|
Xscale處理器是Intel公司推出的基于ARMv5TE體系結構的ARM處理器。PXA270是該公司于2003年第四季度推出一款全性能、高性?xún)r(jià)比、低功耗的Xscale處理器，其最高主頻可達624MHz。 PXA270擁有的 Quick Capture（快速拍攝）、Wireless MMX（無(wú)線(xiàn)MMX指令）和Wireless Speed Step（無(wú)線(xiàn)動(dòng)態(tài)節能）技術(shù)，大大提升了多媒體處理能力；同時(shí)在保證CPU性能的情況下，最大限度地降低移動(dòng)設備功耗。 嵌入式Linux(Embedded Linux)是指對標準Linux經(jīng)過(guò)小型化裁減處理之后，能夠固化在容量只有幾KB或者幾MB的存儲器芯片或者單片機中，適合于特定嵌入式應用場(chǎng)合的專(zhuān)用Linux操作系統。在目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功的嵌入式系統中，大約有一半使用的是Linux。 1 LCD液晶顯示原理 嵌入式系統一般采用液晶顯示屏LCD。本系統采用的是LG Philiph的TFT6.4寸的真彩顯示屏LP064V02。 液晶顯示的原理是液晶在不同電壓的作用下會(huì )呈現出不同的光特性。TFT是薄膜晶體管Thin Film Transitor的縮寫(xiě)。FB（Frame Buffer）是幀緩沖器。 顯示屏所顯示的一幅完整畫(huà)面就是一個(gè)幀(Frame)，其整個(gè)顯示區域，在系統內會(huì )有一段存儲空間與之對應，通過(guò)改變該存儲空間的內容，從而改變顯示屏的內容，該存儲空間被稱(chēng)為Frame Buffer。顯示屏上的每一點(diǎn)都必然與Frame Buffer里的某一位置對應。而計算機顯示的顏色是通過(guò)RGB值來(lái)表示的，因此如果要在屏幕某一點(diǎn)顯示某種顏色，則必須給出相應的RGB值。Frame Buffer就是用來(lái)存放整個(gè)顯示的編碼和像點(diǎn)值的外部存儲器區域。幀緩沖器的每一個(gè)字節對應著(zhù)LCD中的一個(gè)像素，例如LP064V02顯示屏有640×480=307200個(gè)像素。 2 PXA270中內置的LCD控制器 2.1 LCD控制器介紹 Frame Buffer和LCD顯示屏之間的數據傳輸很頻繁，完全由CPU通過(guò)程序直接驅動(dòng)顯然不合適。因此，為減輕CPU的負擔，在Frame Buffer與顯示屏之間還需要一個(gè)中間件，該中間件負責從Frame Buffer里提取數據，進(jìn)行處理，并傳輸到顯示屏上。 LCD控制器由以下部分組成：LCD DMAC（本文提出的DMAC都是指集成在LCDC內部的DMAC），輸入/輸出FIFO，內部調色板，TMED抖動(dòng)（幀速率控制），寄存器組。 LCDC的內部操作方式會(huì )因為所接LCD類(lèi)型的不同而有所不同。本系統采用的是主動(dòng)16位像點(diǎn)模式。在這種主動(dòng)彩色模式中，LCDC內部的工作方式相對簡(jiǎn)單，Frame Buffer內的數據是16位的像素數據，此時(shí)，LCDC無(wú)需加載數據到內部調色板，并且數據無(wú)需經(jīng)過(guò)幀速率控制單元的處理，直接發(fā)送至LCD控制器的數據腳，通過(guò)DMAC傳輸到輸入 FIFO后，數據又立刻被傳送到輸出 FIFO。 2.2 LCD模塊的硬件連接 PXA270與LCD模塊的硬件連接如圖1所示。各信號引腳的說(shuō)明如下： 圖1 LCD接口框圖
3 LCD驅動(dòng)程序的設計與實(shí)現 PXA270嵌入式系統對LCD顯示屏的驅動(dòng)分成兩方面：一方面是對LCD及相關(guān)部件的初始化，包括幀緩沖區的創(chuàng )建和對DMA通道的設置；另一方面就是對幀緩沖區的讀寫(xiě)，將幀緩沖區的內容輸送到LCD顯示屏由硬件完成，對于驅動(dòng)來(lái)說(shuō)是透明的。 3.1 幀緩沖器的初始化 主要數據結構如下： struct pxafb_info：主要用于幀緩沖區設備驅動(dòng)框架的搭建，也是Linux為幀緩沖設備定義的驅動(dòng)層接口。它不僅包含了底層函數，而且還記錄了幀緩沖器設備的全部信息。每個(gè)幀緩沖設備都必須與一個(gè)fb_info結構相對應。其中成員變量modename為設備名稱(chēng)，fontname為顯示字體，fbops為指向底層操作的函數的指針。 struct pxafb_fix_screeninfo：記錄用戶(hù)不能修改的顯示控制器參數。它包括屏幕緩沖區的物理地址和長(cháng)度。 struct pxafb_var_screeninfo：記錄用戶(hù)可以修改的顯示控制器參數。它包括顯示屏幕的分辨率、每個(gè)像素的比特數和一些時(shí)序變量。其中變量xres定義了屏幕一行所占的像素數，yres定義了屏幕一列所占的像素數，bits_per_pixel定義了每個(gè)像素用多少個(gè)位來(lái)表示。 幀緩沖區的初始化函數在/drivers/video/pxafb.c文件中，結構如下： int __init pxafb_init(void) { struct pxafb_info *fbi; int ret; ………… fbi = pxafb_init_fbinfo(); //初始化一些重要的數據結構 ………… /* Initialize video memory */ ret = pxafb_map_video_memory(fbi); //在內存中創(chuàng )建一個(gè)圖像緩存區 ………… pxafb_set_var(&fbi->fb.var, -1, &fbi->fb); ………… ret = register_framebuffer(&fbi->fb); //登記，使畫(huà)面緩沖區與控制臺設備驅動(dòng)的高層掛鉤 ………… / * Ok, now enable the LCD controller */ set_ctrlr_state(fbi, C_ENABLE); ………… return ret; } 首先是pxafb_init_fbinfo()的調用，目的在于對幾個(gè)數據結構進(jìn)行初始化，并設置有關(guān)的基本的參數，例如所用的字體、顯示屏的規格等，還有為了搭建幀緩沖器的設備驅動(dòng)框架做一些準備。接著(zhù)通過(guò)pxafb_map_video_memory()函數在內存中創(chuàng )建幀緩沖區，實(shí)際上是為一個(gè)內存區間另外建立一個(gè)映射。這里分配用于幀緩沖區的內存區間應該是不經(jīng)高速緩存、不加寫(xiě)緩沖的，這樣才可以一經(jīng)寫(xiě)入便立即反映在顯示屏上，而無(wú)需先對高速緩存進(jìn)行刷新。 pxafb_set_var()函數是為控制臺設備驅動(dòng)的高層提供一個(gè)驅動(dòng)幀緩沖區的界面。同時(shí)也確定一些與畫(huà)面緩沖區有關(guān)的參數，并記錄在一個(gè)fb_var_screeinfo數據結構中。確定了這些參數以后，如果目標幀緩沖區屬于當前選定的控制臺設備，就通過(guò)pxa_activate_var()函數把這些參數分門(mén)別類(lèi)地組合生成PXA270各有關(guān)寄存器的映像，并最終設置到PXA270的各個(gè)LCD控制寄存器中。 這里用到6個(gè)寄存器：
這些宏操作都在/drivers/video/pxafb.h文件里。 #if defined(CONFIG_FB_LB064v02) #define LCD_PIXCLOCK 250000//54000//150000 #define LCD_BPP 16 #define LCD_XRES 640 #define LCD_YRES 480 #define LCD_HORIZONTAL_SYNC_PULSE_WIDTH 46 #define LCD_VERTICAL_SYNC_PULSE_WIDTH 1 #define LCD_ BEGIN_OF_LINE_WAIT_COUNT 96 #define LCD_BEGIN_FRAME_WAIT_COUNT 35 #define LCD_END_OF_LINE_WAIT_COUNT 4 #define LCD_END_OF_FRAME_WAIT_COUNT 0 #define LCD_SYNC (FB_SYNC_HOR_HIGH_ACT | FB_SYNC_VERT_HIGH_ACT) #define LCD_LCCR0 (LCCR0_OUC | LCCR0_CMDIM | LCCR0_RDSTM | LCCR0_OUM | LCCR0_BM | LCCR0_QDM | LCCR0_PAS |LCCR0_EFM | LCCR0_IUM | LCCR0_SFM | LCCR0_LDM ) #define LCD_LCCR3 (LCCR3_PCP | LCCR3_HSP | LCCR3_VSP) #endif 最后是通過(guò)register_framebuffer()進(jìn)行各項登記，使幀緩沖區與控制臺設備驅動(dòng)的高層相連。參數fbi是一個(gè)指向fb_info數據結構的指針，通過(guò)這個(gè)數據結構使幀緩沖區與文件系統連接起來(lái)。 3.2 幀緩沖區的操作 對幀緩沖區的操作，應用程序首先要打開(kāi)代表幀緩沖區的設備文件，幀緩沖區的file_operations數據結構是fb_fops。 static struct file_operations fb_fops = { owner: THIS_MODULE, read: fb_read, // 讀操作 write: fb_write, // 寫(xiě)操作 ioctl: fb_ioctl, // 控制操作 mmap: fb_mmap, // 映射操作 open: fb_open, // 打開(kāi)操作 release: fb_release, // 關(guān)閉操作 #ifdef HAVE_ARCH_FB_UNMAPPED_AREA get_unmapped_area: get_fb_unmapped_area, #endif }; 應用程序層對幀緩沖設備的訪(fǎng)問(wèn)同對文件的訪(fǎng)問(wèn)操作類(lèi)似。在應用程序中，對幀緩沖設備（dev/fb）的操作只需調用文件層的操作函數。首先打開(kāi)/dev/fb設備文件；隨后用ioctl操作取得屏幕的分辨率和bpp值，從而計算出屏幕緩沖區的大小，并將屏幕的緩沖區映射到用戶(hù)空間；最后就可直接對屏幕緩沖區進(jìn)行圖片顯示。對幀緩沖區的打開(kāi)文件操作是由fb_open()完成等。 驅動(dòng)程序編寫(xiě)完成后，開(kāi)發(fā)者可以將其編譯為動(dòng)態(tài)加載模式，或靜態(tài)地編譯入內核中。 4 結束語(yǔ) 隨著(zhù)后PC時(shí)代的到來(lái)，嵌入式系統得到了越來(lái)越廣泛的應用�，F在的嵌入式系統一般都需要提供圖形化的人機界面。本文所設計的系統運行良好，性能穩定。在實(shí)際產(chǎn)品中取得了比較滿(mǎn)意的經(jīng)濟效益。 |
