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對于一個(gè)顯示設備，數據的更新率正比于畫(huà)面的像素數和色彩深度的乘積。在嵌入式Linux系統中，受處理器資源配置和運算能力的制約，當使用大分辨率顯示時(shí)(如在一些屏幕尺寸較大的終端上，往往需要640×480以上)，需要降低顯示的色彩深度。否則，由于數據處理負擔過(guò)重會(huì )造成畫(huà)面的抖動(dòng)和不連貫。這時(shí)，調色板技術(shù)將發(fā)揮重要作用。ARM9內核的S3C2410在國內的嵌入式領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用，芯片中帶有LCD控制器，可支持多種分辨率、多種顏色深度的LCD顯示輸出。在此，將S3C2410的調色板技術(shù)，以及嵌入式Linux系統下調色板顯示的實(shí)現方法進(jìn)行分析。 1 S3C2410調色板技術(shù)概述 1．1 調色板的概念 在計算機圖像技術(shù)中，一個(gè)像素的顏色是由它的R，G，B分量表示的，每個(gè)分量又經(jīng)過(guò)量化，一個(gè)像素總的量化級數就是這個(gè)顯示系統的顏色深度。量化級數越高，可以表示的顏色也就越多，最終的圖像也就越逼真。當量化級數達到16位以上時(shí)，被稱(chēng)為真彩色。但是，量化級數越高，就需要越高的數據寬度，給處理器帶來(lái)的負擔也就越重；量化級數在8位以下時(shí)，所能表達的顏色又太少，不能夠滿(mǎn)足用戶(hù)特定的需求。 為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以采取調色板技術(shù)。所謂調色板，就是在低顏色深度的模式下，在有限的像素值與RGB顏色之間建立對應關(guān)系的一個(gè)線(xiàn)性表。比如說(shuō)，從所有的16位彩色中抽取一定數量的顏色，編制索引。當需要使用某種彩色時(shí)，不需要對這種顏色的RGB分量進(jìn)行描述，只需要引用它的索引號，就可以使用戶(hù)選取自己需要的顏色。索引號的編碼長(cháng)度遠遠小于RGB分量的編碼長(cháng)度，因此在彩色顯示的同時(shí)，也大大減輕了系統的負擔。 以256色調色板為例，調色板中存儲256種顏色的RGB值，每種顏色的RGB值是16位。用這256種顏色編制索引時(shí)，從OOH～FFH只需要8位數據寬度，而每個(gè)索引所對應的顏色卻是16位寬度的顏色信息。在一些對色彩種類(lèi)要求不高的場(chǎng)合，如儀表終端、信息終端等，調色板技術(shù)便巧妙地解決了數據寬度與顏色深度之間的矛盾。 1．2 S3C2410中的調色板 ARM9核的S3C2410芯片可通過(guò)內置的LCD控制器來(lái)實(shí)現對LCD顯示的控制。以TFT LCD為例，S3C2410芯片的LCD控制器可以對TFT LCD提供1位、2位、4位、8位調色板彩色顯示和16位、24位真彩色顯示，并支持多種不同的屏幕尺寸。 S3C2410的調色板其實(shí)是256個(gè)16位的存儲單元，每個(gè)單元中存儲有16位的顏色值。根據16位顏色數據中，RGB分量所占位數的不同，調色板還可以采取5：6：5(R：G：B)和5：5：5：1(R：G：B：1)兩種格式。當采用5：6：5(R：G：B)格式時(shí)，它的調色板如表1所示。 表1中，第一列為顏色索引，中間三列是R，G，B三個(gè)顏色分量對應的數據位，分別是5位、6位和5位，最后一列是對應顏色條目的物理地址。當采用5：5：5：1(R：G：B：1)格式時(shí)，R，G，B三個(gè)顏色分量的數據位長(cháng)度都是5位，最低位為1。 用戶(hù)編程時(shí)，應首先對調色板進(jìn)行初始化處理(可由操作系統提供的驅動(dòng)程序來(lái)完成)，賦予256色調色板相應的顏色值；在進(jìn)行圖像編程時(shí)，可以將圖像對象賦予所需的顏色索引值。程序運行時(shí)，由芯片的LCD控制器查找調色板，按相應的值進(jìn)行輸出。S3C2410芯片圖像數據輸出端口VD[23：O]有24位，當使用不同的色彩深度時(shí)，這24位數據可以表示一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)的顏色信息。 1．3 調色板顏色的選擇 調色板中顏色的選擇可以由用戶(hù)任意定義，但為了編程方便，顏色的選取應遵循一定的規律。例如在Windows編程中，系統保留了20種顏色。另外，在Web編程中，也定義了216種Web安全色，這些顏色可以盡量保留。2S3C2410調色板在嵌入式Linux系統下的使用ARM實(shí)現圖像顯示時(shí)，由LCD控制器將存儲系統中的視頻緩沖內容以及各種控制信號傳送到外部LCD驅動(dòng)器，然后由LCD驅動(dòng)器實(shí)現圖像數據的顯示。實(shí)際應用中，常通過(guò)驅動(dòng)程序由操作系統對寄存器、調色板進(jìn)行配置。以L(fǎng)inux 2．4內核為例，對調色板的配置是在驅動(dòng)程序S3C2410fb．c中完成的。 在一些公司Linux源碼包的S3C2410fb．c文件中，并沒(méi)有對調色板進(jìn)行配置，因此在8位以下的顯示設置下。LCD不能正常工作。若需要使用調色板，必須對此文件進(jìn)行修改。 2．1 驅動(dòng)程序的修改 查S3C2410數據手冊，調色板的物理起始地址為0x4d000400，應先將調色板的物理地址映射到內核中的虛擬地址，然后對其進(jìn)行賦值。具體步驟如下： (1)在S3C2410．h文件中添加： #define MYPAL(Nb)__REG(Ox4d000400+(Nb)*4) 其作用是實(shí)現物理地址到虛擬地址的映射。 (2)在S3C24lOfb．h文件，通過(guò)下列語(yǔ)句定義256種顏色。 static const u_short my_color[256]={0x0000，0x8000，…}： 數組中的每個(gè)16位二進(jìn)制數表示一種顏色，RGB分量采用的是5：6：5格式。 (3)在S3C2410fb．c文件的S3C2410fb-activate_var(…)函數中，通過(guò)下列語(yǔ)句對這256個(gè)調色板進(jìn)行賦值。 (4)另外，注意改變LCD控制寄存器LCDCON1的BPPMODE值，設定為需要的顏色深度。 (5)重新編譯內核，燒寫(xiě)內核。 2．2 應用程序的編寫(xiě) 當S3C2410用于嵌入式Linux操作系統時(shí)，其圖形功能一般是依靠幀緩存(Frame buffer)實(shí)現的。屏幕上的每個(gè)點(diǎn)都被映射成一段線(xiàn)性?xún)却婵臻g，通過(guò)應用程序改變這段內存的值，就可以改變屏幕的顏色。當色深在16位以上時(shí)，用戶(hù)直接指定顏色的RGB分量；當色深在8位以下時(shí)，用戶(hù)應當指定顏色在調色板中的索引值。 當使用MiniGUI等嵌入式圖形系統時(shí)，只需要將界面元素的顏色值設為所需顏色的索引值即可。例如： WinElementColors[ i]=142； 就是將WinElementColors[ i]的顏色設置為索引號為142的調色板顏色。 3 結語(yǔ) 在筆者開(kāi)發(fā)的某型指揮車(chē)仿真終端中，其顯示分辨率設置為640×480。如果色深設置為16 b／p，在系統使用時(shí)，畫(huà)面將會(huì )出現明顯的抖動(dòng)、不連貫，這是由于芯片的運算負荷過(guò)重造成的。如果按本文中提到的方法對顯示驅動(dòng)加以修改，采用8位色深顯示，顏色的選取可以滿(mǎn)足需要，畫(huà)面的顯示將明顯穩定。這說(shuō)明，在顯示分辨率較高，色彩種類(lèi)要求比較簡(jiǎn)單的嵌入式應用中，調色板技術(shù)是一個(gè)非常值得重視的選擇。 |
