基于SEP4O2O的Linux frame buffer驅(qū)動設(shè)計

0 引言
隨著世界經(jīng)濟的迅速發(fā)展，液晶顯示屏廣泛應(yīng)用于手機、PDA、金融終端等電子產(chǎn)品上，而在嵌入式電子領(lǐng)域，Linux操作系統(tǒng)占有越來越大的市場份額。因而本文提出在嵌入式Linux平臺上實現(xiàn)液晶顯示器的功能，詳細敘述了液晶顯示屏在SEP4020微處理器為基礎(chǔ)的平臺上的Framebuffer驅(qū)動程序設(shè)計。

1 液晶顯示器原理
1．1 液晶顯示器種類
液晶顯示器(LCD)根據(jù)驅(qū)動方式可以分為靜態(tài)驅(qū)動、簡單矩陣驅(qū)動以及主動矩陣驅(qū)動三種。其中，簡單矩陣型又可以再分為扭轉(zhuǎn)向列(TN)和超扭轉(zhuǎn)式向列型(STN)兩種，而主動矩陣則以薄膜式晶體管(TFT)為主流。
TN型技術(shù)是LCD中最基本的，其他種類的LCD都以TN型為基礎(chǔ)改進而得。TN型LCD顯示質(zhì)量很差，色彩單一、對比度低，反應(yīng)速度很慢，故主要應(yīng)用于簡單的數(shù)字符與文字的顯示，如電子表以及電子計算器等。STN LCD的顯示原理與TN類似，區(qū)別在于TN型的液晶分子將入射光旋轉(zhuǎn)90°，而STN可將入射光旋轉(zhuǎn)180°到270°。STN改善了TN視角狹小的缺點，并提高了對比度，顯示品質(zhì)較TN高。
TFT型LCD中，晶體管矩陣依顯示信號開啟或者關(guān)閉液晶分子的電壓，使液晶分子軸轉(zhuǎn)向而成亮或者暗的對比，避免了顯示器對電場效應(yīng)的依靠。因此，TFTLCD顯示質(zhì)量較TN／STN更佳，畫面顯示對比度可達150：1以上，反應(yīng)速度逼近30ms甚至更快，適用于PDA、筆記本電腦、數(shù)碼相機、MP4等。
1．2 液晶顯示器時序
圖1為LCD的典型時序圖。時序圖中VFRAME為幀同步信號，VLINE為行同步信號，VCLK為像素時鐘信號(用于鎖存圖像數(shù)據(jù)的像素時鐘)，VM為數(shù)據(jù)有效標志信號，VD為圖像的數(shù)據(jù)信號。

作為幀同步信號的VFRAME，每發(fā)出一個脈沖，都意味著新的一屏圖像數(shù)據(jù)開始發(fā)送。而作為行同步信號的VLINE，每發(fā)出一個脈沖都表明新的一行圖像資料開始發(fā)送。在幀同步以及行同步的頭尾都必須留有回掃時間。

2 硬件平臺
本設(shè)計采用的硬件平臺是基于東南大學(xué)國家專用集成電路系統(tǒng)工程中心研發(fā)的SEP4020微處理器的開發(fā)板。該處理器是使用0．18μ m標準CMOS的工藝設(shè)計，內(nèi)嵌ASIX CORE(32位RISC內(nèi)核兼容ARM720T，帶8 kB指令數(shù)據(jù)cache和全功能MMU)，采用馮諾依曼結(jié)構(gòu)的一款微處理器。該處理器集成了液晶控制模塊(LCDC)，此模塊兼容AMBA規(guī)范，有AHB MASTER和AHB SLAVE接口，分別用于讀取需要顯示的數(shù)據(jù)和軟件配置。經(jīng)過軟件配置后，LCDC能自己獨立工作，而不再需要內(nèi)核的再次參與，從而節(jié)省內(nèi)核的處理時間。工作過程是LCDC使能后申請系統(tǒng)總線，獲得總線使用權(quán)后讀取需要顯示的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過相應(yīng)算法的處理就得到滿足時序要求的信號，送到LCDC顯示驅(qū)動器。
LCDC使用內(nèi)嵌的DMA方式進行數(shù)據(jù)操作，配備一個深度為16的32位FIFO用于緩存顯示數(shù)據(jù)，支持1、2、4位的STN灰度顯示和16位TFT彩色顯示，分辨率軟件可配置。相關(guān)的需要配置的寄存器有：
SSA為屏幕起始寄存器；SIZE為屏幕尺寸寄存器；PCR為面板配置寄存器；HCR為水平配置寄存器；VCR為垂直配置寄存器：PWMR為對比度控制器；LECR為使能控制寄存器；DMACR為DMA控制寄存器。