嵌入式Linux下的LCD驅(qū)動程序設(shè)計方案解析

　隨著嵌入式Linux的迅速發(fā)展，由于其沒有昂貴的版權(quán)費，完全開放源代碼，可裁減性與可移植性，因此是開發(fā)嵌入式產(chǎn)品的優(yōu)秀操作系統(tǒng)平臺。設(shè)備驅(qū)動程序是Linux內(nèi)核的重要組成部分，運行在Linux內(nèi)核底層，在內(nèi)核源代碼中占較大比例，驅(qū)動程序開發(fā)逐漸成為嵌入式軟件開發(fā)中一項重要工作。應(yīng)項目設(shè)計的需要完成了嵌入式Linux下的LCD驅(qū)動程序設(shè)計。
　　1 Linux下設(shè)備驅(qū)動程序
　　驅(qū)動程序從字面上可以理解為一類程序，這類程序的目的一般是驅(qū)動硬件正常工作，所以通常所說的驅(qū)動程序都是針對特定的硬件來編寫的。Linux設(shè)備驅(qū)動程序是為特定的硬件提供給用戶程序的一組標(biāo)準(zhǔn)化接口，它隱藏了設(shè)備工作的細節(jié)。Linux系統(tǒng)下驅(qū)動程序是運行在內(nèi)核態(tài)的，是和內(nèi)核連接在一起的程序。如果運行在用戶態(tài)的應(yīng)用程序想控制硬件設(shè)備，必須通過驅(qū)動程序來控制。
　　Linux系統(tǒng)的設(shè)備分為3種類型，分別是字符設(shè)備、塊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。文中所涉及的LCD驅(qū)動屬于字符型設(shè)備驅(qū)動程序。在對字符設(shè)備發(fā)出讀、寫請求時，實際的硬件I／O一般就緊接著發(fā)生了。Linux系統(tǒng)訪問設(shè)備就像訪問文件一樣，例如打開關(guān)閉設(shè)備系統(tǒng)調(diào)用open（）和close（）函數(shù)。在Linux內(nèi)核中，字符設(shè)備使用struct file_operations結(jié)構(gòu)來定義設(shè)備的各種操作集合。編寫字符設(shè)備驅(qū)動程序，主要是實現(xiàn)str-uct file_operations結(jié)構(gòu)中的各個函數(shù)。
　　2 基于FFamebuffer的LCD驅(qū)動程序設(shè)計
　　2．1 LCD簡介
　　設(shè)計中采用的嵌入式微處理器是Samsung公司的S3C2410，LCD控制器主要用于傳輸顯示數(shù)據(jù)和產(chǎn)生控制信號，用戶只需通過讀寫一系列寄存器即可完成配置和顯示控制，圖1是S3C2410平臺LCD控制器的結(jié)構(gòu)圖。
　　
　　其各個信號描述及功能如表1所示。
　　
　　2．2 Framebutfvr概述
　　Framebuffer即幀緩沖，是圖形設(shè)備的一個提取或抽象，他把一些視頻設(shè)備描繪成一個緩沖區(qū)，允許應(yīng)用程序通過Framebuffer所定義的良好接口訪問圖形設(shè)備。Framebuffer是出現(xiàn)在Linux2．2．xx內(nèi)核當(dāng)中的一種驅(qū)動程序接口。Linux工作在保護模式下，所以用戶態(tài)進程無法像DOS那樣使用顯卡BIOS里提供的中斷調(diào)用來實現(xiàn)直接寫屏，Linux抽象出Framebuffer這個設(shè)備供用戶態(tài)進程實現(xiàn)直接寫屏。Framebuffer機制模仿顯卡的功能，將顯卡硬件結(jié)構(gòu)抽象化，可以通過Framebuffer的讀寫直接對顯存進行操作。用戶可以將Framebuffer看成是顯示內(nèi)存的一個映像，將其映射到進程地址空間之后，就可以直接進行讀寫操作，而寫操作可以立即反應(yīng)在屏幕上。這種操作是抽象、統(tǒng)一的，用戶不必關(guān)心物理顯存的位置、換頁機制等具體細節(jié)，這些由Framebuffer設(shè)備驅(qū)動完成。
　　2．3 驅(qū)動程序設(shè)計與實現(xiàn)
　　2．3．1 LCD驅(qū)動的模塊加載與卸載
　　LCD作為一個相對獨立的硬件單元，被認(rèn)定為平臺設(shè)備，在驅(qū)動模塊加載和卸載函數(shù)中，就分別注冊和注銷對應(yīng)的platform_driver。
　　2．3．2 LCD驅(qū)動的探測與移除函數(shù)
　　探測函數(shù)probe主要完成LCD控制器初始化的工作，包括對fb_info結(jié)構(gòu)成員的初始化、內(nèi)存分配、寄存器的配置、Framebuffer的注冊等。模塊卸載函數(shù)中對平臺驅(qū)動的注銷會導(dǎo)致其中移除函數(shù)的執(zhí)行，這個函數(shù)釋放顯示緩沖區(qū)并注銷幀緩沖設(shè)備。