Linux设计液晶显示屏驱动技术

Linux设备驱动程序属于Linux内核的一部分，并在Linux内核中扮演着十分重要的角色。它们像一个个“黑盒子”，使某个特定的硬件响应一个定义良好的内部编程接口，同时完全隐蔽了设备的工作细节。用户通过一组和具体设备驱动无关的标准化的调用来完成相关操作，驱动程序的任务就是把这些调用映射到具体设备对于实际硬件的特定操作上。

硬件设备只是一个设备文件，应用程序可以像操作普通文件一样对硬件设备进行操作。设备驱动程序是内核的一部分，它实现以下功能：

①对设备初始化和释放。
   
②把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据。
   
③读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据。

④检测和处理设备出现的错误。

可以把设备驱动作为内核的一部分直接编译到内核中(即静态编译)，也可以单独作为一个模块编译，在需要的时候动态地插入到内核中，在不需要的时候可把它从内核中删除(即动态链接)。

目前Linux支持的设备驱动可以分为3种：字符设备(character device)、块设备(block device)、网络接口设备(network device)。当然它们之间也并不是严格地加以区分。字符设备是所有能够像字节流一样被访问的设备(如文件等)，在Linux中通过字符设备驱动程序来实现。在Linux中它们也被映射为文件系统的1个节点，通常在／dev目录下。字符设备驱动程序一般要包含open、close、read、write等几个系统调用。

本文为开发字符设备驱动实例，对于其他两类不再赘述。

1 Linux关于字符设备的管理

驱动程序在Linux内核中往往是以模块形式出现的。与应用程序的执行过程不同，模块通常只是预先向内核注册自己，当内核需要时响应请求。模块中包含2个重要的函数init_module和cleanup_module。前者是模块的入口，它为模块调用做好准备工作，而后者是在模块即将卸载时被调用，做一些清扫工作。

驱动程序模块通过函数int register_chrdev(unsignedint major，const char*name，struct file_operations*fops)来完成向内核注册。其中unsigned int major为主设备号，const char*name为设备名，struct file_operations*fops为驱动设备管理中重要的结构指针，此结构中每个字段都必须指向驱动程序中实现特定操作的操作函数。

2 FYD12864-0402B液晶模块简介

FYD12864-0402B是一种具有4位／8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块，低电压，低功耗。其显示分辨率为128×64，内置8 192个16×16点阵的汉字，以及128个16×8点ASCII字符集。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面，可以显示8×4行16×16点阵的汉字。也可完成图形显示。FYD12864-0402B液晶模块框图如图1所示，其中ST7920为液晶显示控制芯片，ST7921为液晶显示驱动芯片。



FYD12864-0402B控制器接口信号说明如下：

①RS、R／W的配合选择决定控制界面的4种模式，如表1所列。



②E信号如表2所列。



3 LCD读写原理

FYD12864-0402B每屏可显示4行8列共32个16×16点阵的汉字，每个显示RAM可显示1个中文字符或2个16×8点阵全高ASCII码字符，即每屏最多可显示32个中文字符或64个ASCII码字符。FYD12864-0402B内部提供128×2字节的字符显示RAM缓冲区(DDRAM)。字符显示是通过将字符显示编码写入该字符显示RAM实现的。根据写入内容的不同，可分别在液晶屏上显示CGROM(中文字库)、HCGROM(ASCII码字库)及CGRAM(自定义字形)的内容。3种不同字符／字型的选择编码范围为：0000～0006H(其代码分别是0000、0002、0004、0006，共4个)显示自定义字型，02H～7FH显示半宽ASCII码字符，A1A0H～F7FFH显示8 192种GB2312中文字库字形。字符显示RAM在液晶模块中的地址80H～9FH。字符显示的RAM的地址与32个字符显示区域有着一一对应的关系。

4 部分代码解析




5 编写Makefile和用户级测试程序

下面2行宏变量定义使用armv41-unknown-linux-gcc编译器编译驱动，默认使用gcc编译器、X86 PC平台。



结  语

对Linux设备驱动程序作了详细的介绍，在实际开发板AT91RM9200上加入FYD12864-0402B驱动模块，该液晶驱动采用通用化接口和调用方法，对开发Linux其他设备驱动程序具有很好的指导意义。