【正文】 e different colors of their test results show that the design and development of LCD driver stable full of bright colors, to meet the needs of the user color interface development, and meet the design goals. Keywords: Embedded。進(jìn)而采用幀緩沖技術(shù)， 研發(fā)了 LCD 驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)了對(duì) LCD 的顯示控制以及與內(nèi)核的燒寫(xiě)。以 ARM9 開(kāi)發(fā)板作為目標(biāo)機(jī)，采用 VMware 虛擬平臺(tái)以及 Windows 和 Linux 操作系統(tǒng)相結(jié)合的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，搭建了研究和設(shè)計(jì)所需的交叉編譯環(huán)境。 哈 爾 濱 工 程 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 基于 Linux 的嵌入式 LCD 驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 通信與電子工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 電子 信息工程 081 班 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 成 績(jī) 哈爾濱 工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘要 嵌入式設(shè)備因其種類(lèi)多，復(fù)雜多樣的特點(diǎn)決定嵌入式設(shè)備必須研發(fā)自己的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，而設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序在嵌入式系統(tǒng)中占有很重要的地位。為此，本文深入研究與設(shè)計(jì)了基于嵌入式 Linux 的 LCD 驅(qū)動(dòng)程序。深入研究了內(nèi)存與 I/O 訪問(wèn)、并發(fā)控制等關(guān)鍵技術(shù)。以顯示 5個(gè)不同的顏色的應(yīng)用程序?qū)ζ錅y(cè)試，結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的 LCD 驅(qū)動(dòng)程序運(yùn)行穩(wěn)定顏色鮮艷飽滿，滿足用戶(hù)色彩界面開(kāi)發(fā)的需求，達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。 Linux。 frame buffer。在 1964年電子計(jì)算機(jī)誕生以后，其接下來(lái)的漫長(zhǎng)生涯始終是供養(yǎng)住在特殊的機(jī)房中，完成數(shù)值計(jì)算的大型而昂貴遠(yuǎn)終端設(shè)備。以微 處理器為核心的微型計(jì)算機(jī)以其小巧，經(jīng)濟(jì)，可靠性高特點(diǎn)，步入到社會(huì)當(dāng)中；凌駕于高速數(shù)值解算能力的微型機(jī)，體現(xiàn)出的智能化水平引起了控制主業(yè)人士的興趣，要求將微型機(jī)嵌入到一個(gè)對(duì)象體系中，實(shí)現(xiàn)對(duì)象體系的智能化控制。為了區(qū)別以往的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)體系，把嵌入到目標(biāo)體系中，以此，我們把嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，稱(chēng)為能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)象體系智能化控制的計(jì)算機(jī)。嵌入式系統(tǒng)的嵌入性本質(zhì)是將一個(gè)計(jì)算機(jī)嵌入到一個(gè)對(duì)象體系中去，這些是理解嵌入式系統(tǒng)的基本出發(fā)點(diǎn)。由于 LCD 體積小，重量輕，故而使得其可視化人機(jī)交互的過(guò)程中成為人們的首選，也使得其開(kāi)發(fā)成為當(dāng)今嵌入式開(kāi)發(fā)中比較熱門(mén)的應(yīng)用。 目前的發(fā)展現(xiàn)狀及前景 隨著信息科技的不斷發(fā)展，無(wú)論是高精尖的軍工領(lǐng)域、航空航天領(lǐng)域，還是我們身邊的手機(jī)，電話， PDA，數(shù)碼相機(jī)，家用電器，嵌入式系統(tǒng)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。隨著人們對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的需求越來(lái)越多，所需求的功能也逐漸增多，因此，嵌入式系統(tǒng)也具有了更強(qiáng)的交互性。 linux 操作系統(tǒng)有許多優(yōu)點(diǎn)，最重要的就是它的內(nèi)部實(shí)行細(xì)節(jié)對(duì)所有人都是公開(kāi)的以前，操作系統(tǒng)的代碼僅僅掌握在少數(shù)程序員手里，但是 linux 使我們只要具備必要的技術(shù)能力，就可以方便的驗(yàn)證、理解、修改、移植操作系統(tǒng)，或者其中的某一部分。它能夠用規(guī)定好的硬件特性來(lái)響應(yīng)限 定好的內(nèi)部編程接口，我們通過(guò)一些工作細(xì)節(jié)來(lái)完成接口設(shè)備的隱藏工作。然后這些調(diào)用將被映射到作用于實(shí)際硬件的特有設(shè)備操作上，是驅(qū)動(dòng)程序的主要任務(wù)。顯示出了其良好的特性。 本文主要的研究意義 液晶顯示模塊滿足了嵌入式系統(tǒng)隨著日益的提高現(xiàn)在的科技要求它可以顯示字符、漢字和圖形化同時(shí)還需具有低功耗、低壓、重量輕、體積小和超薄等優(yōu)點(diǎn)。因此在嵌入式系統(tǒng)中開(kāi)發(fā) LCD 驅(qū)動(dòng)得以廣泛運(yùn)用 隨著高性能嵌入式處理器的全面普及化和硬件成本的大幅度降低 ,尤其是 ARM系列處理器的引進(jìn) ,嵌入式系統(tǒng)的功能也逐漸強(qiáng)大。彩色 LCD 的操作系統(tǒng)有微軟WindowCE,PalmOS 等。 由于 Linux 成本低廉 ,任何人都可以得到其源代碼并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā) ,成為各家廠商極力發(fā)展的操作系統(tǒng) ,加上其核心小 ,潛力可觀。了解用總線凡是驅(qū)動(dòng) LCD 模塊并且編程實(shí)現(xiàn) RM內(nèi)置的 LCD 控制器來(lái)驅(qū)動(dòng)LCD。自定義顯示內(nèi)容； 哈爾濱 工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 2 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜述 操作系統(tǒng)的選擇 嵌入式系統(tǒng)大體分為 4 種分別為：計(jì)算機(jī)與科學(xué)技術(shù)、通信與傳輸技術(shù)、半導(dǎo)體與導(dǎo) 體技術(shù)、微電子與科學(xué)技術(shù)、圖像語(yǔ)音數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、傳感器等先進(jìn)技術(shù)和具體應(yīng)用與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合后的更新產(chǎn)品。總體上 ,嵌入式可以劃分為硬件和軟件兩部分 ,硬件一般由高性能的處理器和各種接口電路組成 ,軟件一般由實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和其他運(yùn)行的應(yīng)用軟件構(gòu)成 ,軟件和硬件之間由中間層 (BSP 板 ,板極支持包 )連接。由嵌入式技術(shù)的出現(xiàn)，發(fā)展到當(dāng)今階段，其發(fā)展過(guò)程大致可分為以下幾個(gè)階段： 第一階段是以單芯片為核心的可編程控制器形式的系統(tǒng) ,具有監(jiān)測(cè) ,伺服 ,指示設(shè)備相互助的功能。主要特點(diǎn)包括 :CPU種類(lèi)較多 ,通用性薄弱；系統(tǒng)消耗小 ,效率顯著提高 。應(yīng)用軟件呈現(xiàn)專(zhuān)業(yè)化趨勢(shì) ,用戶(hù)界面不夠完善； 第三階段是以嵌入式操作系統(tǒng)做為標(biāo)志。具備管理文件和目錄和多任務(wù)和網(wǎng)絡(luò)支持 ,圖形窗口以及用戶(hù)界面替換等功能；提供大量的應(yīng)用程序接口 ,具有簡(jiǎn)單的開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序；嵌入式應(yīng)用軟件豐富； 第四階段是以 Inter 為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)。 嵌入式的特點(diǎn) 哈爾濱 工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 嵌入式系統(tǒng)是繼 PC 時(shí)代和網(wǎng)絡(luò)時(shí)代之后，又一興起的時(shí)代新秀。嵌入式系統(tǒng)通常是面向某個(gè)特定的應(yīng)用方向，因此嵌入式系統(tǒng)的硬件是為特定的用戶(hù)群來(lái)設(shè)計(jì)的，它通常具有專(zhuān)用性的特點(diǎn)。 實(shí)時(shí)性好。 可裁剪性強(qiáng)。以便于開(kāi)發(fā)人員或者用戶(hù)，根據(jù)具體的應(yīng)用需求，添加需求的部分，剪裁掉不需要的冗余部分，精簡(jiǎn)系統(tǒng)的規(guī)模，這對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，無(wú)論是對(duì)于其占用的空間，還是在運(yùn)行速度和實(shí)時(shí)性上，都是非常有必要的。這一點(diǎn)決定了它是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)結(jié)合在一起，它的升級(jí)換代也適合具體產(chǎn)品同步進(jìn)行的，因此嵌入式產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)之后，具有較長(zhǎng)的生命周期。 嵌入式程序的開(kāi)發(fā) 嵌入式系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)一般都會(huì)按照以下幾個(gè)層次來(lái)開(kāi)發(fā)。第二層是環(huán)境界面函數(shù)，因?yàn)槊總€(gè)操作系統(tǒng)所提供的系統(tǒng)調(diào)用不同，或者硬件參數(shù)和編譯器不同，造成數(shù)值長(zhǎng)度不同。 系統(tǒng)硬件的選擇 圖 為 lcd 驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)框圖， S3C2440 處理器通過(guò)數(shù)據(jù)線和地址線與顯示緩存哈爾濱 工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 SDRAM 達(dá)到連接、傳入像素?cái)?shù)據(jù)， LCD 控制器就會(huì)自動(dòng)通過(guò) DMA 讀取數(shù)據(jù)送往TFTLCD 顯示 ,下文主要介紹如何選擇 lcd 的硬件部分。利用光電效應(yīng)的 LCD 大致可分為以下幾種 :TNLCD、 STNLCD、 HTNLCD、 FSTNLCD、 TFTLCD。在 TN 型液晶顯示器中含有正性向列型液晶。玻璃上下表面的定向方向是相互垂直的，這樣，在垂直于玻璃片表面的方向，呈現(xiàn)出逐漸扭曲液晶分子，從上玻璃片到下玻璃片扭曲了90176。 TNLCD 是人們發(fā)現(xiàn)最早 ,應(yīng)用最廣，數(shù)量最多，價(jià)格最便宜的顯示器。即超扭曲向列型 LCD。 HTNLCD 是 High Twist Nematic Liquid Crystal Display 的簡(jiǎn)稱(chēng)。 HTNLCD 的扭曲角在 100 度到 120 度之間。 FSTNLCD 是 Film Super Twist Nematic Liquid Crystal Display 的簡(jiǎn)稱(chēng) ,稱(chēng)為補(bǔ)償膜超扭曲向列型液晶顯示器。TFTLCD 是 Thin Film Transistor 的簡(jiǎn)稱(chēng)，即薄膜晶體管的有源矩陣 LCD,它是目前 LCD 市場(chǎng)中較高檔的產(chǎn)品。 以應(yīng)用手機(jī)為例， 2G 手機(jī)的功能是提供語(yǔ)音及簡(jiǎn)單的文字短信，而現(xiàn)在我們使用的 和未來(lái)將要面世的 3G 手機(jī)除了提供這兩項(xiàng)功能外，還必須提供各種其他的應(yīng)用功能。在 和 3G 的應(yīng)用中 ARM9 嵌入式處理器已經(jīng)完全的替代了 ARM7 嵌入式處理器。 新一代的 ARM9 處理器，呈現(xiàn)給我們的是全新的設(shè)計(jì)，并且采取了更多的晶體管，能夠超越 ARM7 處理器兩倍以上的處理速度。 ARM7 處理器的流水方式 3 級(jí)流水線，而 ARM9 的流水方式為 5 級(jí)流水線，時(shí)鐘頻率和并行處理能力的提高是通過(guò)增加流水線而實(shí)現(xiàn)的。在同樣工藝加工下，ARM920T 處理器的時(shí)鐘頻率是 ARM720T 的 ～ 倍。代碼執(zhí)行時(shí)指令的重疊決定了性能提高的幅度，這實(shí)際問(wèn)題體現(xiàn)在程序本身。 S3C2440 處理器 S3C2440 是一款基于 ARM920T 內(nèi)核的 32位的執(zhí)行命令較少的微嵌入式微處理器，主要面向以及高性?xún)r(jià)比、低功耗的手持設(shè)備應(yīng)用。 ARM920T內(nèi)核由 基于 ARM 體系結(jié)構(gòu) v4 版本的高端 ARM 核 、高速緩存和儲(chǔ)存管理三部分組成。 ARM920T 有兩個(gè)協(xié)處理器： CP14 和 CP15。其內(nèi)結(jié)構(gòu)如圖 哈爾濱 工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 指 令M M UA M B A 總 線接 口指 令 告 訴 緩 存（ 1 6 K ）外 部 協(xié) 處 理 器接 口A R M 9 T D M I處 理 器 核 心（ 內(nèi) 部 嵌 入 式 I C E ）C 1 3C P 1 5C 1 3指 令M M U數(shù) 據(jù) 高 速 緩 存（ 1 6 K ）寫(xiě) 回 P AT A G R A M寫(xiě) 緩 沖I V A 【 3 1 : 0 】I D 【 3 1 : 0 】I V A 【 3 1 : 0 】D D 【 3 1 : 0 】D V A 【 3 1 : 0 】D V A 【 3 1 : 0 】W B P A 【 3 1 : 0 】D P A 【 3 1 : 0 】A R M 9 2 0 T 圖 S3C2440內(nèi)核結(jié)構(gòu)圖 S3C2440 在內(nèi)核結(jié)構(gòu)中是比較復(fù)雜的，功能模塊的擴(kuò)展性也比較強(qiáng)，主要有 ARM9獨(dú)立的 16KB 數(shù)據(jù)緩存和 16KB 指令集， ARM920T 內(nèi)核，虛擬內(nèi)存管理單元， LCD 控制器， NANDflash 內(nèi)存， 3 通道 UART， 4 通道 DMA， 4 通道具備 PWM 功能的定時(shí)器，內(nèi)存管理單元， I/O 口，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片， 8 通道 10 比特位精度 ADC 匯編指令，互聯(lián)網(wǎng)信息，數(shù)字音頻總線接口， USB 主機(jī)， USB 設(shè)備， SD/MMC 卡控制器， 2 通道 SPI 和PLL 數(shù)字鎖相環(huán)組成。因?yàn)?Linux 以 UNIX 為靈感來(lái)源，所以 Linux 程序和 UNIX 程序非常類(lèi)似。而且，一些專(zhuān)用于 UNIX 商用版的商用應(yīng)用程序也可以不加改變的以二進(jìn)制形式運(yùn)行在 Linux 系統(tǒng)上。起見(jiàn)得到了網(wǎng)絡(luò)上廣大的 UNIX程序員的不斷幫助，逐漸完善起來(lái)的。其目的是，保證 Linux 除包含自由發(fā)布的代碼外，不會(huì)集成任何私有代碼。它可以集成 unix 的全部特性在計(jì)算機(jī)上。在 GNU 操作系統(tǒng) 下的 GPL 協(xié)議公共許可權(quán)限下我們可以免費(fèi)獲得 Linux， linux 是一個(gè)符合 POSIX 標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)。它還包括帶有多個(gè)窗口管理器的 Windows 圖形用戶(hù)界面，如果我們使用 Windows NT 一樣，允許我們使用窗口、圖標(biāo)、菜單對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作。由于 Linux 的開(kāi)源性免費(fèi)性，使得很多廠家將注意力都轉(zhuǎn)移到它的上面，以便于降低 產(chǎn)品成本，增強(qiáng)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 Linux 的發(fā)展過(guò)程 1990 Linus Torvalds 首次接觸 MINIX； 1991 Linus Torvalds 開(kāi)始在 MINIX 上編寫(xiě)各種驅(qū)動(dòng)程序等操作系統(tǒng)內(nèi)核組件； 1991 底 ,Linus Torvalds 公開(kāi)了 Linux 內(nèi)核； 1993 版發(fā)行， Linux 轉(zhuǎn)向 GPL 版權(quán)協(xié)議； 1994 Linux 的第一個(gè)商業(yè)發(fā)行版 Slackware 問(wèn)世； 1996 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)局的 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室確認(rèn) Linux 版本 （由 Open 哈爾濱 工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 Linux 公司打包）符合 POSIX 標(biāo)準(zhǔn)； 1999 Linux 的簡(jiǎn)體中文發(fā)行版相繼問(wèn)世。用戶(hù)可以通過(guò)鍵盤(pán)在字符界面輸入相應(yīng)的指令來(lái)進(jìn)行操作。在 Windows 環(huán)境中就和在 Windows 中相似，可以說(shuō)是一個(gè) Linux 版的 Windows。現(xiàn)在電腦中多任務(wù)是最主要的要求之一，在相應(yīng)的操作系統(tǒng)上 linux 允許多個(gè)程序同時(shí)并獨(dú)立的運(yùn)行。這是其他的操作系統(tǒng)所不能被允許的。無(wú)數(shù)程序員的精華在 linux 操 作系統(tǒng)中得到了充分的施展。這為用戶(hù)從 Windows 到 Linux 成功轉(zhuǎn)型 奠定了基礎(chǔ)。 （ 4）可靠的安全、穩(wěn)定性能 Linux 采用了許多安全技術(shù)的相應(yīng)措施，其中對(duì)讀、寫(xiě)操作設(shè)置了相應(yīng)控制、審計(jì)跟蹤、核心技術(shù)授權(quán)等，這些都為安全提供