基于SEP4O2O的Linux frame buffer驅動(dòng)設計

0 引言
隨著(zhù)世界經(jīng)濟的迅速發(fā)展，液晶顯示屏廣泛應用于手機、PDA、金融終端等電子產(chǎn)品上，而在嵌入式電子領(lǐng)域，Linux操作系統占有越來(lái)越大的市場(chǎng)份額。因而本文提出在嵌入式Linux平臺上實(shí)現液晶顯示器的功能，詳細敘述了液晶顯示屏在SEP4020微處理器為基礎的平臺上的Framebuffer驅動(dòng)程序設計。

1 液晶顯示器原理
1．1 液晶顯示器種類(lèi)
液晶顯示器(LCD)根據驅動(dòng)方式可以分為靜態(tài)驅動(dòng)、簡(jiǎn)單矩陣驅動(dòng)以及主動(dòng)矩陣驅動(dòng)三種。其中，簡(jiǎn)單矩陣型又可以再分為扭轉向列(TN)和超扭轉式向列型(STN)兩種，而主動(dòng)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(lèi)的LCD都以TN型為基礎改進(jìn)而得。TN型LCD顯示質(zhì)量很差，色彩單一、對比度低，反應速度很慢，故主要應用于簡(jiǎn)單的數字符與文字的顯示，如電子表以及電子計算器等。STN LCD的顯示原理與TN類(lèi)似，區別在于TN型的液晶分子將入射光旋轉90°，而STN可將入射光旋轉180°到270°。STN改善了TN視角狹小的缺點(diǎn)，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(kāi)啟或者關(guān)閉液晶分子的電壓，使液晶分子軸轉向而成亮或者暗的對比，避免了顯示器對電場(chǎng)效應的依靠。因此，TFTLCD顯示質(zhì)量較TN／STN更佳，畫(huà)面顯示對比度可達150：1以上，反應速度逼近30ms甚至更快，適用于PDA、筆記本電腦、數碼相機、MP4等。
1．2 液晶顯示器時(shí)序
圖1為L(cháng)CD的典型時(shí)序圖。時(shí)序圖中VFRAME為幀同步信號，VLINE為行同步信號，VCLK為像素時(shí)鐘信號(用于鎖存圖像數據的像素時(shí)鐘)，VM為數據有效標志信號，VD為圖像的數據信號。

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

2 硬件平臺
本設計采用的硬件平臺是基于東南大學(xué)國家專(zhuān)用集成電路系統工程中心研發(fā)的SEP4020微處理器的開(kāi)發(fā)板。該處理器是使用0．18μ m標準CMOS的工藝設計，內嵌ASIX CORE(32位RISC內核兼容ARM720T，帶8 kB指令數據cache和全功能MMU)，采用馮諾依曼結構的一款微處理器。該處理器集成了液晶控制模塊(LCDC)，此模塊兼容AMBA規范，有AHB MASTER和AHB SLAVE接口，分別用于讀取需要顯示的數據和軟件配置。經(jīng)過(guò)軟件配置后，LCDC能自己獨立工作，而不再需要內核的再次參與，從而節省內核的處理時(shí)間。工作過(guò)程是LCDC使能后申請系統總線(xiàn)，獲得總線(xiàn)使用權后讀取需要顯示的數據，數據經(jīng)過(guò)相應算法的處理就得到滿(mǎn)足時(shí)序要求的信號，送到LCDC顯示驅動(dòng)器。
LCDC使用內嵌的DMA方式進(jìn)行數據操作，配備一個(gè)深度為16的32位FIFO用于緩存顯示數據，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。