基于linux的嵌入式lcd驱动设计

基于linux的嵌入式lcd驱动设计内容摘要：

果，甚至造成系统的崩溃，这在系统和程序开 发时，是需要保持警惕的。 系统硬件的选择 图 为 lcd 驱动的结构框图， S3C2440 处理器通过数据线和地址线与显示缓存哈尔滨 工业大学毕业设计（论文） 6 SDRAM 达到连接、传入像素数据， LCD 控制器就会自动通过 DMA 读取数据送往TFTLCD 显示 ,下文主要介绍如何选择 lcd 的硬件部分。 S 3 C 2 4 4 0S D R A ML C D 驱 动 器T F T L C D电 源显 示 缓 存L C D 控制 器数 据 线 D A T A地 址 线数 据 线控 制 线时 钟 线 图 LCD驱动结构框图 LCD 液晶屏 随着信息显示技术的发展 ,液晶显示器已经得到了越来越广泛的应用。 利用光电效应的 LCD 大致可分为以下几种 :TNLCD、 STNLCD、 HTNLCD、 FSTNLCD、 TFTLCD。 TNLCD 就是扭曲向列液晶显示器。 在 TN 型液晶显示器中含有正性向列型液晶。 液晶分子的定向就是使玻璃表面平行于圆柱型的液晶分子沿一个固定方向排列，分子长轴的方向是由定向处理的方向而定的。 玻璃上下表面的定向方向是相互垂直的，这样，在垂直于玻璃片表面的方向，呈现出逐渐扭曲液晶分子，从上玻璃片到下玻璃片扭曲了90176。 ，这就是扭曲向列型液晶显示器名称的由来。 TNLCD 是人们发现最早 ,应用最广，数量最多，价格最便宜的显示器。 STNLCD 是 Super Twist Liquid Crystal Display 的简称。 即超扭曲向列型 LCD。 它 与 TNLCD 的结构相似 ,不同的是它的扭曲角不是 90 度 ,而是在 180～ 270 度之间 ,虽然仅仅扭曲角不同 ,但它的工作原理与 TNLCD 完全不同。 HTNLCD 是 High Twist Nematic Liquid Crystal Display 的简称。 即高扭曲向列型 液晶显示器。 HTNLCD 的扭曲角在 100 度到 120 度之间。 介于 TNLCD 和 STNLCD之间 ,其性能也介于 TNLCD 和 STNLCD 之间。 FSTNLCD 是 Film Super Twist Nematic Liquid Crystal Display 的简称 ,称为补偿膜超扭曲向列型液晶显示器。 通过一层特殊处理的补偿膜 ,能够克服 STNLCD 的缺点。 TFTLCD 是 Thin Film Transistor 的简称，即薄膜晶体管的有源矩阵 LCD,它是目前 LCD 市场中较高档的产品。 TFTLCD 以其分辨率高、响应速度快和色彩丰富等优点正逐渐取代 STNLCD，随着 TFT 工艺的成熟 ,TFT 已逐渐成为现在液晶显示领域的主流产品 哈尔滨 工业大学毕业设计（论文） 7 ARM9 处理器 ARM9 系列 处理器是英国 ARM 公司设计的主流嵌入式处理器，主要包 ARM9TDMI和 ARM9ES 等系列。 以应用手机为例， 2G 手机的功能是提供语音及简单的文字短信，而现在我们使用的 和未来将要面世的 3G 手机除了提供这两项功能外，还必须提供各种其他的应用功能。 主要包括： (1)无线网络设备：手机无线上网、电子邮件的收发及其他 GPS 定位服务等功能 (2)掌上平板电脑功能：包括用户操作系统 (Windows CE、 Symbian OS、 Linux等 )及其他功能； (3)高性能功能：音频播放、可视电话、手机游戏等。 在 和 3G 的应用中 ARM9 嵌入式处理器已经完全的替代了 ARM7 嵌入式处理器。 因为 ARM9 的全新特性能够满足各种新需求的同时减少产品研发时间并降低研发费用。 新一代的 ARM9 处理器，呈现给我们的是全新的设计，并且采取了更多的晶体管，能够超越 ARM7 处理器两倍以上的处理速度。 我们通过增加时钟频率和减少指令执行周期来实现处理速度的提高。 ARM7 处理器的流水方式 3 级流水线，而 ARM9 的流水方式为 5 级流水线，时钟频率和并行处理能力的提高是通过增加流水线而实现的。 在 5 个时钟周期内可以通过 5级流水线将每个 指令分配进去，有 5 个指令在同一时刻被执行。 在同样工艺加工下，ARM920T 处理器的时钟频率是 ARM720T 的 ～ 倍。 2 .指令周期的改进 对于处理器性能我们会用改进指令周期的方法来提高。 代码执行时指令的重叠决定了性能提高的幅度，这实际问题体现在程序本身。 对于最高级的语言的采用，总体来说，会提高性能的 30％左右。 S3C2440 处理器 S3C2440 是一款基于 ARM920T 内核的 32位的执行命令较少的微嵌入式微处理器，主要面向以及高性价比、低功耗的手持设备应用。 可以达到 203MHz 的运行频率。 ARM920T内核由 基于 ARM 体系结构 v4 版本的高端 ARM 核 、高速缓存和储存管理三部分组成。 其中虚拟内存可以被内存管理单元所管理，由独立的 16KB 地址和 16KB 数据高速缓存器组成了高速存储设备。 ARM920T 有两个协处理器： CP14 和 CP15。 CP14 具有调试控制，CP15 具有存储系统控制以及测试控制。 其内结构如图 哈尔滨 工业大学毕业设计（论文） 8 指 令M M UA M B A 总 线接 口指 令 告 诉 缓 存（ 1 6 K ）外 部 协 处 理 器接 口A R M 9 T D M I处 理 器 核 心（ 内 部 嵌 入 式 I C E ）C 1 3C P 1 5C 1 3指 令M M U数 据 高 速 缓 存（ 1 6 K ）写 回 P AT A G R A M写 缓 冲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 图 S3C2440内核结构图 S3C2440 在内核结构中是比较复杂的，功能模块的扩展性也比较强，主要有 ARM9独立的 16KB 数据缓存和 16KB 指令集， ARM920T 内核，虚拟内存管理单元， LCD 控制器， NANDflash 内存， 3 通道 UART， 4 通道 DMA， 4 通道具备 PWM 功能的定时器，内存管理单元， I/O 口，实时时钟芯片， 8 通道 10 比特位精度 ADC 汇编指令，互联网信息，数字音频总线接口， USB 主机， USB 设备， SD/MMC 卡控制器， 2 通道 SPI 和PLL 数字锁相环组成。 其内部结构如图 所示： L C D 控 制 器AHBBUSU S B 主 机 控 制 器E x t M a s t e rN A N D 控 制N A N D F l a s h 引 导 启 动 加 载时 钟 发 生 器（ M P L L ）桥 路 和 D M A （ 4 个 通 道 ）U A R T 0 , 1 , 2U S B 设 备 控 制 器S D I / M M C看 门 狗 定 时 器总 线 控 制 器总 裁 / 译 码S P I 0 , 1APBBUS1 2 C1 2 SG P I O定 时 器 / P W M0 ~ 3 , 4 ( 内 部 )R T CA D CA C 9 7L C DD M A 图 S3C2440 功能框图 哈尔滨 工业大学毕业设计（论文） 9 第 3 章 创建嵌入式 linux 软件开发平台 Linux 系统 Linux 是一个类 UNIX 内核的可自由发布的实现版本，是一个操作系统的底层核心。 因为 Linux 以 UNIX 为灵感来源，所以 Linux 程序和 UNIX 程序非常类似。 事实上，几乎所有为 UNIX 编写的程序都可以在 Linux 上运行。 而且，一些专用于 UNIX 商用版的商用应用程序也可以不加改变的以二进制形式运行在 Linux 系统上。 Linux 是由赫尔辛基大学的 Linus Torvalds 开发的。 起见得到了网络上广大的 UNIX程序员的不断帮助，逐渐完善起来的。 它最初只是受 Andy Tanenbaum 教授的 Minix 启发而开发的个人爱好的程序，但后来它逐渐发展成为一个拥有自己版权的完整操作系统。 其目的是，保证 Linux 除包含自由发布的代码外，不会集成任何私有代码。 在 linux 的特性中灵活性和高效性得到了充分的体现。 它可以集成 unix 的全部特性在计算机上。 具有多功能例如：多任务、多用户并发。 在 GNU 操作系统 下的 GPL 协议公共许可权限下我们可以免费获得 Linux， linux 是一个符合 POSIX 标准的操作系统。 Linux 操作系统不仅被 Linux 操作系统软件包所包括，而且文本编辑器、高级 语言编译器等应用软件也包含在内。 它还包括带有多个窗口管理器的 Windows 图形用户界面，如果我们使用 Windows NT 一样，允许我们使用窗口、图标、菜单对系统进行操作。 现在， linux 几乎可以运行在所有类型的 CPU 的计算机上，包括基于 intel x86 系列机及其各种兼容型个人计算机，使用 SPARC、 POWERPC、 Itanium 的工作站和服务器，还有一些手持设备， PDA,游戏机，手机，嵌入式产品等，都会有 Linux 的身影出现。 由于 Linux 的开源性免费性，使得很多厂家将注意力都转移到它的上面，以便于降低 产品成本，增强产品市场竞争力。 同时，也推进了 linux 在操作系统领域的推广与普及。 Linux 的发展过程 1990 Linus Torvalds 首次接触 MINIX； 1991 Linus Torvalds 开始在 MINIX 上编写各种驱动程序等操作系统内核组件； 1991 底 ,Linus Torvalds 公开了 Linux 内核； 1993 版发行， Linux 转向 GPL 版权协议； 1994 Linux 的第一个商业发行版 Slackware 问世； 1996 美国国家标准技术局的 计算机系统实验室确认 Linux 版本 （由 Open 哈尔滨 工业大学毕业设计（论文） 10 Linux 公司打包）符合 POSIX 标准； 1999 Linux 的简体中文发行版相继问世。 Linux 系统的优点 （ 1）良好的界面 字符界面和图形界面同时被 Linux 采用着。 用户可以通过键盘在字符界面输入相应的指令来进行操作。 它同时也提供了类似 Windows 图形界面的系统，用户可以使用鼠标对其进行操作。 在 Windows 环境中就和在 Windows 中相似，可以说是一个 Linux 版的 Windows。 （ 2）多任务、多用户 Linux 采用多 用户切换状态，各个用户之间有着自己特殊的管理权力对自己的文件设备，用户之间互不影响得到了充分的保护。 现在电脑中多任务是最主要的要求之一，在相应的操作系统上 linux 允许多个程序同时并独立的运行。 （ 3）开源免费 Linux 是一款开源的完全免费的操作系统，用户可以通过网络下载申请等途径免费获得，并可以根据需求自己可以修改其源代码。 这是其他的操作系统所不能被允许的。 正是这一特性，全世界无数程序员参与了 Linux 编写工作，源代码的修改，根据自己兴趣和灵感程序员可以对其进行相应的修改。 无数程序员的精华在 linux 操 作系统中得到了充分的施展。 POSIX Linux完全的兼容，这使得可以运行常见的 DOS、 windows在 Linux下通过相应的模拟器。 这为用户从 Windows 到 Linux 成功转型 奠定了基础。 许多用户在考虑使用 Linux 时，就想到以前常见的应用程序在 Windows 下是否能正常运行，他们的疑虑在这一点被成功的消除了。 （ 4）可靠的安全、稳定性能 Linux 采用了许多安全技术的相应措施，其中对读、写操作设置了相应控制、审计跟踪、核心技术授权等，这些都为安全提供了保障。 由于 Linux 操作系统需要应用到 网络服务器，这就要求稳定性也要比较高，实际上 Linux 在网络服务器方面做的也比较成功。 （ 5）丰富的网络功能 互联网是在 Unix 操作系统 的基础上繁荣起来的，所以 Linux 的网络功能也发展的比较成功。 它的网络功能与内核设备紧密相连在一起，在这方面 Linux 操作系统 要优于其他操作系统。 在 Linux 中，用户可以无限制的实现网络连接、文件设备传输、远程控制登陆等网络工作。 并且可以作为服务器端提供 WWW、 FTP、 EMail 等服务。 哈尔滨 工业大学毕业设计（论文） 11 （ 6）支持多种平台 Linux 是完全开源免费的所以可以运行在多种硬件平台上，如具有 x8 SPARC、Alpha 等处理器的平台。 此外 Linux 还是一种嵌入式操作系统，可以运行在 PDA、电视机顶盒或游戏机上。 2020 年 1 月份发布的 Linux。