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嵌入式Linux下的LCD驱动程序设计方案解析
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2017-10-30
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随着嵌入式Linux的迅速发展，由于其没有昂贵的版权费，完全开放源代码，可裁减性与可移植性，因此是开发嵌入式产品的优秀操作系统平台。设备驱动程序是Linux内核的重要组成部分，运行在Linux内核底层，在内核源代码中占较大比例，驱动程序开发逐渐成为嵌入式软件开发中一项重要工作。应项目设计的需要完成了嵌入式Linux下的LCD驱动程序设计。
1 Linux下设备驱动程序
驱动程序从字面上可以理解为一类程序，这类程序的目的一般是驱动硬件正常工作，所以通常所说的驱动程序都是针对特定的硬件来编写的。Linux设备驱动程序是为特定的硬件提供给用户程序的一组标准化接口，它隐藏了设备工作的细节。Linux系统下驱动程序是运行在内核态的，是和内核连接在一起的程序。如果运行在用户态的应用程序想控制硬件设备，必须通过驱动程序来控制。
Linux系统的设备分为3种类型，分别是字符设备、块设备和网络设备。文中所涉及的LCD驱动属于字符型设备驱动程序。在对字符设备发出读、写请求时，实际的硬件I／O一般就紧接着发生了。Linux系统访问设备就像访问文件一样，例如打开关闭设备系统调用open（）和close（）函数。在Linux内核中，字符设备使用struct file_operations结构来定义设备的各种操作集合。编写字符设备驱动程序，主要是实现str-uct file_operations结构中的各个函数。
2 基于FFamebuffer的LCD驱动程序设计
2．1 LCD简介
设计中采用的嵌入式微处理器是Samsung公司的S3C2410，LCD控制器主要用于传输显示数据和产生控制信号，用户只需通过读写一系列寄存器即可完成配置和显示控制，图1是S3C2410平台LCD控制器的结构图。
其各个信号描述及功能如表1所示。
2．2 Framebutfvr概述
Framebuffer即帧缓冲，是图形设备的一个提取或抽象，他把一些视频设备描绘成一个缓冲区，允许应用程序通过Framebuffer所定义的良好接口访问图形设备。Framebuffer是出现在Linux2．2．xx内核当中的一种驱动程序接口。Linux工作在保护模式下，所以用户态进程无法像DOS那样使用显卡BIOS里提供的中断调用来实现直接写屏，Linux抽象出Framebuffer这个设备供用户态进程实现直接写屏。Framebuffer机制模仿显卡的功能，将显卡硬件结构抽象化，可以通过Framebuffer的读写直接对显存进行操作。用户可以将Framebuffer看成是显示内存的一个映像，将其映射到进程地址空间之后，就可以直接进行读写操作，而写操作可以立即反应在屏幕上。这种操作是抽象、统一的，用户不必关心物理显存的位置、换页机制等具体细节，这些由Framebuffer设备驱动完成。
2．3 驱动程序设计与实现
2．3．1 LCD驱动的模块加载与卸载
LCD作为一个相对独立的硬件单元，被认定为平台设备，在驱动模块加载和卸载函数中，就分别注册和注销对应的platform_driver。
2．3．2 LCD驱动的探测与移除函数
探测函数probe主要完成LCD控制器初始化的工作，包括对fb_info结构成员的初始化、内存分配、寄存器的配置、Framebuffer的注册等。模块卸载函数中对平台驱动的注销会导致其中移除函数的执行，这个函数释放显示缓冲区并注销帧缓冲设备。
1 Linux下设备驱动程序
驱动程序从字面上可以理解为一类程序，这类程序的目的一般是驱动硬件正常工作，所以通常所说的驱动程序都是针对特定的硬件来编写的。Linux设备驱动程序是为特定的硬件提供给用户程序的一组标准化接口，它隐藏了设备工作的细节。Linux系统下驱动程序是运行在内核态的，是和内核连接在一起的程序。如果运行在用户态的应用程序想控制硬件设备，必须通过驱动程序来控制。
Linux系统的设备分为3种类型，分别是字符设备、块设备和网络设备。文中所涉及的LCD驱动属于字符型设备驱动程序。在对字符设备发出读、写请求时，实际的硬件I／O一般就紧接着发生了。Linux系统访问设备就像访问文件一样，例如打开关闭设备系统调用open（）和close（）函数。在Linux内核中，字符设备使用struct file_operations结构来定义设备的各种操作集合。编写字符设备驱动程序，主要是实现str-uct file_operations结构中的各个函数。
2 基于FFamebuffer的LCD驱动程序设计
2．1 LCD简介
设计中采用的嵌入式微处理器是Samsung公司的S3C2410，LCD控制器主要用于传输显示数据和产生控制信号，用户只需通过读写一系列寄存器即可完成配置和显示控制，图1是S3C2410平台LCD控制器的结构图。
其各个信号描述及功能如表1所示。
2．2 Framebutfvr概述
Framebuffer即帧缓冲，是图形设备的一个提取或抽象，他把一些视频设备描绘成一个缓冲区，允许应用程序通过Framebuffer所定义的良好接口访问图形设备。Framebuffer是出现在Linux2．2．xx内核当中的一种驱动程序接口。Linux工作在保护模式下，所以用户态进程无法像DOS那样使用显卡BIOS里提供的中断调用来实现直接写屏，Linux抽象出Framebuffer这个设备供用户态进程实现直接写屏。Framebuffer机制模仿显卡的功能，将显卡硬件结构抽象化，可以通过Framebuffer的读写直接对显存进行操作。用户可以将Framebuffer看成是显示内存的一个映像，将其映射到进程地址空间之后，就可以直接进行读写操作，而写操作可以立即反应在屏幕上。这种操作是抽象、统一的，用户不必关心物理显存的位置、换页机制等具体细节，这些由Framebuffer设备驱动完成。
2．3 驱动程序设计与实现
2．3．1 LCD驱动的模块加载与卸载
LCD作为一个相对独立的硬件单元，被认定为平台设备，在驱动模块加载和卸载函数中，就分别注册和注销对应的platform_driver。
2．3．2 LCD驱动的探测与移除函数
探测函数probe主要完成LCD控制器初始化的工作，包括对fb_info结构成员的初始化、内存分配、寄存器的配置、Framebuffer的注册等。模块卸载函数中对平台驱动的注销会导致其中移除函数的执行，这个函数释放显示缓冲区并注销帧缓冲设备。
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