基于arm2440的LCD驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)報(bào)告畢業(yè)論文

1、 . . . 廣 東 機(jī) 電 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院嵌入式技術(shù)基礎(chǔ)（設(shè)計(jì)報(bào)告）題 目：基于arm2440的LCD驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 學(xué) 院： 信息工程學(xué)院 專業(yè)名稱：計(jì)算機(jī)控制（智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)） 學(xué) 號(hào)： XXXXXXX 學(xué)生： XXX 指導(dǎo)教師： XXX 20XX年 X月 X 日引言隨著計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展，各種 SOC 的功能越來(lái)越強(qiáng)大，嵌入式系統(tǒng)正以前所為有的發(fā)展 速度進(jìn)入我們生活中的各個(gè)領(lǐng)域，從工業(yè)生產(chǎn)到我們所使用的消費(fèi)電子產(chǎn)品，隨處可見(jiàn)嵌入 式系統(tǒng)的身影。而 LCD 顯示系統(tǒng)做為一個(gè)很好的人機(jī)交互的窗口，已經(jīng)成為大多是嵌入式系 統(tǒng)不可或缺的組成部分。S3C2440 是國(guó) Samsung

2、 公司基于 ARM920T 核而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的嵌入式處理器，同時(shí)支持16/32 位指令集，具有低功耗，高性價(jià)比等特點(diǎn)，主要面向手持設(shè)備。本文就以 S3C2440 為 平臺(tái)，應(yīng)用其部的 LCD 控制器，闡述 LCD 驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)。緒論·······························

3、;····························1I.1 課題設(shè)計(jì)的目的與其意義···················&

4、#183;·············1I.3 課題設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求·································

5、3;·21 課題的方案設(shè)計(jì)與論證···········································3 1.1 系統(tǒng)整體方案的設(shè)計(jì)·

6、····································3 1.2 系統(tǒng)整體方案的論證···········

7、83;·························32Linnx下的LCD驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)·····················

8、3;·················62.1 開(kāi)發(fā)環(huán)境·······························&

9、#183;···················6 2.2 LCD 控制器介紹···························

10、3;·············6 2.3 軟件設(shè)計(jì)···································

11、······7 2.4 主要功能函數(shù)iIlit probe()實(shí)現(xiàn)································7 2.5 調(diào)試結(jié)果······

12、;····································7總 結(jié)·············&

13、#183;··············································9參考文獻(xiàn)··&#

14、183;·················································&#

15、183;·····9緒 論0.1課題設(shè)計(jì)目的與意義Linux操作系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放源碼的操作系統(tǒng)，具有良好的穩(wěn)定性與實(shí)時(shí)性，同時(shí)具有體積小、可裁減、可定制、硬件支持廣等特點(diǎn)，因此在嵌入式開(kāi)發(fā)過(guò)程中被廣泛應(yīng)用，各種 SOC 的功能越來(lái)越強(qiáng)大，嵌入式系統(tǒng)正以前所未有的發(fā)展 速度進(jìn)入我們生活中的各個(gè)領(lǐng)域，從工業(yè)生產(chǎn)到我們所使用的消費(fèi)電子產(chǎn)品，隨處可見(jiàn)嵌入 式系統(tǒng)的身影。嵌入式開(kāi)發(fā)過(guò)程除了要根據(jù)需求完成相應(yīng)的硬件設(shè)計(jì)外，同時(shí)需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件應(yīng)用程序，而驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)和實(shí)現(xiàn)決定了應(yīng)崩程序是否能正常穩(wěn)定的訪問(wèn)和控制硬件外設(shè)，兇此驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)和實(shí)現(xiàn)在嵌入式開(kāi)

16、發(fā)過(guò)程中就顯得尤為關(guān)鍵，而 LCD 顯示系統(tǒng)做為一個(gè)很好的人機(jī)交互的窗口，已經(jīng)成為大多是嵌入式系 統(tǒng)不可或缺的組成部分。S3C2440 是國(guó) Samsung 公司基于 ARM920T 核而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的嵌入式處理器，同時(shí)支持16/32 位指令集，具有低功耗，高性價(jià)比等特點(diǎn)，主要面向手持設(shè)備。本文就以 S3C2440 為 平臺(tái)，應(yīng)用其部的 LCD 控制器，闡述 LCD 驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)。開(kāi)發(fā)環(huán)境.主機(jī):VMWare-Fedora 9.開(kāi)發(fā)板:Mini2440-64MB Nand, Kerne1:2.6.30.4.編譯器:arm-linux-gcc-4.3.2摘要：根據(jù)人機(jī)交互對(duì)于LCD顯示系統(tǒng)的需求，

17、圍繞S3C2440嵌入式處理器，研究LCD 控制器的設(shè)置，以與在Linux下的驅(qū)動(dòng)的工作原理，并介紹在 Linux 系統(tǒng)下 FrameBuffer 設(shè)備驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)組成與實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵字：嵌入式，S3C2440，LCD 驅(qū)動(dòng)，F(xiàn)rameBufferLCD driver based on S3C2440Abstract： For the requirement of LCD display in human-machine interface，using S3C2440 embedded processor ， introduce how to set these controller regis

18、ters and the principle of drivers in Linux，and also described the structure of the FrameBuffer device and how to write a FrameBuffer driver。Keywords: S3C2440，LCD driver，F(xiàn)rameBuffer1 課題的方案設(shè)計(jì)與論證1.1系統(tǒng)整體方案的設(shè)計(jì)ARM微處理器目前在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，其中i星公司生產(chǎn)的S3C2440芯片由于技術(shù)成熟，操作方便，價(jià)格低廉可適用性強(qiáng)，在民用市場(chǎng)得到了廣泛的應(yīng)用。目前，嵌入式的操作系統(tǒng)大都使用wIN C

19、E的操作系統(tǒng)。其特點(diǎn)是具有完善的嵌入式GUI和嵌入式瀏覽器；功能強(qiáng)大且易于使用的Windows開(kāi)發(fā)工具，有利于系統(tǒng)建立后的后期軟件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。但WINDOWS的開(kāi)發(fā)工具EVC等。大都是針對(duì)應(yīng)用程序的，并不針對(duì)于前期開(kāi)發(fā)。如果要根據(jù)不同的硬件外圍對(duì)其核進(jìn)行修改則需要購(gòu)買付費(fèi)軟件PLATFORM BUILDER。其系統(tǒng)占用空間大網(wǎng)絡(luò)危險(xiǎn)性高等特點(diǎn)，無(wú)疑給開(kāi)發(fā)造成了不小的困難。而LINUX核支持幾乎所有的主流芯片，如X86。ARM，MIPs，POWERPC等。其次，該系統(tǒng)要求的存儲(chǔ)器空間較少。節(jié)約有限的硬件資源。而Win CE對(duì)資源的要求更高。再次UNUX系統(tǒng)具備高口r定制性，能夠根據(jù)需要方便的增加和

20、減少各項(xiàng)功能模塊。而后。該操作系統(tǒng)具有高安全性和高可靠性在安全性方面“nux病毒極少并擁有眾多安全增強(qiáng)。最后，也是生產(chǎn)中不得不考慮的成本方面WINCE的核雖然是公開(kāi)的但編輯核需要的軟件PLATFORM BUILDER確是收費(fèi)軟件；IJNUX標(biāo)準(zhǔn)核代碼則町以自由下載并且通過(guò)通用的VI的編輯器進(jìn)行編輯，個(gè)人用戶均可免費(fèi)操作。綜合以上的分析，我們選擇對(duì)LINUX系統(tǒng)的LcD液晶屏驅(qū)動(dòng)進(jìn)行研究。以達(dá)到設(shè)計(jì)出一個(gè)穩(wěn)定、可移植性強(qiáng)的UNUX液晶屏驅(qū)動(dòng)程序的目的。2 S3C2440的LCD控制器S3C2440是i星公司生產(chǎn)的基于ARM9核的RISC微處理器，主頻400MHz，最高533MHZ。它擁有車富的片

21、上資源可以進(jìn)行IOSB，cAMERA，ID等功能的擴(kuò)展。其中集成的LCD控制器具有通用性，可與大多數(shù)的LCD顯示模塊接口。它的LCD控制器可用于傳輸視頻數(shù)據(jù)并產(chǎn)生必要的控制信號(hào)(像VFRAME、VUNE、VCLK、VM等)。S3C2440的輸出視頻數(shù)據(jù)端口為vD23：0。1.2系統(tǒng)整體方案的論證1.2.1芯片介紹S3C2440 的 LCD 控制器負(fù)責(zé)產(chǎn)生液晶屏所需要的各種控制信號(hào)并負(fù)責(zé)把顯示緩存中的數(shù) 據(jù)送到液晶屏以顯示。LCD 控制器是可編程的，支持單色和彩色顯示，支持多種顯示器，支持多種水平像素和 豎直像素，數(shù)據(jù)總線帶寬，接口時(shí)鐘和刷新率。圖0.2為 LCD 控制器邏輯框圖，LCD 控制器

22、有 REGBANK，LCDCDMA，VIDPRCS，TIMEGEN 和LPC3600 組成。其中 REGBAN有17個(gè)可編程的寄存器和256×16個(gè)調(diào)色存儲(chǔ)器用來(lái)配置 LCD 控制器。LCDCDMA 是一個(gè)專用的 DMA，他能夠自動(dòng)傳送顯存里的容到 LCD 上去顯示。VIDPRCS 接受 LCDCDMA 傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)然后從 VD23:0口發(fā)送到 LCD 驅(qū)動(dòng)器并在此把他們轉(zhuǎn)換成合適的格式。 TIMEGEN 由可編程邏輯組成，它針對(duì)不同的 LCD 驅(qū)動(dòng)器提供不同的接口時(shí)序。 TIMEGEN 模塊產(chǎn)生 VFRAME，VLINE，VCLK，VM 等等信號(hào)。而這些控制信號(hào)又與REGBANK

23、寄存器組中的LCDCON 1/2/3/4/5的配置密切相關(guān)，通過(guò)不同的配置，TIMEGEN就能產(chǎn)生這些信號(hào)的不同形態(tài)，從而支持不同的LCD驅(qū)動(dòng)器(即不同的STN/TFT屏)。圖0.2 LCD 控制器邏輯框圖 LCD控制器部共有18個(gè)控制寄存器，在設(shè)備初始化的時(shí)候要針對(duì)不同的LCD顯面板對(duì)這些寄存器進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，才能夠正確的顯小。 LCDCONI-LCDCON5主要用來(lái)設(shè)置與LCD而板相關(guān)的信息以與產(chǎn)生對(duì)于不同的顯器而需要的不同的控制信號(hào)。 幀緩沖起始地址寄存器1-3 (LCDSADDRI-3)用于指;:視頻緩沖區(qū)在系統(tǒng)存儲(chǔ)器中的地址，包括起始地址和結(jié)束地址，以與虛擬屏幕的偏移量和虛擬屏的頁(yè)寬度

24、。 RGB查找表包括紅色查找表寄存器(REDLUT)、綠色查找表寄存器(GREENLUT)和藍(lán)色查找表寄存器(BLUELUT)。在這3個(gè)寄存器中，可以分別設(shè)定使用的8種紅色、8種綠色、和吐種藍(lán)色。抖動(dòng)模式寄存器(Dithering Mode Register)，實(shí)際上，紅色、綠色和藍(lán)色的差異，是通過(guò)時(shí)間抖動(dòng)算法與幀率控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此還需要設(shè)置抖動(dòng)模式寄存器。1.2.3 LCD寄存器介紹S3C2440的LCD控制寄存器主要有LCDCONl23，45寄存器。我們的設(shè)計(jì)目的就是要根據(jù)人體工學(xué)原理設(shè)計(jì)出人眼能夠識(shí)別的最舒服的畫面。一般情況下，肉眼能夠識(shí)別的最舒服的幀頻率應(yīng)該是60HZ。它與LCDCO

25、Nl和LCDCON2/3/4寄存器的VSYNC、VB2PD、VFPD、UNEVAL、HSYNC、HBPD、HFPD、HOZVAL和CLKVAL都有關(guān)系。大多數(shù)LcD驅(qū)動(dòng)器都需要與顯示器相旺配的幀頻率，幀頻率計(jì)算公式如下：由此，我們只需要知道待驅(qū)動(dòng)的LCD液晶屏的硬件參數(shù)，就町以利用以上公式設(shè)置寄存器的值了。下面我們來(lái)看看NEC公司生產(chǎn)的NL2432液晶屏的硬件指標(biāo)與邏輯時(shí)序。1.2.4 NL2432HC的硬件參數(shù)與邏輯時(shí)序NIJ2432HC的屏幕像素為240X320PIXEL262144色(18位紅綠藍(lán)各6個(gè)比特)。硬件參數(shù)如下表所示。圖1.2.4-1 NL2432HC的硬件參數(shù)NL2432H

26、C的邏輯時(shí)序圖圖1.2.4-2/3所示分別是NL2432HC的橫向和縱向操作時(shí)序。根據(jù)該時(shí)序要求，設(shè)計(jì)時(shí)廿J設(shè)定VSYNC信號(hào)作為L(zhǎng)CD的VCK信號(hào)。HSYNC信號(hào)作為L(zhǎng)CD的HCK信號(hào)。要想得到合適的VM和VCLK波形就要JF確沒(méi)定寄存器的值。并根據(jù)寄存器的值與VM和VCIK波形的關(guān)系設(shè)定如下關(guān)鍵寄存器的值。經(jīng)計(jì)算，相應(yīng)寄存器的值為：HSPW=5；HBPI)=36；HFPD=l 9；HOZVAI =239；一LCDCON3/4VSPW=l；VBPI)=l；VFPD=5；LINEVAL=319；一一LCDCON2圖1.2.4-2橫向操作時(shí)序圖1.2.4-2縱向操作時(shí)序由于S3C2440的HCLK工作頻率大多在60MHz左右因此。根據(jù)公式(4)可設(shè)：CLKVAL=5；一一LCDCON4既然我們?cè)O(shè)置寄存器需要的參數(shù)已經(jīng)經(jīng)計(jì)算分析得到，那么下面我們就可以進(jìn)行具體的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)了。2、Linnx下的LCD驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)21開(kāi)發(fā)環(huán)境本次實(shí)驗(yàn)采用UNUX系統(tǒng)下的VI進(jìn)行代碼編寫。用GDB進(jìn)行代碼調(diào)試。之后采用ARM_LINUXGCC一341進(jìn)行編譯之后將生成的可執(zhí)行文件用KERMIT通