基于ARM的LCD显示液晶屏驱动的开发

平顶山学院信息工程学院　张亚峰　王　冠

基于ARM的LCD显示液晶屏驱动的开发

平顶山学院信息工程学院张亚峰王冠

通过对LCD控制器各个子模块的研究，并对FrameBuffer在LCD的作用进行详细的分析，对于硬件引脚、驱动的端口及寄存器等进行设置，将驱动添加到内核，最终实现了基于ARM的LCD液晶屏驱动，使内核的启动信息在显示器上显示出来。

嵌入式系统；LCD液晶屏驱动；Exynos 4412处理器

1　绪论

随着信息技术的高速发展，人们使用的设备的智能化，与嵌入式系统在其中发挥的重要作用密不可分。虽然嵌入式系统的交互性比较强，液晶屏作为输出设备也被广泛应用，但关于液晶屏的深层次应用开发方面的研究却不多。本文通过对LCD显示液晶屏驱动的研究，加深对其认识，对其相关研究、开发材料加以补充。

本次开发使用的环境为ADS1.2，其具有强大的实时调试跟踪功能。使用的开发平台为Tiny4412。它是一款高性能的四核Cortex-A9核心板，处理器为Exynos 4412，具有极高的灵活性，三星Galaxy部分机型就采用该CPU设计。

2　Exynos 4412 LCD控制器分析

Exynos4412的LCD 控制器由REGBANK、LCDCDMA、VIDPRCS、TIMEGEN组成，并有专门的端口来传送控制信号和其它数据。

REGBANK 有许多可编程寄存器组，它们用来配置LCD 控制器的调色板存储器。LCDCDMA 是一个专用DMA，并且是FIFO（First-In First-Out， 先入先出）存储器，它会自动传送帧数据到LCD 驱动器。TIMEGEN 由可编程逻辑组成，支持各种常见LCD 驱动器的定时与速率界面的不同要求。TIMEGEN 模块产生FRAME， VLINE， VCLK， VM 等信号。

3　LCD驱动实现

3.1FrameBuffer的介绍

Framebuffer在LCD的驱动实现中起着中间层的作用，它将内存数据映射到进程地址空间之后，就可以直接进行读写操作，并立即反应在屏幕上［1］。它还完成对驱动的统一管理，向fbmem.c注册是任何一个FrameBuffer驱动在系统初始化时必须做的工作［2］。注册时，设备的驱动信息保存在一个数组体中。

struct dev_message *reg［ max］； / * 定义数组 */

int reg_num； /* 设备数量 */

int reg_fb（struct dev_message * reg）

｛

int x；

struct dev_thing thing；

struct dev_thing *cur；

if （reg_num ＞= max）

exit；

……………………

return 0；

｝

3.2LCD驱动实现代码分析

3.2.1设置fb_info

（1）申请和释放资源

在初始函数运行时，需要申请相应的资源；在程序运行结束时，要释放相应的资源，以免造成系统的资源浪费［3］。因此定义下面的函数：

Mod_init（Exyons_init）； /* 申请资源 */

Mod_quit（Exyons_quit）； /* 释放资源 */

定义fb_info结构体对象：

static struct fb_info*Exyons_lcd；

分配一个fb_info结构体，使用函数framebuffer_alloc实现：

Exyons_lcd = framebuffer_alloc（0，NULL）；

（2）可变信息设置

Exyons_lcd -＞ var.xres = 800；

Exyons_lcd -＞ var.yres = 480；

Exyons_lcd -＞ var.xres_virtual = 800；

Exyons_lcd -＞ var.yres_virtual = 480；

然后进行红、绿、蓝三种颜色的设置和每一个像素用多少位的设置。

设置完上面的这些已经可以实现LCD的显示了。其他表示可变信息的设置根据需要进行。

（3）显存的分配

对显示屏的操作，是一个存储器的操作，可以直接访问应用程序的内存，它可以实现LCD的操作，通过应用数据到内存，然后LCD控制器从存储器中提取数据，并输出相应的LCD控制芯片，使实现LCD的控制［4］。

（4）设置其它信息

首先，设置LCD屏幕的大小，用字节来表示：

Exyons_lcd-＞screen_size = 800*480*32 / 8；

然后，调色板设置：

Static u32 colregs［16］； /* 代表了一个假的调色板 */

Exyons_lcd-＞pseudo_palette = colregs； /* 赋值操作完成设置 */

3.2.2设置LCD硬件

对LCD的硬件进行设置要参考芯片手册和LCD手册进行获得设置值。

（1）设置用于LCD的引脚

这个寄存器可以全部用来进行LCD颜色控制引脚。

控制LCD电源的引脚受GPGCON寄存器控制，手册中GPGCON寄存器的描述如表1所示：

表1　GPGCON寄存器

LCD电源控制引脚设置如表2所示：

表2　电源控制引脚描述

代码的具体实现如下：

int *gpccon；

int *gpdcon；

int *gpgcon； /*构建这三个寄存器的表示指针变量*/

*gpccon = 0xaaaaaaaa；

*gpdcon = 0xaaaaaaaa；

*gpgcon | = （3＜＜8）； /*通过这三个寄存器，设置用于控制LCD的引脚*/

（2）LCD寄存器对象的构建

采用建立数组的方法对LCD的控制寄存器进行一次性映射成为虚拟地址，虽然在当下有些寄存器暂时还未被使用到，我们也把它们设置到这个数组中，这样做可以保证所有寄存器地址的连续性，使对寄存器的操作变得方便。完成这项工作后，就可以通过操纵该数组元素的指针来操纵相应的寄存器［5］。

（3）设置控制寄存器1（LCDCON1）

LINECNT：行计数器状态位，初始值为0000000000；

CLKVAL：设置VCLK，初始值为0000000000；

MMODE：决定VM信号的触发速率［6］，初始值为0；PNRMODE：显示模式选择位，初始值为00；

BPPMODE：单个像素的位数选择，初始值为0000；

ENVID：视频输出和控制信号设置，初始值为0，在此置1，使信号有效。

（4）LCD垂直参数设置

参考芯片手册和LCD手册进行获得设置值：

VBPD=14；LINEVAL=239；VFPD=11；VSPW=2；

代码实现设置：

Exyons_lcd_regs-＞lcdcon2 = （14＜＜24）|（239＜＜14）|（11＜＜6）|（2＜＜0）；

（5）LCD水平参数设置

HBPD=25；HOZVAL=213；HFPD=34；HSPW=18；

代码实现设置：

Exyons_lcd_regs-＞lcdcon3 = （37＜＜19）|（319＜＜8）|（19＜＜0）；

Exyons_lcd_regs-＞lcdcon4 = 29；

（6）设置使能有效位

代码实现设置：

Exyons_lcd_regs-＞lcdcon5 = （1＜＜10）|（1＜＜9） | （1＜＜8） | （1＜＜5） |（0＜＜3）；

（7）显存地址告诉LCD控制器

功能实现代码：

Exyons_reg -＞ lcdsdr1 = （Exyons_lcd -＞ fix_start ＞＞ 3）；

Exyons_reg-＞lcdsdr2=（（Exyons_lcd-＞fix_start+800*480*4）＞＞1）&0x1fffff；

Exyons_lcd_regs-＞lcdsaddr3 =800*480/2；

3.2.3 注册fb_info

（1）设置使能LCD

将寄存器LCDCON1的第0为设置为1：

Exyons_lcd_regs -＞ lcdcon1 | = （1 ＜＜ 0）；

（2）向上注册fb_info结构体对象

register_framebuffer（Exyons_lcd）；

3.3添加驱动到内核

对于已有的驱动模块可以直接使用。实现fb_ops结构体时，有三个文件：cfbcopyarea.c、cfbfillrect.c和cfbimgblt.c已经存在但没有被编译安装，因此我们需要修改内核drivers/video下的Makefile，重新编译内核，就能让LCD正常工作［7］。操作如表1所示：

表3　Makefile文件修改内

再次编译内核，重新启动系统。效果如图1所示：

图1　加载LCD成功后的启动效果

4　总结

在开发的过程中，通过对Tiny4412的硬件平台、LCD芯片手册及CPU芯片的寄存器的研究，分析LCD驱动内核层次，利用FrameBuffe实现了对驱动的管理和消息的分派；然后通过设置fb_ info对象和LCD硬件，进行fb_info注册；最后添加驱动到内核，成功实现了内核的启动信息在启动时通过LCD显示器打印出来。

［1］刘艺柱，郭素娜.ARM嵌入式系统基础［J］.河南理工大学学报，2010，29（2）：229-232.

［2］赖晓晨.嵌入式系统编程与设计［M］.北京：清华大学出版社，2009.

［3］王华祥，张淑英.深入浅出：嵌入式底层软件开发［M］.天津：天津大学出版社，2003.

［4］赵以强.嵌入式系统开发之道［M］.北京：人民邮电出版，2009.

［5］武斌，张一哲.嵌入式工程师必知必会［M］.北京：人民邮电出版，2008.

［6］甘瑟尔.嵌入式系统设计的艺术（第2版）［M］.北京：北京人民邮电出版社，2011.

［7］林洪贵，林金表.21天学通ARM嵌入式开发［J］.莆田学院学报，2007，14（5）：63-65.