普通的數據文件一樣。為了管理這些設備，系統為設備編了號，每個設備號又分為主設備號和次設備號。主設備號用來區分不同種類的設備，而次設備號標識使用同一個設備驅動程序的不同的硬件設備，比如有兩個軟盤，就可以用從設備號來區分它們。設備文件的主設備號必須與設備驅動程序在登記時申請的主設備號一致，否則用戶進程將無法訪問到驅動程序。幀緩沖設備為標準字符設備，主設備號為29，次設備號則從0到31。

　　3.Linux的幀緩沖設備

　　幀緩沖區是出現在Linux 2.2.xx及以后版本內核當中的一種驅動程序接口，這種接口將顯示設備抽象為幀緩沖區設備區。它允許上層應用程序在圖形模式下直接對顯示緩沖區進行讀寫操作。這種操作是抽象的、統一的，用戶不必關心物理顯存的位置、換頁機制等具體細節。這些都由Framebufer設備驅動來完成。幀緩沖設備對應的設備文件為/dev/fb*，如果系統有多個顯示卡，Linux下還可支持多個幀緩沖設備，最多可達32個，分別為/dev/fb0到/dev/fb31，而/dev/fb則為當前缺省的幀緩沖設備，通常指向/dev/fb0。當然在嵌入式系統中支持一個顯示設備就夠了。在使用Framebufer時，Linux是將顯卡置于圖形模式下的.在應用程序中，一般通過將Frame-Buffer設備映射到進程地址空間的方式使用，對于幀緩沖來說，可以把它看成是一段內存，用于讀寫內存的函數均可對這段地址進行讀寫，只不過這段內存被專門用于放置要在LCD上顯示的內容，其目的就是通過配置LCDC寄存器在一段指定內存與LCD 之間建立一個自動傳輸的通道。這樣，任何程序只要修改這段內存中的數據，就可以改變LCD 上的顯示內容。

　　FrameBuffer設備驅動基于linux/include/linux/fb.h和linux/drivers/video/fbmem.c這兩個文件，下面就詳細分析這兩個文件。

　　首先分析linux/include/linux/fb.h文件，幾乎主要的結構都是在這個文件中定義的。這些結構包括：

　　fb_var_screeninfo 這個結構描述了顯示卡的特性，記錄了幀緩沖設備和指定顯示模式的可修改信息。其中變量xres定義了屏幕一行所占的像素數，yres定義了屏幕一列所占的像素數，bits_per_pixel定義了每個像素用多少個位來表示。
　　fb_fix_screeninfon 這個結構在顯卡被設定模式后創建，它描述顯示卡的屬性，并且系統運行時不能被修改；比如FrameBuffer內存的起始地址。
　　struct fb_info Linux為幀緩沖設備定義的驅動層接口。它不僅包含了底層函數，而且還有記錄設備狀態的數據。每個幀緩沖設備都與一個fb_info結構相對應。其中成員變量modename為設備名稱，fontname為顯示字體，fbops為指向底層操作的函數的指針。
　　fb_cmap描述設備無關的顏色映射信息。可以通過FBIOGETCMAP 和FBIOPUTCMAP 對應的ioctl操作設定或獲取顏色映射信息。然后分析fbmem.h文件。