隨著嵌入式Linux的迅速發(fā)展，由于其沒有昂貴的版權(quán)費(fèi)，完全開放源代碼，可裁減性與可移植性，因此是開發(fā)嵌入式產(chǎn)品的操作系統(tǒng)平臺(tái)。嵌入式 Linux是以Linux為基礎(chǔ)的嵌入式作業(yè)系統(tǒng)，它被廣泛應(yīng)用在移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理（PDA）、媒體播放器、消費(fèi)性電子產(chǎn)品以及航空航天等領(lǐng)域中。Linux做嵌入式的優(yōu)勢(shì)，首先，Linux是開放源代碼的，不存在黑箱技術(shù)，遍布的眾多Linux愛好者又是Linux開發(fā)者的強(qiáng)大技術(shù)支持；其次，Linux的內(nèi)核小、效率高，內(nèi)核的更新  嵌入式linux速度很快，linux是可以定制的，其系統(tǒng)內(nèi)核只有約134KB.第三，Linux是的OS,在價(jià)格上極具競(jìng)爭(zhēng)力。 Linux還有著嵌入式操作系統(tǒng)所需要的很多特色，突出的就是Linux適應(yīng)于多種CPU和多種硬件平臺(tái)，是一個(gè)跨平臺(tái)的系統(tǒng)。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是Linux內(nèi)核的重要組成部分，運(yùn)行在Linux內(nèi)核底層，在內(nèi)核源代碼中占較大比例，驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)逐漸成為嵌入式軟件開發(fā)中一項(xiàng)重要工作。應(yīng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的需要完成了嵌入式Linux下的LCD驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。

　　1 Linux下設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

　　驅(qū)動(dòng)程序從字面上可以理解為一類程序，這類程序的目的一般是驅(qū)動(dòng)硬件正常工作，所以通常所說的驅(qū)動(dòng)程序都是針對(duì)特定的硬件來(lái)編寫的。Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是為特定的硬件提供給用戶程序的一組標(biāo)準(zhǔn)化接口，它隱藏了設(shè)備工作的細(xì)節(jié)。Linux系統(tǒng)下驅(qū)動(dòng)程序是運(yùn)行在內(nèi)核態(tài)的，是和內(nèi)核連接在一起的程序。如果運(yùn)行在用戶態(tài)的應(yīng)用程序想控制硬件設(shè)備，必須通過驅(qū)動(dòng)程序來(lái)控制。

　　Linux系統(tǒng)的設(shè)備分為3種類型，分別是字符設(shè)備、塊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。I/O設(shè)備大致分為兩類：塊設(shè)備和字符設(shè)備。塊設(shè)備將信息存儲(chǔ)在固定大小的塊中，每個(gè)塊都有自己的地址。數(shù)據(jù)塊的大小通常在512字節(jié)到32768字節(jié)之間。塊設(shè)備的基本特征是每個(gè)塊都能獨(dú)立于其它塊而讀寫。磁盤是常見的塊設(shè)備。在大多數(shù)的UNIX操作系統(tǒng)中，塊設(shè)備只支持以塊為單位的訪問方式，如磁盤等。KYLIN支持以字符方式來(lái)訪問塊設(shè)備，即支持以字符為單位來(lái)讀寫磁盤等塊設(shè)備。所以在/dev目錄中的塊設(shè)備，如磁盤等，均以字符設(shè)備的外觀出現(xiàn)。所以，字符設(shè)備和塊設(shè)備的區(qū)別主要體現(xiàn)在KYLIN內(nèi)核中的管理方式，操作方式和內(nèi)核/設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口上。例如打開關(guān)閉設(shè)備系統(tǒng)調(diào)用open（）和close（）函數(shù)。在Linux內(nèi)核中，字符設(shè)備使用struct file_operations結(jié)構(gòu)來(lái)定義設(shè)備的各種操作集合。編寫字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，主要是實(shí)現(xiàn)str-uct file_operations結(jié)構(gòu)中的各個(gè)函數(shù)。

　　2 基于FFamebuffer的LCD驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

　　2.1 LCD簡(jiǎn)介

　　設(shè)計(jì)中采用的嵌入式微處理器是Samsung公司的S3C2410,LCD控制器主要用于傳輸顯示數(shù)據(jù)和產(chǎn)生控制信號(hào)，用戶只需通過讀寫一系列寄存器即可完成配置和顯示控制，圖1是S3C2410平臺(tái)LCD控制器的結(jié)構(gòu)圖。

　　其各個(gè)信號(hào)描述及功能如表1所示。

　　2.2 Framebutfvr概述

　　Framebuffer即幀緩沖，是圖形設(shè)備的一個(gè)提取或抽象，他把一些視頻設(shè)備描繪成一個(gè)緩沖區(qū)，允許應(yīng)用程序通過Framebuffer所定義的良好接口訪問圖形設(shè)備。Framebuffer是出現(xiàn)在Linux2.2.xx內(nèi)核當(dāng)中的一種驅(qū)動(dòng)程序接口。Linux工作在保護(hù)模式下，所以用戶態(tài)進(jìn)程無(wú)法像DOS那樣使用顯卡BIOS里提供的中斷調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)直接寫屏，Linux抽象出Framebuffer這個(gè)設(shè)備供用戶態(tài)進(jìn)程實(shí)現(xiàn)直接寫屏。Framebuffer機(jī)制模仿顯卡的功能，將顯卡硬件結(jié)構(gòu)抽象化，可以通過Framebuffer的讀寫直接對(duì)顯存進(jìn)行操作。用戶可以將Framebuffer看成是顯示內(nèi)存的一個(gè)映像，將其映射到進(jìn)程地址空間之后，就可以直接進(jìn)行讀寫操作，而寫操作可以立即反應(yīng)在屏幕上。

　　2.3 驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　2.3.1 LCD驅(qū)動(dòng)的模塊加載與卸載

　　LCD作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的硬件單元，被認(rèn)定為平臺(tái)設(shè)備，在驅(qū)動(dòng)模塊加載和卸載函數(shù)中，就分別注冊(cè)和注銷對(duì)應(yīng)的platform_driver.LCD本身結(jié)構(gòu)介紹了有關(guān)液晶顯示器操作的基本原理。這次將針對(duì)TFT LCD的整體系統(tǒng)面，也就是對(duì)其驅(qū)動(dòng)原理來(lái)做介紹，而其驅(qū)動(dòng)原理仍然因?yàn)橐恍┘軜?gòu)上差異的關(guān)系而有所不同。首先將介紹由于Cs（storage capacitor）儲(chǔ)存電容架構(gòu)不同，所形成不同驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)架構(gòu)的原理。

　　2.3.2 LCD驅(qū)動(dòng)的探測(cè)與移除函數(shù)

　　探測(cè)函數(shù)probe主要完成LCD控制器初始化的工作，包括對(duì)fb_info結(jié)構(gòu)成員的初始化、內(nèi)存分配、寄存器的配置、Framebuffer的注冊(cè)等。模塊卸載函數(shù)中對(duì)平臺(tái)驅(qū)動(dòng)的注銷會(huì)導(dǎo)致其中移除函數(shù)的執(zhí)行，這個(gè)函數(shù)釋放顯示緩沖區(qū)并注銷幀緩沖設(shè)備。

　　2.3.3 LCD驅(qū)動(dòng)的fb_ops成員函數(shù)

　　在程序設(shè)計(jì)里，定義LCD驅(qū)動(dòng)的fb_ops結(jié)構(gòu)體和相關(guān)函數(shù)功能如下所示

　　可以看出，fb_ops（）結(jié)構(gòu)體類似于file_opera tions（）結(jié)構(gòu)體，提供了一個(gè)幀緩沖設(shè)備的統(tǒng)一接口。s3c2410_ops（）函數(shù)給出了標(biāo)準(zhǔn)接口到針對(duì)具體硬件操作函數(shù)的跳轉(zhuǎn)指針。

　　2.3.4 Framebuffer設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)

　　驅(qū)動(dòng)程序主要完成的工作有以下5部分：

　?。?）編寫初始化函數(shù)

　　Framebuffer驅(qū)動(dòng)首先要初始化LCD控制器，通過相關(guān)寄存器來(lái)設(shè)置LCD相對(duì)應(yīng)的顯示模式和顏色數(shù)，然后分配顯示緩沖區(qū)。通常用vmall-oc（）函數(shù)分配一段連續(xù)空間，緩沖區(qū)的大小可以用"點(diǎn)陣行數(shù)×點(diǎn)陣列數(shù)×一個(gè)像素的位數(shù)/8"計(jì)算得到。

　　如果使用模塊化加載方式，加載LCD驅(qū)動(dòng)模塊時(shí)，系統(tǒng)調(diào)用fb_init（）函數(shù)。卸載LCD驅(qū)動(dòng)模塊時(shí)，系統(tǒng)首先調(diào)用unregister_framebuffer（）取消注冊(cè)，然后釋放顯示緩沖區(qū)的內(nèi)存。

　?。?）編寫成員函數(shù)

　　主要負(fù)責(zé)編寫fb_ops（）對(duì)應(yīng)的底層操作函數(shù)。

　　（3）讀/寫（read/write）

　　完成對(duì)幀緩沖區(qū)的讀寫操作。

　?。?）映射（map）

　　Linux有內(nèi)核空間和用戶空間，平時(shí)工作在保護(hù)模式，每個(gè)應(yīng)用程序進(jìn)程都有自己的虛擬地址空間，應(yīng)用程序不能直接訪問物理緩沖地址。但是，Linux在文件操作接口（file_operations）中提供了地址映射（mmap）操作，它可以將文件的內(nèi)容映射到用戶空間，這樣用戶就可以通過讀寫這段地址來(lái)訪問緩沖區(qū)，并在屏幕上繪圖。

　?。?）輸入/輸出控制

　　設(shè)備文件的ioctl（）調(diào)用可以讀取和設(shè)置顯示設(shè)備的參數(shù)，如分辨率、支持顏色數(shù)、屏幕大小等。

　　3 結(jié)束語(yǔ)

　　在編寫完驅(qū)動(dòng)程序后，將該驅(qū)動(dòng)程序以加載模塊的方式進(jìn)行編譯，并將編譯好的LCD設(shè)備驅(qū)動(dòng)到目標(biāo)板上，通過編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試Framebuffer設(shè)備驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的打開、關(guān)閉、內(nèi)存映射和iotcl等具體操作，完成了在LCD液晶屏不同行上繪制不同顏色，通過編譯此程序，在目標(biāo)板上運(yùn)行，即可在LCD上顯示彩色條紋，這就完成了驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)要求。