嵌入式体系中LCD驱动的完结原理：
结合三星公司ARM9系列嵌入式处理器S3C2410，解说怎样进行LCD驱动程序模块化编程及怎样将驱动程序静态加载进体系内核。
LCD （液晶显现）模块满意了嵌入式体系日益进步的要求，它可以显现汉字、字符和图形，一起还具有低压、低功耗、体积小、重量轻和超薄等许多长处。跟着嵌入式系 统的运用越来越广泛，功用也越来越强壮，对体系中的人机界面的要求也越来越高，在运用需求的唆使下，许多作业在Linux下的图形界面软件包的开发和移植 作业中都触及到底层LCD驱动的开发问题。因此在嵌入式体系中开发LCD驱动得以广泛运用。
本文以三星公司ARM9内核芯片S3C2410的LCD接口为根底，介绍了在Linux渠道上开发嵌入式LCD驱动程序的一般办法。
本文硬件选用三星公司的S3C2410芯片的开发板，软件选用Linux 2.4.19渠道，编译器为arm-linux-gcc的穿插编译器，运用640&TImes;480分辨率的TFT五颜六色LCD，经过对其Linux驱动程序进行改写和调试，成功地完结了对该种屏的驱动和显现。
嵌入式驱动的概念
设备驱 动程序是操作体系内核和机器硬件之间的接口，设备驱动程序为运用程序屏蔽了硬件的细节，这样在运用程序看来，硬件设备仅仅一个设备文件，运用程序可以像操 作一般文件相同对硬件设备进行操作。设备驱动程序是内核的一部分，它首要完结的功用有：对设备进行初始化和开释；把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数 据；读取运用程序传送给设备文件的数据、回送运用程序恳求的数据以及检测和处理设备呈现的过错。
Linux 将设备分为最基本的两大类：一类是字符设备，另一类是块设备。字符设备和块设备的首要区别是：在对字符设备宣布读/写恳求时，实践的硬件I/O一般就紧接 着发生了。字符设备以单个字节为单位进行次序读写操作，一般不运用缓冲技能；块设备则是以固定巨细的数据块进行存储和读写的，如硬盘、软盘等，并运用一块 体系内存作为缓冲区。为进步功率，体系关于块设备的读写供给了缓存机制，由于触及缓冲区办理、调度和同步等问题，完结起来比字符设备杂乱得多。LCD是以 字符设备办法加以拜访和办理的，Linux把显现驱动看做字符设备，把要显现的数据一字节一字节地送往LCD驱动器。
Linux 的设备办理是和文件体系紧密结合的，各种设备都以文件的办法存放在/dev目录下，称为设备文件。运用程序可以翻开、封闭和读写这些设备文件，完结对设备 的操作，就像操作一般的数据文件相同。为了办理这些设备，体系为设备编了号，每个设备号又分为主设备号和次设备号。主设备号用来区别不同品种的设备，而次 设备号用来区别同一类型的多个设备。关于常用设备，Linux有约定俗成的编号，如硬盘的主设备号是3。Linux为一切的设备文件都供给了一致的操作函 数接口，办法是运用数据结构struct file_operaTIons。这个数据结构中包含许多操作函数的指针，如open（）、close（）、read（）和write（）等，但由于外设 的品种较多，操作办法各不相同。Struct file_operaTIons结构体中的成员为一系列的接口函数，如用于读/写的read/write函数和用于操控的ioctl等。翻开一个文件便是 调用这个文件file_operaTIons中的open操作。不同类型的文件有不同的file_operations成员函数，如一般的磁盘数据文件， 接口函数完结磁盘数据块读写操作；而关于各种设备文件，则终究调用各自驱动程序中的I/O函数进行详细设备的操作。这样，运用程序底子不用考虑操作的是设 备仍是一般文件，可一概当作文件处理，具有十分明晰一致的I/O接口。所以file_operations是文件层次的I/O接口。
LCD操控器
LCD 操控器的功用是显现驱动信号，然后驱动LCD。用户只需求经过读写一系列的寄存器，完结装备和显现驱动。在驱动LCD规划的进程中首要的是装备LCD操控 器，而在装备LCD操控器中最重要的一步则是帧缓冲区（FrameBuffer）的指定。用户所要显现的内容皆是从缓冲区中读出，然后显现到屏幕上的。帧 缓冲区的巨细由屏幕的分辨率和显现颜色数决议。驱动帧缓冲的完结是整个驱动开发进程的要点。S3C2410中的LCD操控器可支撑STN和TFT两种液 晶。关于STN 液晶平板，该LCD操控器可支撑4位双扫描、4位单扫描和8位单扫描三种显现类型，支撑4级和16级灰度级单色显现形式，支撑256色和4096色显现， 可接多种分辨率的LCD，例如640×480、320×240和160×160等，在256色显现形式时，最大可支撑4096×1024、2048× 2048和1024×4096显现。TFT液晶平板可支撑1-2-4-8bpp（bits per pixel）调色板显现形式和16bpp非调色板真彩显现。
帧缓冲区是呈现在Linux 2.2.xx及今后版别内核傍边的一种驱动程序接口，这种接口将显现设备笼统为帧缓冲区设备区。帧缓冲区为图画硬件设备供给了一种笼统化处理，它代表了一 些视频硬件设备，答应运用软件经过界说明确的界面来拜访图画硬件设备。这样软件无须了解任何触及硬件底层驱动的东西（如硬件寄存器）。它答应上层运用程序 在图形形式下直接对显现缓冲区进行读写和I/O操控等操作。经过专门的设备节点可对该设备进行拜访，如/dev/fb*。用户可以将它看成是显现内存的一 个映像，将其映射到进程地址空间之后，就可以进行读写操作，而读写操作可以反映到LCD。
帧缓冲设备对应的设备文件是/dev/fb*。假如体系有多个显卡，Linux还支撑多个帧缓冲设备，最多可达32个，即/dev/fb0～/dev/fb31。而/dev/fb则指向当时的帧缓冲设备，一般状况下，默许的帧缓冲设备为/dev/fb0。
帧缓冲设备也归于字符设备，选用“文件层-驱动层”的接口办法。在文件层为之界说了以下数据结构。
Static struct file_operations fb_fops={
ower： THIS_MODULE，
read： fb_read， /*读操作*/
write： fb_write， /*写操作*/
ioct1： fb_ioct1， /*I/O操作*/
mmap： fb_mmap， /*映射操作*/
open： fb_open， /*翻开操作*/
release： fb_release， /*封闭操作*/
}
其成员函数都在linux/driver/video/fbmem.c中界说，其间的函数对详细的硬件进行操作，对寄存器进行设置，对显现缓冲进行映射。首要结构体还有以下几个。
● Struct fb_fix_screeninfo：记载了帧缓冲设备和指定显现形式的不行修正信息。它包含了屏幕缓冲区的物理地址和长度。
● Struct fb_var_screeninfo：记载了帧缓冲设备和指定显现形式的可修正信息。它包含显现屏幕的分辨率、每个像素的比特数和一些时序变量。其间变量 xres界说了屏幕一行所占的像素数，yres界说了屏幕一列所占的像素数，bits_per_pixel界说了每个像素用多少个位来表明。
● Struct fb_info：Linux为帧缓冲设备界说的驱动层接口。它不只包含了底层函数，并且还有记载设备状况的数据。每个帧缓冲设备都与一个fb_info结 构相对应。其间成员变量modename为设备称号，fontname为显现字体，fbops为指向底层操作的函数的指针。
LCD驱动开发的首要作业
1 编写初始化函数
初始化函数首要初始化LCD 操控器，经过写寄存器设置显现形式和颜色数，然后分配LCD显现缓冲区。在Linux中可以用kmalloc（）函数分配一段接连的空间。缓冲区巨细为： 点阵行数×点阵列数×用于表明一个像素的比特数/8。缓冲区一般分配在大容量的片外SDRAM中，开始地址保存在LCD操控寄存器中。本文选用的LCD显 示办法为640×480，16位五颜六色，则需求分配的显现缓冲区为640×480×2=600kb。终究是初始化一个fb_info结构，填充其间的成员变 量，并调用register_framebuffer（fb_info），将fb_info挂号入内核。
2 编写成员函数
编写结构fb_info中函数指针fb_ops对应的成员函数，关于嵌入式体系的简略完结，只需求下列三个函数就可以了。
struct fb_ops{
……
int （*fb_get_fix）（struct fb_fix_screeninfo *fix， int con， struct fb_info *info）;
int （*fb_get_var）（struct fb_var_screeninfo *var， int con， struct fb_info *info）;
int （*fb_set_var）（struct fb_var_screeninfo *var， int con， struct fb_info *info）;
……}
Struct fb_ops在include/linux/fb.h中界说。这些函数都是用来设置/获取fb_info结构中的成员变量的。当运用程序对设备文件进行 ioctl操作时分会调用它们。关于fb_get_fix（），运用程序传入的是fb_fix_screeninfo结构，在函数中对其成员变量赋值，主 要是smem_start（缓冲区开始地址）和smem_len（缓冲区长度），终究回来给运用程序。而fb_set_var（）函数的传入参数是 fb_var_screeninfo，函数中需求对xres、yres和bits_per_pixel赋值。
关于/dev/fb，对显现设备的操作首要有以下几种。
● 读/写（read/write）/dev/fb：相当于读/写屏幕缓冲区。
● 映射（map） 操作：由于Linux作业在维护形式，每个运用程序都有自己的虚拟地址空间，在运用程序中是不能直接拜访物理缓冲区地址的。为此，Linux在文件操作 file_operations结构中供给了mmap函数，可将文件的内容映射到用户空间。关于帧缓冲设备，则可经过映射操作，可将屏幕缓冲区的物理地址 映射到用户空间的一段虚拟地址中，之后用户就可以经过读写这段虚拟地址拜访屏幕缓冲区，在屏幕上绘图了。
● I/O操控：关于帧缓冲设备，对设备文件的ioctl操作可读取/设置显现设备及屏幕的参数，如分辨率、显现颜色数和屏幕巨细等。ioctl的操作是由底 层的驱动程序来完结的。在运用程序中，操作/dev/fb的一般进程如下：翻开/dev/fb设备文件；用ioctrl操作获得当时显现屏幕的参数，如屏 幕分辨率和每个像素的比特数，依据屏幕参数可计算屏幕缓冲区的巨细；将屏幕缓冲区映射到用户空间；映射后即可直接读写屏幕缓冲区，进行绘图和图片显现了。
LCD模块化驱动
在对S3C2410 的LCD编写模块化驱动程序时，首要要从内核中去除LCD驱动。这儿需求做一些改动，体系调用被加在以下文件中，需去除： /root/usr/src/arm/linux/kernel/sys.c；/root/usr/src/arm/linux/include/arm -arm下的unistd.h和lcd.h；/root/usr/src/arm/linux/arch/arm/kernel下的calls.s。
编写模块化驱动程序，有以下几个要害的函数。
● lcd_kernel_init（void）//当模块被载入时履行
● lcd_kernel_exit（void）//当模块被移出内核空间时被履行
● lcd_kernel1_ioctl（struct*inode， struct*file， unsigned int cmd， unsigned longarg） //其他功用
每逢安装设备驱动程序时，体系主动调用初始化模块lcd_kernel_init（void）。
另一个有必要供给的函数是lcd_kernel_exit（void），它在模块被卸载时调用，担任进行设备驱动程序的作业。
履行insmod lcd.o指令即可将LCD驱动添加到内核中，履行rmmod lcd指令即可从内核中删去LCD驱动。
静态加载LCD驱动
将写好的lcd 驱动程序lcd.c放到arm/linux/drivers/char目录下，修正arm/linux/drivers/char/config.in文 件，加上一行：Bool‘LCD driver support‘CONFIG_LCD；修正arm/linux/drivers/char/Makefile文件，加上一行：obj-$ （CONFIG_LCD）+=lcd.o。
这样，当再进行make xconfig时，就会挑选是否将LCD驱动编译进内核。相同的办法也可用在其他设备上。
LCD怎样维护？
显现器开展至今日，在消费级范畴现已真实地进入到液晶年代了。对价格较为灵敏的国内市场，降价不断的现实也使得LCD走进了千家万户家中。乃至更前卫的液晶电视也正在遭到越来越多用户的重视。LCD或许液晶电视，它们都是归于耗费型产品，一起也是归于有点娇气的电器设备，不少用户由于缺少必定的常识，在平常的运用中选用了一些不妥的操作手法致使影响了LCD的显现作用乃至人为地损坏了LCD，所以要想让您的LCD总能坚持好的作用，又能延年益寿的话，那么杰出的运用习气和定时保养就显得比较重要了。
一、怎样清洁LCD屏幕？
这是许多用户所重视的一个问题。液晶显现器在作业时会对周围的尘埃有必定的吸力，所以咱们可以发现LCD屏幕在运用一段时刻后就会沾上较多的尘埃。在这儿先不说正确的操作办法，咱们来看一看一些过错的清洁办法：1、用手掌或许手指直接擦试LCD。要知道，LCD是不答应遭到压榨的，用手掌或许手指去擦试的时分，用力很难做到适可而止的程度，假如用力过猛，会有或许引起LCD液晶分子永久性物理危害，然后呈现了坏点乃至会发生小区域反常的状况，所以切勿用手掌或许手指去直接擦试LCD屏幕。2、用较粗糙的毛巾擦试LCD屏幕。笔者从前看到过某些用户直接用家里平常擦试桌子的毛巾来擦LCD屏幕，这种状况发生的机率其实还不少，由于有些用户在用毛巾清洁电脑桌的时分趁便也给LCD屏幕来个清洁，尽管知道这样好像不太好，可是图便利就不管了。
3、用笔或许其它硬物“指指点点”LCD屏幕。许多用户要在电脑屏幕前商量研究一些作业，有时就防止不了要在屏幕上指指划划，用手指、笔或许其它硬物直接触摸LCD屏幕，这个是一个很欠好的习气，会给LCD屏幕刮上不行康复的伤痕然后影响显现作用。
LCD擦试专用纸巾
那么正确的清洁LCD屏幕的办法是怎样样的呢？咱们知道，液晶面板首要是由两块无钠玻璃夹着一个由偏光板、液晶层和五颜六色虑光片构成的夹层所组成。液晶屏幕的外表看似一片巩固的黑色屏幕，其实在这层屏幕上厂商都会加上一层特别的涂层。这层特别涂层的首要功用就在于防止运用者在运用时所遭到其它光源的反光以及炫光，一起加强液晶屏幕本身的颜色比照作用。清洁这个层有三种办法，第一种是最正规但也是最费事的：购买LCD专用清洁剂或许专用的清洁纸巾来对屏幕进行清洁。这种办法的作用最好，可是要出钱购买，维护本钱不为零，不少顾客对此恶感，并且觉得费事而不去做。第二种办法是选用柔软的镜头软布略微沾点儿水后拧干，悄悄地对屏幕进行擦试；第三种办法最为简略，便是用枯燥的软毛刷来悄悄擦掉尘埃即可。别的留意一点，是在清洁时要送别LCD电源，不要加电清洁LCD。
顾客重视的三个问题：
1、运用纸巾来擦LCD屏幕可以吗？
答：依照专家的答复，这个是不引荐的做法。可是在实践操作中这种其实是LCD用户最常见的清洁办法，在这儿笔者着重一下，应该运用面巾纸来清洁，由于面巾纸多数是较柔软的，在擦试的时分留意不要把面巾纸搓成一团来擦，而是要坚持平整地去悄悄擦试。
2、运用眼镜布来擦LCD屏幕为什么欠好？
答：其实运用眼镜布来擦LCD屏幕应该是可以的，可是有一点要留意的是，眼镜布其实一般都不怎样洁净，由于眼镜本身便是沾满了尘埃的，许多用户的眼镜布好久都不清洗一次，如此一来眼镜布的尘埃就可想而知了，用它来擦LCD屏幕的话非旦不简单擦洁净，并且还或许带上一些更脏的尘埃上去。
3、可以运用带酒精等有机溶剂来清洁LCD屏幕吗
答：不可以，液晶屏幕有较强的透水性，原则是不答应用用机溶剂来进行清洁的，所以不要认为用清洁磁头的清洁来清洁LCD屏幕是经过的，这个是过错的做法。
二、防止LCD受潮
一切的电子器件都要求作业在必定的湿度环境下，假如湿度过大了就会引起元件的快速老化乃至呈现反常，一般湿度坚持在30%～80%之间显现器就能正常作业，超越80%后就有或许会呈现反常了。LCD显现器就更是如此了，假如长时间作业在湿度较大的环境下，LCD显现聚集会呈现反常，严峻的话或许会无法康复。关于一般顾客来说，在日常运用中要留意如下几点：
1、不要常常性地用嘴对着LCD“呵气”以擦试清洁屏幕。由于不少的用户都有着对眼镜“呵气”来用眼镜布来清洁眼镜的经历，所以对LCD也选用相同的办法。上面其实也说到了，LCD屏幕是不该该用有机溶剂或许水来进行清洁的，傍边还有一个理由便是受潮问题，假如常常性地选用“呵气”办法来清洁的话，屏幕外表常常遭到水气的熏染，湿度天然就增大了，一朝一夕的话会影响到LCD的聚集问题的。
2、关于南边的用户来说，特别是在清明时期的梅雨气候空气湿度比较大，此刻假如有条件的话尽或许每天都运用LCD半小时以上，运用LCD本身的加电发热来驱走水气。就算不需求运用LCD，在梅雨气候时期最好能坚持每星期致少运用一次以上。别的，专家主张可以选用一些较高功率的电灯泡放在屏幕邻近对其“驱寒”也可以到达枯燥LCD水气的意图。
3、假如长时间不敞开LCD，发现LCD上现已有受潮的痕迹的话，要用镜头软布将其悄悄地擦去，然后才干翻开电源。假如水气很严峻，现已进入LCD了，就有必要将LCD放置到较温暖的当地，以便让其间的水分和有机化物蒸发掉。假如对含有湿度的LCD加电，简单导致液晶电极腐蚀，然后形成永久性损坏。
别的，LCD不能受潮，但并不意味着越枯燥就越好。有些用户在梅雨时期比及有太阳的时分，就赶忙拿到太阳底下直射以驱掉水气。这种做法是过错的，强光照耀会加快LCD老化，液晶分子最好不要饱尝太阳的猛射以保证其寿数。
三、平常运用LCD应该留意的几大习气问题
1、不要24小时不间断运用LCD
不少用户认为LCD的发热量比CRT小许多，一起也很节省电，所以常常性地24小时让其作业。其实这种做法是不正确的。专家指出，LCD在接连48小时不间断地高强度作业后，其老化的速度会显着比一般正常间歇性地运用要快得多。其实这种是一种超负荷的运用状况，厂商并不会指出禁止如此运用，可是LCD的寿数是必定的，老化的速度与运用的强度天然是休戚相关的，高强度地运用肯定会加快LCD的老化，乃至简单呈现一些问题。
所以平常运用进程中，最好是设置成20分钟后不操作电脑就主动封闭显现器，其实这个在Windows操作体系中是默许了的，只需不去更改它就行了。而平常运用电脑时假如是较长时间地脱离座位的话主张顺手把LCD的电源关掉，这些都是一些杰出的运用习气。
2、不要长时间地运用高亮度高比照度
现在LCD有些产品是有高亮功用的，高亮及高比照度关于游戏、电影等环境的确起到了较好的视觉作用作用，可是其负面作用也是不小，长时间运用高亮度对LCD是有害无益的，会加快LCD老化的进程，一起关于人体健康来说，过高的亮度关于人眼是不健康的。特别是运用一般的上网、工作文字处理界面时更不该该启用高亮形式，不然对LCD、对人都是有害的。
四、一些有利于LCD的办法
1、常常要“指指点点”的用户主张增加一个液晶维护屏，主张选用一些透光率较佳的产品，维护屏有抗擦伤、抗静电、抗油污、耐腐蚀等特色，对LCD来说仍是能起到必定的维护作用的。不过液晶维护屏不行能做到百分百的透光，所以在实践作用中对作用会有必定的影响，只需用户可以接受，这个也不成问题，关于这个作用影响的问题因人而异的。
2、长时间不运用LCD显现器的话，最好把电源拔开，用塑料袋将显现器封起来以阻挠尘埃，或许的话主张在袋子里边加上防潮的枯燥剂。
3、不要让音箱中的低音炮或许其它能发生强磁场的物体过分接近LCD。强磁场关于显现器来说是有害的，会加快老化进程乃至会引起显现反常，所以在铺排这些物体时就要考虑到这个问题。一些用户为了调理音量便利，就把低音炮放到桌面，这样离LCD就比较近，尽管说许多音箱产品都是防磁的，可是防磁产品能做百分百永久防磁的状况仍是不多的，用户要留意了。
