S3C2440A驅(qū)動RGB TFT液晶屏的研究

5 Linux下驅(qū)動程序軟件設(shè)計
5.1 幀緩沖設(shè)備
幀緩沖為Linux 2.2.XX以上版本內(nèi)核中的一種驅(qū)動程序接口。該接口采用mmap系統(tǒng)調(diào)用，將顯示設(shè)備抽象為幀緩沖區(qū)，允許上層應(yīng)用程序在圖形模式下直接對顯示緩沖區(qū)進(jìn)行讀寫和I/O控制操作。幀緩沖設(shè)備屬于字符設(shè)備，采用“文件層-驅(qū)動層”的接口方式。

5.2 LCD驅(qū)動設(shè)計
TFT LCD驅(qū)動程序設(shè)計的主要工作包括：初始化S3C2440A 的LCD控制器LCDCON1～5，通過寫寄存器設(shè)置顯示模式和顏色數(shù)，然后分配LCD顯示緩沖區(qū)。根據(jù)TMT035DNAFWU1接口時序及顯示要求，屏幕顯示分辨率Horizontal display size=320，Vertical display size=240，VCLK=6.4 MHz，而HCLK=133 MHz，故CLKVAL=9。緩沖區(qū)大小為：點陣行數(shù)×點陣列數(shù)×用于表示一個像素的比特數(shù)/8。緩沖區(qū)通常分配在大容量的片外SDRAM 中，起始地址保存在LCD控制寄存器中，需要分配的顯示緩沖區(qū)為150 kB。最后是初始化一個fb_info結(jié)構(gòu)，填充其中的成員變量，并調(diào)用fbmem.C里的register_framebuffer(struct fb_info *fb info)將fb_info登記入內(nèi)核。

5.3 RGB接口顯示參數(shù)調(diào)整
S3C2440A 的LCD 控制寄存器主要有：LCDCON1～5。LCDCON1可以對LCD的類型、數(shù)據(jù)位數(shù)、是否需要VDEN輸出及DCLK進(jìn)行設(shè)置;LCDCON2主要對VBPD、VFPD、VSPW進(jìn)行設(shè)置;LCDCON3及LCDCON4對HBPD、HFPD、HSPW 進(jìn)行設(shè)置;LCDCON5可以對DCLK、HSYNC、VSYNC 的極性做設(shè)置。圖4為RGB接口顯示工作原理示意圖，各個參數(shù)在實際顯示中的作用效果見圖4所示。

圖4 RGB接口顯示工作原理
圖4中，最終顯示區(qū)域(DISPLAY AREA)是由像素時鐘信號(DCLK)、行同步信號(HSYNC)、幀同步信號(VSYNc)、數(shù)據(jù)使能信號(VDEN/ENABLE)共同作用的結(jié)果，其大小及位置由各參數(shù)實際配置來確定，其中HSPW、HBPD及HFPD確定顯示區(qū)域的行有效數(shù)據(jù)信息，VSPW、VBPD和VFPD確定顯示區(qū)域中幀有效數(shù)據(jù)信息。
基于Linux下驅(qū)動顯示程序，以下為調(diào)試成功的部分源代碼：
/******s3c2440fb.c******/
#define H_SW 35;
#define H_FP 15;
#define H_BP 30;
#define V_SW 5;
#define V_FP 5;
#define V_BP 10;
……
static struct s3c2440fb_mach_info xxx_stn_info __initdata={
pixclock:PIXEL_CLOC, hpp: PIXEL_BPP,
xres:H_RESOLUTION, yres: V_RESOLUTION,
hsync_len: H_SW, vsync_len : V_SW,
left_margin: H_BP, upper_margin:V_BP,
right_margin:H_FP, lower_margin:V_FP,
sync:0, cmap_static:1,
reg:{
lcdcon1: LCD1_BPP_16T | LCD1_PNR_TFT | LCD1_CLKVAL(12),
lcdcon2: LCD2_VBPD(V_BP) | LCD2_VFPD(V_FP) | LCD2_VSPW(V_SW),
lcdcon3: LCD3_HBPD(H_BP) | LCD3_HFPD(H_FP),
lcdcon4: LCD4_HSPW(H_SW),
lcdcon5: LCD5_FRM565 | LCD5_INVVLINE | LCD5_INVVFRAME | LCD5_HWSWP | LCD5_PWREN,
},
};
在實際的驅(qū)動程序編寫過程中，不同的TFTLCD模組的參數(shù)會有所不同，因此需要根據(jù)實際數(shù)據(jù)的有效位置進(jìn)行相關(guān)的參數(shù)調(diào)整。圖5為RGB接口參數(shù)配置調(diào)整前后的系統(tǒng)顯示對比效果圖。如果軟件初始化設(shè)置中，未能正確地分配HSPW、HBPD和HFPD，行有效數(shù)據(jù)的位置會發(fā)生相應(yīng)的錯位，表現(xiàn)在實際顯示中為顯示圖像的整體左右偏移，如圖5(a)所示，液晶顯示器顯示畫面向左偏移。同理，未能正確地配置VSPW、VBPD和VFPD，幀數(shù)據(jù)中有效數(shù)據(jù)的位置會發(fā)生相應(yīng)的錯位，表現(xiàn)在實際顯示中為顯示圖像的上下偏移。

5.4 觸摸屏驅(qū)動設(shè)計
設(shè)置觸摸屏接口為等待中斷模式(INT_TC中斷)，如果中斷發(fā)生，立即激活相應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換模式一般選擇分離的X/Y軸坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模式或者自動(連續(xù)的)X/Y軸坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模式來獲取觸摸點的X/Y坐標(biāo)。在得到觸摸點的X/Y軸坐標(biāo)值后，返回到等待中斷模式。觸摸屏的驅(qū)動流程如圖6。

圖6 觸摸屏控制流程圖
觸摸屏設(shè)備在Linux系統(tǒng)中也被定義為一個字符設(shè)備，需要對觸摸屏設(shè)備驅(qū)動程序中的全局變量struct TS_DEV進(jìn)行設(shè)置，該變量用來保存觸摸屏的相關(guān)參數(shù)：等待處理的消息隊列、當(dāng)前采樣數(shù)據(jù)、上一次采樣數(shù)據(jù)等信息，變量定義如下：
typedef struct{
unsigned int penStatus;
/* PEN_UP，PEN_DOWN，PEN_SAMPLE */
TS_RET buf[MAX_TS_BUF];
/*環(huán)形緩沖區(qū)*/
unsigned int head,tail;
/* 環(huán)形緩沖區(qū)的頭、尾 */
wait_queue_head_t wq;
spinlock_t lock;
}TS_DEV ;
根據(jù)觸摸屏對應(yīng)TFT LCD的分辨率大小，對環(huán)形緩沖區(qū)的大小進(jìn)行初始化配置。

6 結(jié)論
分析了RGB接口的TFT LCD模組接口工作時序，以ARM920T內(nèi)核的S3C2440A處理器為核心，加外圍電路構(gòu)建了相應(yīng)的驅(qū)動電路，完成Linux顯示驅(qū)動程序開發(fā)，實現(xiàn)了系統(tǒng)清晰穩(wěn)定的顯示。帶觸摸屏的TFT LCD模組驅(qū)動電路設(shè)計及顯示效果調(diào)節(jié)方法為各種手持?jǐn)?shù)碼電子產(chǎn)品、導(dǎo)航儀等嵌入式系統(tǒng)設(shè)計提供了一套完整的解決方案。