基于SEP4O2O的Linux frame buffer驅動設計

0 引言
隨著世界經濟的迅速發(fā)展，液晶顯示屏廣泛應用于手機、PDA、金融終端等電子產品上，而在嵌入式電子領域，Linux操作系統(tǒng)占有越來越大的市場份額。因而本文提出在嵌入式Linux平臺上實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驅動程序設計。

1 液晶顯示器原理
1．1 液晶顯示器種類
液晶顯示器(LCD)根據驅動方式可以分為靜態(tài)驅動、簡單矩陣驅動以及主動矩陣驅動三種。其中，簡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，而主動矩陣則以薄膜式晶體管(TFT)為主流。
TN型技術是LCD中最基本的，其他種類的LCD都以TN型為基礎改進而得。TN型LCD顯示質量很差，色彩單一、對比度低，反應速度很慢，故主要應用于簡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類似，區(qū)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，并提高了對比度，顯示品質較TN高。
TFT型LCD中，晶體管矩陣依顯示信號開啟或者關閉液晶分子的電壓，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效應的依靠。因此，TFTLCD顯示質量較TN／STN更佳，畫面顯示對比度可達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 液晶顯示器時序
圖1為LCD的典型時序圖。時序圖中VFRAME為幀同步信號，VLINE為行同步信號，VCLK為像素時鐘信號(用于鎖存圖像數據的像素時鐘)，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)出一個脈沖，都意味著新的一屏圖像數據開始發(fā)送。而作為行同步信號的VLINE，每發(fā)出一個脈沖都表明新的一行圖像資料開始發(fā)送。在幀同步以及行同步的頭尾都必須留有回掃時間。

2 硬件平臺
本設計采用的硬件平臺是基于東南大學國家專用集成電路系統(tǒng)工程中心研發(fā)的SEP4020微處理器的開發(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(guī)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。經過軟件配置后，LCDC能自己獨立工作，而不再需要內核的再次參與，從而節(jié)省內核的處理時間。工作過程是LCDC使能后申請系統(tǒng)總線，獲得總線使用權后讀取需要顯示的數據，數據經過相應算法的處理就得到滿足時序要求的信號，送到LCDC顯示驅動器。
LCDC使用內嵌的DMA方式進行數據操作，配備一個深度為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。