Linux液晶屏驱动开发

　　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，嵌入式系统的功能越来越强。单色LCD也因为色彩单调，存储信息小，处理速度慢而不能符合人们的需求。

　　在多媒体应用的推动下，彩色LCD越来越多地应用到了嵌入式系统中 如新一代手机和掌上电脑多采用TFT显示器件，该显示器件支持彩色图形界面和视频媒体播放。Linux作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，源代码开放，因此成为国内外厂商极力发展的操作系统。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涉到底层LCD的驱动问题。笔者有幸参与了Linux操作系统下LCD部分的开发，其主要功能是点亮液晶屏，将在摄像头上采集的BMP图片在液晶屏上显示并将BMP 格式压缩成JPEG格式，使得存储量减少。因此笔者就在开发过程中遇到的问题一一阐述。

　　背景知识

　　在切入正题之前，先来了解在做驱动过程中需要预先知道的知识。

　　1 硬件平台

　　MC9328MX1(以下简称MX1)是Motorola 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.多媒体闪存卡(MMC/SD、Memory Stick)和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64k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，采用KYocera 公司的KCS057QV1AJ液晶屏，在240×320分辨率下可提供8位彩色显示，即最大256色位图。

　　2.Linux下的设备驱动

　　在Linux操作系统下有两类主要的设备文件类型，一种是字符设备，另一种是块设备。字符设备和块设备的主要区别是在对字符设备发出读/写请求时，实际的硬件I/O一般就紧接着发生了，块设备则不然，它利用一块系统内存作缓冲区，当用户进程对设备请求读/写时，它首先察看缓冲区的内容，如果缓冲区的数据能满足用户的要求，就返回请求的数据，如果不能，就调用请求函数来进行实际的I/O操作。

　　Linux的设备管理是和文件系统解密结合的，各种设备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、关闭和读写这些设备文件，完成对设备的操作，就像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，而次设备号标识使用同一个设备驱动程序的不同的硬件设备，比如有两个软盘，就可以用从设备号来区分它们。设备文件的主设备号必须与设备驱动程序在登记时申请的主设备号一致，否则用户进程将无法访问到驱动程序。帧缓冲设备为标准字符设备，主设备号为29，次设备号则从0到31。

　　3.Linux的帧缓冲设备

　　帧缓冲区是出现在Linux 2.2.xx及以后版本内核当中的一种驱动程序接口，这种接口将显示设备抽象为帧缓冲区设备区。它允许上层应用程序在图形模式下直接对显示缓冲区进行读写操作。这种操作是抽象的、统一的，用户不必关心物理显存的位置、换页机制等具体细节。这些都由Framebufer设备驱动来完成。帧缓冲设备对应的设备文件为/dev/fb*，如果系统有多个显示卡，Linux下还可支持多个帧缓冲设备，最多可达32个，分别为/dev/fb0到/dev/fb31，而/dev/fb则为当前缺省的帧缓冲设备，通常指向/dev/fb0。当然在嵌入式系统中支持一个显示设备就够了。在使用Framebufer时，Linux是将显卡置于图形模式下的.在应用程序中，一般通过将Frame-Buffer设备映射到进程地址空间的方式使用，对于帧缓冲来说，可以把它看成是一段内存，用于读写内存的函数均可对这段地址进行读写，只不过这段内存被专门用于放置要在LCD上显示的内容，其目的就是通过配置LCDC寄存器在一段指定内存与LCD 之间建立一个自动传输的通道。这样，任何程序只要修改这段内存中的数据，就可以改变LCD 上的显示内容。

　　FrameBuffer设备驱动基于linux/include/linux/fb.h和linux/drivers/video/fbmem.c这两个文件，下面就详细分析这两个文件。

　　首先分析linux/include/linux/fb.h文件，几乎主要的结构都是在这个文件中定义的。这些结构包括：

　　fb_var_screeninfo 这个结构描述了显示卡的特性，记录了帧缓冲设备和指定显示模式的可修改信息。其中变量xres定义了屏幕一行所占的像素数，yres定义了屏幕一列所占的像素数，bits_per_pixel定义了每个像素用多少个位来表示。
　　fb_fix_screeninfon 这个结构在显卡被设定模式后创建，它描述显示卡的属性，并且系统运行时不能被修改；比如FrameBuffer内存的起始地址。
　　struct fb_info Linux为帧缓冲设备定义的驱动层接口。它不仅包含了底层函数，而且还有记录设备状态的数据。每个帧缓冲设备都与一个fb_info结构相对应。其中成员变量modename为设备名称，fontname为显示字体，fbops为指向底层操作的函数的指针。
　　fb_cmap描述设备无关的颜色映射信息。可以通过FBIOGETCMAP 和FBIOPUTCMAP 对应的ioctl操作设定或获取颜色映射信息。然后分析fbmem.h文件。