基于Intel XScale架構的嵌入式Linux中顯示設備

1、東南大學碩士學位論文基于Intel XScale架構的嵌入式Linux中顯示設備驅(qū)動的研究與實現(xiàn)姓名：熊德鵬申請學位級別：碩士專業(yè)：電路與系統(tǒng)指導教師：時龍興20050330東南大學碩士淪文摘要顯示驅(qū)動是操作系統(tǒng)內(nèi)核和顯示外設問的一個軟件層，它抽象了外設的細節(jié)，并提供接口給內(nèi)核調(diào)。在內(nèi)核的調(diào)用，顯示驅(qū)動管理外設實現(xiàn)顯示圖像功能。本課題的主要目的是研究顯示驅(qū)動的工作機制并基于架構實現(xiàn)嵌入式的顯示設備驅(qū)動。文章首先對顯示驅(qū)動的基礎、原理、發(fā)展做了系統(tǒng)的說明。接著文章結合當前主流嵌入式處理器中的特點，提出了其顯示功能實現(xiàn)的硬件方案。其次，對常用內(nèi)核下的顯示驅(qū)動進行系統(tǒng)研究，指出其分層設計的優(yōu)點：同時

2、，文章又分析了其顯示驅(qū)動中實現(xiàn)控制臺的方法所帶來的缺點。隨后，文章基于處理器特點提山了顯示驅(qū)動的新方案。相對于中的顯示驅(qū)動只實現(xiàn)了常規(guī)嵌入式顯示功能外，新的驅(qū)動還增加了三個特點：（）去除了控制臺功能：（）增加了動態(tài)修改調(diào)色板功能：（）改進了原有驅(qū)動中的中斷處理缺陷。最后，文章說明了系列各處理器中控制單元的異同，并簡介了將基于的顯示驅(qū)動移植到其他處理器的方法。新驅(qū)動已經(jīng)經(jīng)過初步驗證，能夠?qū)崿F(xiàn)顯示功能，這表明在將控制臺去除后的顯示驅(qū)動方案正確。對下新驅(qū)動中的動態(tài)修改凋色板功能，則還需要進一步檢驗。文章最后分析了本文實現(xiàn)方案中的一些不足，并針對顯示驅(qū)動的改進提出了一些想法。關鍵詞：徹東南大學碩士淪文

3、，【，“¨【，【，【畫，：（）付：（）：（）睹【，色，【，【“【。“【】，汜呲期：此東南大學碩士論文學位論文獨創(chuàng)性聲明本人聲明：所呈交的學位論文是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得東南大學或其他教育機構的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。簽名：壘堡塢日期：蘭！衛(wèi)關于學位論文使用授權的說明東南大學、中國科學技術信息研究所、國家圖書館有權保留本人所送交的學位論文的復印件和電子文檔，可以采用影印、縮

4、印或其他復制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查詢和借閱，可以公布（包括刊登）論文的全部或部分內(nèi)容。論文的公布（包括刊登）繇鰳翩虢鱸瓤一授權東南大學研究生院辦理。東南大學碩士論文緒言課題研究背景隨著高性能嵌入式處理器的普及，高檔嵌入式系統(tǒng)在越來越多的領域中得到應；具有色彩豐富、畫面逼真的終端產(chǎn)品，不僅可滿足人們享受高科技帶來的美好生活之外，更能刺激人們的購買欲，達到提高產(chǎn)品競爭力的效果。因此，處理器的性能越來越好、顯示器件的色彩越來越豐富這是高檔嵌入式產(chǎn)品發(fā)展的大方向。而性能不斷進步的這些硬件對驅(qū)動開發(fā)者提出了更高的要求。因為嵌入式“具

5、備的穩(wěn)定、高效、易定制、易裁減、硬什支持廣泛等特點，所以它在嵌入式領域與據(jù)著越米越重要的地位。顯示驅(qū)動是操作系統(tǒng)中較復雜的驅(qū)動之一，它要處理時序信號、數(shù)據(jù)的格式利傳輸?shù)?。當前，對丁嵌入式下顯示驅(qū)動的介絹，寫“【文章，簡略的介紹了顯示驅(qū)動的土體組成。除此之外，人們還可以參考系統(tǒng)的一篇短文顯示設備的驅(qū)動程序和硬件來獲得一些幫助。更多的有幫助性的文章比較難找到。因此，在開發(fā)高端的嵌入式的顯示外發(fā)的驅(qū)動中，人們面對如恫處理時序信號的匹配、數(shù)據(jù)格式的處理、數(shù)據(jù)流的傳輸?shù)膯栴}時，常抱怨參考資料的不足。這最終會影響開發(fā)速度和效果。高檔掌上嵌入式系統(tǒng)的處理器不僅要求能常好的支持各手外設，而且還應有著較高的速率

6、、較低的功耗等特點，才更能贏得客戶的青睞。年，公司推出基于一技術的新型處理器。英特爾內(nèi)核是和架構結構兼容的微處理器，支持高效通訊指令。這系列的產(chǎn)品特點有功耗較低、支持動態(tài)電源管理、核心頻率較高。同時，這種系列的處理器還內(nèi)部集成了許多外搜驅(qū)動模塊，如：顯示控制器等。在嵌入式的高檔處理器市場中占有了極重要的地位。顯示器件種類繁多，隨著顯示技術的發(fā)展，高檔嵌入式的顯示部分常選用體積小、色彩豐富的彩色的型（液晶顯示屏）。即使這樣，不同公司生產(chǎn)的的接口也存在著一定的差別。：程師需要針對各種顯示屏的不同要求來設置顯示控制器，從而輸山復雜的時序信號驅(qū)動顯示屏，把劃像數(shù)據(jù)輸出到。這些與處理器的特點都表明：現(xiàn)在

7、的顯示外設不斷在發(fā)展和越來越復雜，最好有一定的參考文檔來介紹現(xiàn)在主流的顯示外設的使用方法。由于顯示設備的重要性和顯示設備不斷的發(fā)展，為了有助于人們更快的開發(fā)出驅(qū)動來支持新型顯示設備，從而增加產(chǎn)品在市場上的競爭力，本課題結合和顯示硬件分析顯示驅(qū)動的基礎、原理和實現(xiàn)形式，說明如何實現(xiàn)基于的顯示設備驅(qū)動。本課題對從事顯示驅(qū)動開發(fā)等相關人員有一定的參考價值。課題的主要工作本課題主要是研究顯示設備在基下處理器的平臺中的應用。具體采削的硬東南大學碩士論文件平臺是以為處理器的掌上電腦，采用的操作系統(tǒng)是¨。課題的具體研究一作如下：學習平】查找有關顯示驅(qū)動的基礎知識，如時序信號的作用和意義等，可以為以

8、后管理控制器輸出時序信號作基礎。接著以主流的顯示屏為對象，分析它的：作原理，為后面的驅(qū)動的具體代碼實現(xiàn)作基礎熟悉和的：作特性與使用方法，結合所采用平臺的特點，提出合適的硬件方案。，解下的顯示驅(qū)動的發(fā)展，并深八理解當前下顯示驅(qū)動的實現(xiàn)方法。系統(tǒng)的分析其優(yōu)點和缺點，根據(jù)硬什平臺，提出實現(xiàn)顯示驅(qū)動的軟件方案。按照下的接口要求和分層結構，結合的顯示控制器和“的特性，說明如何實現(xiàn)基于處理器的顯示驅(qū)動，并指出移植到的可行性。總結基于芯片的嵌入式顯示驅(qū)動的實現(xiàn)，并指出待改進之處和發(fā)展的方向。論文的主要結構本論文總體可以分為五部分，共六章，第一部分綜述了顯示驅(qū)動的基礎利彩色顯示驅(qū)動的基本原理；第二部分介紹本課

9、題的軟硬件研究平臺以及使的一些軟件編澤調(diào)試：【具；第三部分是詳細講述了埂什實現(xiàn)方案，包括和的控制器的使用、硬件連接方案：菊四部分（包括第四和第五章）系統(tǒng)地分析了的顯示驅(qū)動的實現(xiàn)方法，在此基礎上，結合我們的硬件特性，提出了新的顯示驅(qū)動的實現(xiàn)方案，在這部分的末尾，我詳細說明了新的顯示驅(qū)動的實現(xiàn)方法，以及它在系列處理器的移植：在論文的最后部分是系統(tǒng)評測與技術展望。具體篇章安排如下：第一章顯示驅(qū)動的基礎與原理第二章軟硬件平臺簡介第三章基于的顯示功能的硬件實現(xiàn)第四章嵌入式“與顯示驅(qū)動第五章基于的顯示驅(qū)動的實現(xiàn)第六章試驗結果與性能測評第一章顯示驅(qū)動的基礎與原理人們在生活中離不開視覺感覺到的信息，面對現(xiàn)代浩

10、如煙海的大量信息，人們已成功的使用計算機把這些信息處理成數(shù)字、字符、圖像，而且它們都通過顯示驅(qū)動來還原成原來的信息，因此，在了解顯示驅(qū)動前。有必要先了解的工作原理和驅(qū)動技術。其次要明白描述顏色的像素值的意義等。驅(qū)動開發(fā)人員只有在理解的驅(qū)動技術后才能理解時序信號的要求，設置控制器輸出合適的時序信號：同時，驅(qū)動開發(fā)人員只有在理解像素值格式的基礎上，才能把部分需要處理的像素值通過調(diào)色板來處理，形成適合選用的顯示屏所支持的格式。時序信號一驅(qū)動處理的對象之一最早期的顯示器件只支持單色，后發(fā)展到可支持有限的彩色?，F(xiàn)在甚至可支持”種顏色。從作機制上分為陰極射線管（）羊液晶型（）種。其中，顯示屏囚可集成性等優(yōu)

11、點，使得它廣泛的應用存嵌入式系統(tǒng)。它的：作原理是利利用液晶的光電效應，即液晶分子的排列在電場作用下發(fā)生變化，影響其液晶單元的透光率或反射率，產(chǎn)生具有不同灰度層次及顏色的幽像。犁顯示屏又分為被動技術和主動技術兩種。其中，作為主動技術中的代表性的產(chǎn)品以其體積小、色彩豐富、屏幕反應速度快、對比度好、亮度高成為高檔掌上毆備的首選。現(xiàn)有的使用不同的工作原理的兩種液晶顯示技術，但它們對時序信號的要求比較相同。本文以高檔掌上設備的主流液品可為例，先介紹其驅(qū)動技術，再說明驅(qū)動中要處理的時序信號。的驅(qū)動技術由于可是利用電壓改變液晶的排列控制光的偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生具有不同灰度層次及顏色的圖像。因此，在整個顯示過程中，液晶

12、起到一個被電壓控制的光閥作用。理解控制電壓如何被加載到液品上前本文先介紹像素結構，如圖所示：數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線掃箍線娟蘭莖蘭液晶公熬電極像元電橙玎叮液晶公共電較掃搞線圖：像素的結構示意圖薄膜晶體管的作用是把顯示像素和掃描電極很好的分隔開來。當柵極掃描信號到達某一行時這一行上所有的耵可單元同時打開，控制電壓（源極電荷）可加到液晶像素上，使顯示像素產(chǎn)生電壓差。當掃描信號撤消時此像素上儲存的電荷因耵可關閉而一直保持，直到下一個掃描信號到來。這是單色的像素結構，而彩色的每個像素由紅綠藍三個子像素組成，目前子像素一般排列存水平方向（即行驅(qū)動電極上）?？梢壕槊總€子像素都毆有一個！導體開關，且每個子像素都

13、可以通過點脈沖獨立控制。驅(qū)動電路為了支持數(shù)量巨大的像素，用點排列的逐行掃描矩陣顯示。耵下的驅(qū)動電路大致分成：信號控制電路、電源電路、灰度電壓電路、公用電極驅(qū)動電路、數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路和柵極驅(qū)動電路?？h體結構如下圖¨：控制信哮散據(jù)信號圖耵可驅(qū)動芯片的系統(tǒng)框圖理解下面柵極驅(qū)動電路、數(shù)據(jù)驅(qū)動電路、直流變換電路的：作原理，對在顯示驅(qū)動中設置控制器，輸出時序有直接的意義。柵極驅(qū)動電路是產(chǎn)生逐行掃描信號，使得每行的可管的柵極被依次接通或斷開。數(shù)據(jù)驅(qū)動電路功能，先接收、三色數(shù)據(jù)信號，在移位時鐘信號的作用下把驅(qū)動中處理好的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)，并存儲在顯示當中。在鎖存脈沖的控制下，顯示中的數(shù)據(jù)經(jīng)過，轉(zhuǎn)

14、換后輸出實際模擬電壓，再在行掃描信號的作用下，把轉(zhuǎn)換好的模擬電樂傳送給相應的各對應單元液品?？刂埔浩返呐まD(zhuǎn)角度。其實，上面是可的：二作流程而被動模式的（如）還要求提供給液晶的電壓必須在時間上平均接近為，以防液晶加速老化，因此它們需要控制器提供，行反轉(zhuǎn)信號線。直流變換電路，將外部提供的電源轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)驅(qū)動模塊和柵極驅(qū)動模塊所需的電壓。其實，其中的逐行掃描是叮型的的掃描模式而有的顯示屏是交叉掃描模式，如是這樣的：掃描屏幕被分為上下兩部分，驅(qū)動電路同時并行對這兩部分進行刷新（烈掃描），這樣的刷新額率雖然要比單掃描（）熏繪整個屏幕快倍”。像素值的屬性一驅(qū)動處理的對象之二顯示內(nèi)存中存放的形式是一個個像素值

15、，彩色將把它們轉(zhuǎn)化成色彩艷麗的圖象，這是因為在計算機的顯示系統(tǒng)中，像素值中包含了的成分信息。因此說計算機中存放的幽像是有屬性的。它的屬性包含分辨率像素深度、圖像的表示法和種類等翻。作為圖像的組成單元，我們可以把每個像素值也看作有自己的屬性，如：像素深度、像素值與顯存的值的映射關系等。像素深度、像素值與顏色的映射關系】像素深度被用來度量圖像的分辨率，它反映圖像中的每像素點對應計算機存儲器內(nèi)的一個或多個比特。當前計算機世界的圖像使用的像素深度有、和位等。了解像素值與顏色的映射關系，對于理解像素值中的顏色分量和驅(qū)動中處理它們有直接的指導意義。比如，圖像為偽彩時，當顯示控制器提供硬件調(diào)色板時，偽彩剴像

16、通過調(diào)色板的作用顯示到上。像素值與顏色的映射關系如下圖：、指示的映射關系：它們是描述單色顯示器的像素值與顏色的映射關系。甲期的顯示器只支持種顏色，前景色和背景色。除很少的被用在古老的綠色的顯示器的場合下，通常前景色和背景色用黑白色來代稱。和是指剛好相反的兩種前景色和背景色表示法。、和兀指示的映射關系：隨著顯示技術的發(fā)展，它們可變得以支持小數(shù)量的彩色，但由于受到內(nèi)存空間有限的約束，為了顯示豐富的色彩圖像，產(chǎn)生了硬件調(diào)色板（關丁調(diào)色板的原理，本文將在下一節(jié)說明），它把像素值映射成人”想要的色彩像素值，這樣在消耗同樣的內(nèi)存情況可以實現(xiàn)顯示更多的色彩，這種實現(xiàn)方式被人們稱為偽彩模式。偽彩色圖像的含義是

17、：它的像素深度通常小于顯示屏所支持的像素深度，此時它的每個像素值不可直接分成三個基色分量值，而是把像素值整體當作闊色扳（）的表項入口地址的索引，去查找相應單元中由三個基色分量組成的像素值，后者才送到顯示屏。在驅(qū)動中，要處理的偽彩映劓模式有：靜態(tài)偽彩（皿）和動態(tài)偽彩（）。前者表明顯示驅(qū)動芯片（包括控制器）的調(diào)色板的內(nèi)容是不可修改：而后者，驅(qū)動可以修改它的值，來顯示更東南大學碩士論文大范同的顏色數(shù)。早期的調(diào)色板支持值像素深度到色的轉(zhuǎn)變，現(xiàn)在高檔嵌入式處理器（內(nèi)建的控制器）常提供位像素深度的圖像轉(zhuǎn)換成彩色的圖像的功能。、兀、指示的映射關系：隨著內(nèi)存平¨顯示技術的發(fā)展，它們不再限制一幀圖像中

18、可以顯示的顏色數(shù)了。如在桌面系統(tǒng)人們可以直接分配內(nèi)存來存放像素值，主流的顯示器件也都位色。于是，新的映射關系開發(fā)出來了，一種是直接色（），它從動態(tài)偽彩發(fā)展而來，常用在大型復雜的系統(tǒng)中：另一種是真彩（訊）；從動態(tài)偽彩發(fā)展形成。在現(xiàn)在的嵌入式系統(tǒng)中，真彩圖像通常是指它能包含的顏色數(shù)目至多可達”種等，此時，組成圖像的每個像素值中，有，三個基色分量，每個基色分量直接決定碌示設備的基色強度，而不川經(jīng)過凋色板的作用，這樣產(chǎn)生的彩色稱為真彩色。例如用：表示的彩色圖像，各用位，州，分量大小的值直接確定三個基色的強度。表示真彩圖像的像素值的的格式有許：多種。在桌面系統(tǒng)中，真彩色常指：格式的像素值等；而在嵌入式系

19、統(tǒng)中，真彩常指的是：或：兩種。如：格式的像素值表示方法是：計算機通常用一個字（）來表示它，當讀出一個像素值后，這個字的各個位的意義如：高字節(jié)低字仃這樣三色組成個字：缸，方便計算機的運算和存儲。其實，計算機世界中，色彩不只是用表示，有時還采用的表示方法。此時的真彩的格式就復雜些，在目前的嵌入式系統(tǒng)中有種格式：、：。（）是顯示屬性控制位，它的含義可以這樣米理解：假如顯示屏上已經(jīng)有一幅圖存在，當這幅圖或者這幅圖的一部分要重疊在上面時，位就用來控制原圖是否能看得見。如可定義，原圖完全看不見；，原到能完全看見舊。像素值與顯示內(nèi)存的映射關系像素值與顯示內(nèi)存的映射關系有種，具體的關系如下圖圖像素值在顯示內(nèi)存

20、中存儲方式本文主要說明最通用的方式一方式”。這種方式下，像素值與內(nèi)存有直接對應關系，當你在顯示內(nèi)存某單元寫入一個“”，該單元對應的像素值也將是“”。這對應用層把顯示內(nèi)存映射到用戶空間時非常方便吲。嵌入式下的示驅(qū)動管東南大學碩士論文理顯示內(nèi)存時就?；谶@種方式。調(diào)色板的原理和作用調(diào)色板的原理”“當前，高檔嵌入式處理器內(nèi)常集成調(diào)色板，支持動態(tài)偽彩模式。凋色板的大小一般為個單元，每單元占字節(jié)多少隨處理器的不同而各異。顯示驅(qū)動對調(diào)色板的使用時，先在存儲器中分配個單元的調(diào)色板內(nèi)存；接著把想要的顏色像素值（）按照一定順序?qū)懭胝{(diào)色板內(nèi)存；當要顯示的圖像是偽彩時，顯示驅(qū)動將先把調(diào)色板內(nèi)存中的顏色像素值（【）載

21、入到調(diào)色板中：在數(shù)據(jù)傳輸通道（現(xiàn)在常用）的作用下，顯示內(nèi)存中的編碼像素值（）傳到顯示控制器的輸入緩沖區(qū)，并被作為索引去調(diào)用調(diào)色板剝應單元中的顏色像素值。為了充分發(fā)揮調(diào)色板的作用，每個內(nèi)存單元內(nèi)的值都應該被設置成對應不同顏色。此外，設置調(diào)色板的顏色像素值時，驅(qū)動開發(fā)人員要考慮調(diào)色板的每單元的字節(jié)數(shù)和所支持的像素深度，它們共同決定了調(diào)色板的像素值的大小。為了加深理解調(diào)色板的上作原理，下面給山支持位色的調(diào)色板一作示意圖：顯示器位顏色口調(diào)色板（顏色表）圈調(diào)色板：作原理其中，相鄰兩單元的值之間是獨立設置，且顯示驅(qū)動可修改凋色板中每一單元對應的值。調(diào)色板的作用調(diào)色極長度一般為，這表示調(diào)色板模式下的圖像一次

22、最多只能擁有種顏色。對人類的視覺米說，色圖像縣有照片的效果，比較真實。當一幅顏色數(shù)大于的圖像轉(zhuǎn)換到“索引色模式”時，應用層可以使用圖像處理軟件分析圖像色彩，并從中選取種最主要的色彩作為潤色板的值，然后將圖像中每一個像素點的色彩都替換為凋色板中相對應的色彩。若某一像素點的色彩超出“凋色板”的色彩范圍，則以相近的色彩代替。當下一幀圖像與正在顯示的圖像色彩范圍不同時，只需改變調(diào)色板的顏色項就可。比如使用的硬件平臺中的調(diào)色板和都支持位色，雖然每幀只可顯示種色彩，但通過修改調(diào)色板的值，也可以顯示種顏色。調(diào)色板的作用主要是為了仃省內(nèi)存、提高系統(tǒng)的整體性能。東南大學碩論文比如：顯示一幅的豳像時，位色顯示模式

23、比位色，省內(nèi)存，且減少對系統(tǒng)的占用。彩色顯示驅(qū)動的原理嵌入式的處理器和液晶顯示屏種類都較繁多，為了提供相對更多的參考意義，本文將針對嵌入式系統(tǒng)中的高端處理器，說明嵌入式顯示驅(qū)動的主要原理。在介紹它之前，我們先說明硬件的特性，只有明白這些知識后，才能更容易明白驅(qū)動的作原理。高端處理器（如系列），它們的控制器內(nèi)都集成了調(diào)色板和專用【。當控制器進入：作態(tài)時，同日被使能，并把它的地址寄存器對應的像素值，傳到控制器的輸入緩沖器，而控制器被使不能時，它也被關斷，即不需要中斷函數(shù)來管理的運行，非常高效且，省系統(tǒng)開銷。屏的參數(shù)非常多，其中在設置控制器的寄存器時要考慮的是：驅(qū)動模式（主動態(tài)、被動態(tài)）、像素深度、

24、時序信號（包括像素時鐘信號、行掃描信號、幀掃描信號、極性偏轉(zhuǎn)）、數(shù)據(jù)信號等。嵌入式顯示驅(qū)動的原理主要是：首先根據(jù)選定的屏，確定一行的點數(shù)、一列的點數(shù)幣位色的值。求出它們的乘積；這個乘積決定了將來要分配的內(nèi)存大小，接著驅(qū)動分配顯示內(nèi)存用來存放像素值：并把它的起始地址和艮眨賦給控制器；驅(qū)動中按照屏的時序要求，設置顯示控制模塊各寄存器；接著設置相應的通道；在顯示醴備初始化彳，顯存中的像素值通過的傳送進入到顯示控制模塊的輸入緩沖器中；如果彩屏是位色，像素編碼值將被控制器直接輸出到顯示控制模塊的輸出引腳，否則像素編碼值則用來索引調(diào)色板中的顏色值，后者才被輸出到顯示控制模塊的輸出引腳：在控制模塊輸出的時序

25、信號的管理下，顯示數(shù)據(jù)以一定的幀頻刷新到顯示屏上。這樣，顯示驅(qū)動利用的：作原理，把像素值還原成圖像，實現(xiàn)了顯示圖像的功能。此外當控制器不支持調(diào)色板功能時，圖像編碼的處理在應用層（實際是層）實現(xiàn)圖像編碼到圖像數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，此時顯示內(nèi)存中存放的全是色彩數(shù)據(jù)（），而不是編碼數(shù)據(jù)。顯示驅(qū)動的這種設計，把顯示硬件抽象成一個顯示內(nèi)存。顯示圖像時，應用層不需了解硬件的細仃，而只要通過映射顯示內(nèi)存到應層空問，把圖像像素值寫到顯示內(nèi)存，就可實現(xiàn)顯示圖像功能。從應用層的角度看，這種設計大大降低了應用釋序的開發(fā)難度。下幽是硬件的傳輸通道支持和調(diào)色板功能的彩色顯示驅(qū)動的系統(tǒng)示意圖?？刂颇K圖真彩色顯示驅(qū)動的系統(tǒng)示意圖顯

26、示驅(qū)動在實現(xiàn)形式上：初始化顯示設備并提供函數(shù)接口來根據(jù)需要米修改顯示方案；而在實現(xiàn)的過程中，都是圍繞著下面?zhèn)€對象來進行操作：提供合適的時序信號；接收圖像編碼，輸出圖像數(shù)據(jù)。詳細說明這些方面，有利于進一步了解顯示驅(qū)動的原理。初始化并維護顯示方案：根據(jù)顯示屏的特性，驅(qū)動要瑟置外毆來支持一種顯示方案，實現(xiàn)單一的顯示幽形功能。這個設置過程包括每行的、每列的像素數(shù)目數(shù)、掃描頻率、色深（一個像素用幾位表示）、顯存大小、調(diào)色板信息、以及此顯示驅(qū)動芯片支持的設備選項（比如是否支持便件加速）。在驅(qū)動的初始化中毆置顯示方案。此外，針對應用層的不同要求，驅(qū)動需要能更改顯示方案。岡此，驅(qū)動還要提供函數(shù)接口，供應川層用

27、來改變顯示方案。，提供合適的時序信號：以外部提供的時鐘信號為基礎，驅(qū)動程序配置顯示驅(qū)動芯片（模塊）的寄存器，提供合適的時序。據(jù)前面液晶顯示屏的驅(qū)動技術可知，一般應為如下幾個：移位信號、行同步、幀同步、偏轉(zhuǎn)信號。其中行同步信號是連接到行掃描端，它是確保行掃揣作常，它的寬度常等于幾個像素時鐘的值；同理，幀同步的寬度是幾個行時鐘的值。但在上面這些信號中，真正被需要的信號是由選用的顯示屏決定的。不同的顯示屏集成功能模塊的程度不同，對信號的輸入也因之不同。如的彩屏內(nèi)自構建了許多時序?qū)崿F(xiàn)模塊，而只要求外界提供的時序信號為：主時鐘（）、行同步（）、幀同步（）。接收圖像編碼，輸出圖像數(shù)據(jù)：它主要是分配顯示內(nèi)存

28、，用來存儲接收到圖像編碼，分配調(diào)色板內(nèi)存，轉(zhuǎn)換幽像編碼成真正的圖像數(shù)據(jù)，設置數(shù)據(jù)傳輸通道。分配顯示內(nèi)存：驅(qū)動程序先根據(jù)選用的顯示屏支持的一行的像素點數(shù)、。一列的點數(shù)利位色的值。求出它們的乘積，這個乘積就是要分配的顯示內(nèi)存大小，接著驅(qū)動程序分配顯示內(nèi)存，用來存放圖像像素值。分配調(diào)色板內(nèi)存：目前，一般驅(qū)動彩屏的調(diào)色板是單元，每單元長度通常為字肖。而單色屏是單元，每單元為字節(jié)。根據(jù)選用屏的特性，計算出系統(tǒng)調(diào)色板所需的長度，分配調(diào)色板內(nèi)存。根據(jù)需要，轉(zhuǎn)換圖像編碼成真正的圖像數(shù)據(jù)：因為應用層寫入顯示內(nèi)存的圖像編碼，可能是偽彩，據(jù)第二章的分析知道，此時要用調(diào)色板，把圖像編碼作為索引去取調(diào)色板相應單元中的數(shù)

29、據(jù)，此數(shù)據(jù)（）真正代表顏色值。不同的顯示硬件傳送圖像編碼時，使用的通道不同?，F(xiàn)在高端的嵌入式設備的彩屏常采用，因其數(shù)據(jù)量大，速度要求高。針對這個特點，當前高端的嵌入式處理器中普遍集成了兒個專用的傳輸模塊。如，它集成了個，但當驅(qū)動單顯示屏時，它只使一個。這種專用的：【作方式是：驅(qū)動中只要配置寄存器。當控制器使能后，自動向申請釋放總線控制權，它不需驅(qū)動程序的進一步管理。驅(qū)動中配置姒寄存器時，主要包括數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑吹刂泛偷蛏屣@存：作方式。其中，單要負責傳輸幽像數(shù)據(jù)和調(diào)色板數(shù)據(jù)。當要使用調(diào)色板時，它被設置成調(diào)色板二作模式和獲得調(diào)色板數(shù)據(jù)地址；接著，單將被設置成顯存上作模式和圖像數(shù)據(jù)地址，實現(xiàn)傳送圖像數(shù)

30、據(jù)功能。這種專用的優(yōu)點是工作狀態(tài)是同步于控制器的作狀態(tài)。既實現(xiàn)了傳輸數(shù)據(jù)功能，又減少了驅(qū)動程序的管理：一作。在驅(qū)動實現(xiàn)了顯示圖像的功能后。應用程序可通過操作系統(tǒng)提供的接口把到像編碼寫到顯示內(nèi)存，顯示驅(qū)動將管理外設把圖像顯示到。其實，通常復雜的圖形用戶界面（）是通過圖形驅(qū)動引擎（）來調(diào)用操作系統(tǒng)提供的接口，實現(xiàn)畫點、畫線函數(shù)等州。東南大學碩十論文第二章軟硬件平臺簡介硬件開發(fā)平刨垌年月日，英特爾公司正式推出了基于英特爾一技術的新型處理器。內(nèi)核是和架構結構兼容的微處理器。它集成了多種微結構的特點，內(nèi)置調(diào)試接口、存儲器控制器、實時時鐘及系統(tǒng)時鐘、通用及紅外串行、藍牙接口、接口、擴展接口、控制器、電源管

31、理模塊等等。其主要針對一代高性能的市場，支持視頻流、無線互聯(lián)網(wǎng)存取以及其他前沿領先技術而毆計。系列的：、等。其中、的應用主要是針對網(wǎng)絡存儲和網(wǎng)絡計算，它們沒有自建控制器，不常被用在帶顯示功能的掌上設備中。而、都內(nèi)建了顯示控制模塊，且控制器的架構和特點基本相似。本課題最終實現(xiàn)的硬件平臺是基于處理器為核心、顯示功能的實現(xiàn)采用了彩屏的掌上電腦系統(tǒng)。由前面說明的原因可知：在基于利上顯示驅(qū)動的實現(xiàn)方案，對其余的處理器的使用和驅(qū)動的開發(fā)也可提供不錯的參考價值。本文的硬件平臺的框架如下圖：東南大學碩論文圖，】硬件系統(tǒng)框架示意圖軟件平臺嵌入式是從“衍變而來的嵌入式操作系統(tǒng)。將作為一個嵌入式操作系統(tǒng)具有許多的優(yōu)

32、點：自由軟件可以有效降低開發(fā)成本模塊化可裁減特性非常適合嵌入式系統(tǒng)的要求，系統(tǒng)完全啟動只需要小到字竹不到的目標代碼，完全可以把“內(nèi)核和文件系統(tǒng)放在一張軟盤上。一系統(tǒng)穩(wěn)定，功能強大，支持多種硬件平臺。它可以非常穩(wěn)定地運行在許多種體系結構的處理器上。最新的內(nèi)核支持、“、唧（）、，、）等微處理器體系結構。文檔完善，支持渠道眾多。強大的網(wǎng)絡功能，完全適用移動互連的嵌入式設備發(fā)展趨勢。下圖是嵌入式內(nèi)核的系統(tǒng)框架圖。圖嵌入式內(nèi)核的框架圖其中在驅(qū)動程序部分實現(xiàn)了顯示驅(qū)動的部分操作，對具體的屏的支持需要驅(qū)動開發(fā)人員修改來實現(xiàn)。本課題使用的是運行在體系上的嵌入式，該內(nèi)核已經(jīng)被成功移植到兼容體系的處理器上（本課題

33、的前期：作）。軟件開發(fā)環(huán)境絕人多數(shù)的軟件開發(fā)都是以本機方式進行開發(fā)、調(diào)試，本機運行的，但是這種方式通常不適臺于嵌入式系統(tǒng)的軟什開發(fā)。因為對于嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)，沒有足夠的資源在本機（即板子上系統(tǒng)）運行開發(fā)：具和調(diào)試：具。通常的嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)采用一種交叉編譯瀾試的方式。交叉編譯調(diào)試環(huán)境建立在宿主機（即一臺機）上的。開發(fā)時使用宿主機上的交義編譯工具鏈（包括編澤、匯編及連接工具）來生成目標板上運行的二進制的代碼，然后把可執(zhí)行文件下載到目標機上運行。圖調(diào)試環(huán)境本課題采閂了裝有操作系統(tǒng)的主機作為宿主機，并安裝了交叉編譯工具鏈卜，該：具可以從唧：下載，也可以自行下載源代碼編譯得到。本課題中的調(diào)試采用了

34、插樁的調(diào)試方法，開發(fā)板和宿主機通過串口方式進行通信。此外，本課題采用的（引導裝載程序）是，它是朗訊開發(fā)的一款多功能。它的作用是把編譯好的內(nèi)核鏡像寫入開發(fā)板中的中，并完成啟動時加載和引導內(nèi)核的功能。第三章基于的顯示功能的硬件實現(xiàn)處理器介紹整合的功能極為強大，可支持結構、雖多容量的內(nèi)存或閃存，采用、位寬度總線連接；支持雙結構的、控制器和，存儲膏控制器；支持音頻、藍牙和紅外接口：整合顯示控制器，可支持、位色彩顯示等等。為了省電，可凋整：二作頻率在、。它的芯片結構如下圖：圖芯片結構圖從上圖我們看到內(nèi)構了，對于支持暾入式屏，它有著方便使用、功能強大等優(yōu)點。的控制器的特點和使用控制器的特點的芯片內(nèi)部集成了

35、控制器，它支持單色、被動、主動液晶屏；支持、或值共四種像素深度的數(shù)據(jù)；它內(nèi)部構建了一個單元位寬的惆色板，當從顯示內(nèi)存取來的編碼數(shù)據(jù)是偽彩時，調(diào)色板會自動轉(zhuǎn)換它成真正表示顏色的像素數(shù)據(jù)；此外它還內(nèi)建了一個幀速率控制（抖動邏輯）電路，它使用一種空基和時基算法促使每一個象素以不同的速率在每一幀上關斷，形成不同的灰度感。整個控制器的結構示意如下圖：東南大學碩士淪文圖控制器的結構示意圖該控制器有非常靈活的特性，可以進行編程控制相應的寄存器值，以適應不同的顯示板，它支持下面四種顯示類型：無源彩色模式有源彩色模式無源黑白模式雙屏顯示模式在州的抖動邏輯單元的作用下，總共可支持種彩色支持高達種彩色；可支持級灰度

36、：可支持無源彩色。對下可支持的屏的火小，控制器支持高達×的顯示屏。它的特點還包括它集東南大學碩士論文成了取通道控制器?？刂破鞯囊粋€通道用丁單屏顯示，戲屏顯示則用上個通道。硬件調(diào)色板的作用是：當從顯示內(nèi)存（）中取來的圖像數(shù)據(jù)的像素深度小于選用的所支持的像素深度時?？刂破鲗阉闹涤米魉饕?，去選中調(diào)色板中對應的顏色數(shù)據(jù)值，后者才被輸出到屏用來顯示。針對單色屏，調(diào)色扳輸出的像素數(shù)據(jù)為位寬，而彩屏，潤色板輸出的寬度為位寬。來自顯示內(nèi)存的象素編碼數(shù)據(jù)（位）尋撲黑向調(diào)色板的頂部單元；位象素編碼數(shù)據(jù)可訪問調(diào)色板中的單元的任意一個。在無源彩色位象素模式，彩色象素數(shù)據(jù)旁路掉彩色凋色板并且直接送到的抖動

37、邏輯電路。在有源彩色位象素模式，彩象素數(shù)據(jù)僅旁路掉彩色調(diào)色板，而且旁路掉的抖動邏輯電路，并直接送到的數(shù)據(jù)管腳。當我們根據(jù)需要選定了，這的類型就決定了控制器的輸出引腳被編程為何、位或位的方式中的一種。對于位的彩色顯示器，控制器也只能被編程為位的輸出引腳，前面己說明，這是因為像素數(shù)據(jù)為位時，計算機容易處理，此時常把屏的、引腳接地?？刂破饕仓С诸愋偷摹４藭r，控制器數(shù)據(jù)行被分成兩組，一組驅(qū)動上半屏，另一組驅(qū)動下半屏?？刂破鞯妮敵鲂盘枺骸浚何粩?shù)據(jù)線，用于位和位顯示模式，同時也是位方式的低位；】：當采用的液晶模塊是位可方式時，構成數(shù)據(jù)線的高位；：點時鐘（），用于把每一點的數(shù)據(jù)送入移位寄存器；：行時鐘（），

38、用丁指示一行數(shù)據(jù)由移位寄存器到顯示驅(qū)動芯片傳輸完畢，使得行指針加。在位可方式下，就是水平同步信號：幀時鐘（），用于指示一幀圖像的開始，同時把行指針置于顯示屏的第一行。在位可方式下，就是垂直同步信號；：工作在叩方式時，輸出允許信號，用于指示顯示驅(qū)動芯片（也可能是顯示屏）把數(shù)據(jù)信號鎖存起來；在方式時，指示行，列驅(qū)動信號的極性反轉(zhuǎn)，保護屏免受損害。控制器的使用為了實現(xiàn)傳送數(shù)據(jù)和輸出時序信號給，必須先理解控制器的使州。它的使用主要是對：控制寄存器配置和通道配置兩部分。在了解如何設置它們前，我們有必要知道對各寄存器的設置要遵守一定的順序，即必須最后設置，接著才能置的域為。一控制寄存器配置控制寄存器具有一

39、個狀態(tài)寄存器和四個控制寄存器。是主要用來指示中斷的產(chǎn)生。如其中的，當它為，表明控制器己被“使不能”且當前一幀圖像數(shù)據(jù)已傳輸完，硬件產(chǎn)生了中斷。產(chǎn)生的中斷可通過（）域米屏蔽。顯示驅(qū)動對的使用常只用）域，它被來幫助實現(xiàn)修改顯示方案的操作，當驅(qū)動在使不能控制器后，只有在它被硬件設置位，驅(qū)動才可修改：東南大學碩士論文控制器的各寄存器的值。的配置：由于采用的屏是可型，故這個寄存器中主要設置三個域，其余可為零，具體見下表表中部分的於的意義：，【，”（）】，【，”什，【，”】”一，【，”什】，【什】，”一陀，：¨：（一），（）熄，“（）：決定屏所支持的每像素用多少表示，即像素深度。當選用的屏支持位

40、色時，這個域要被設置為。：決定在下降還是上升沿采樣數(shù)據(jù)。本實現(xiàn)采用上升沿，故設置為。：設置點頻率分頻值。這個值由以的式子計算得出：！璺旦蘭！蘭：堂璺曼蘭塑竺三：生！叢蘭：！堅！璺！盟二！其中，）是由選用的屏的點頻率決定如本實現(xiàn)中的彩屏的點頻允許的范圍為。而的意義是：在高檔的掌上設備中，人們可通過設置寄存器的值（包括）來實現(xiàn)降低處理器的：作頻率，達到省電的目的。的取值范圍在（。）中的說明如下表：表，中域的意義【：】一，一一一一一”一陀、，通過上面的說明，我們可以看出，是相對俐定的，會變化的參數(shù)是。因此，當“系統(tǒng)的省電管理軟件部分改變了的值，為了仍能正確顯示，要求顯示驅(qū)動中的值也要相應的作改變。這個域被設值是在獲得的值后，通過計算來實現(xiàn)的，而不象別的時序參數(shù)，它們是只與有關，可直接設置。和的配置：供給合適的的行、列時序，是分別由和寄存器負責。盯顯示屏的顯示是通過逐行掃揣完成的：顯示時首先從第一行開始掃描，從左至右逐點掃描，當一行結束后，需要折回行的左邊開始第二行的掃描，同理，當一幀的內(nèi)容掃描完成后，需要折回到幀開頭開始下一幀掃描，這樣，不論是行折回還是幀折回，都在類型的屏的掃描時序中占川了時間。仟也