S3C2410 LCD 驅動程式移植及GUI程式編寫

S3C2410 LCD 驅動程式移植及GUI程式編寫

1. 為了不讓大家覺枯燥，讓朋友們更好的了解，我以一個執行個體來叙述 S3C2410 下一個驅動程式的編寫（本文的初始化源碼以華恒公司提供的 s3c2410fb.c 為基礎）及簡單的 GUI程式的編寫。

2. 拿到一塊 LCD，首先要将 LCD的各個控制線與 S3C2410 的 LCD控制信号相接，當然，電源也一定要接入了，否則不亮可别找我。另外需要注意以下幾點：

1） 背光：對于大部分的彩色 LCD一定要接背光，我們才能看到屏上的内容；

2） 控制信号：不同的 LCD 廠商對于控制信号有不同的叫法，S3C2410 晶片手冊也給出了一個信号的多個名稱（圖一），這就要看你們硬體工程師的功底了，

圖一 S3C2410 手冊上給出的控制信号的名稱及解釋

   這裡我做一個簡單的介紹：  

VFRAME：LCD 控制器和 LCD 驅動器之間的幀同步信号。該信号告訴 LCD屏的新的一幀開始了。LCD 控制器在一個完整幀顯示完成後立即插入一個VFRAME 信号，開始新一幀的顯示；  

VLINE：LCD控制器和 LCD驅動器之間的線同步脈沖信号，該信号用于 LCD驅動器将水準線（行）移位寄存器的内容傳送給 LCD 屏顯示。LCD 控制器在整個水準線（整行）資料移入 LCD驅動器後，插入一個 VLINE 信号； 

VCLK：LCD控制器和 LCD驅動器之間的像素時鐘信号，由 LCD控制器送出的資料在 VCLK的上升沿處送出，在 VCLK的下降沿處被 LCD驅動器采樣； 

VM：LCD驅動器的 AC 信号。VM 信号被 LCD驅動器用于改變行和列的電壓極性，進而控制像素點的顯示或熄滅。VM 信号可以與每個幀同步，也可以與可變數量的 VLINE 信号同步。

3） 資料線：也就是我們說的 RGB 信号線，S3C2410 晶片手冊上都有詳細的說明，由于篇幅關系，在此不一一摘錄，不過需要與硬體工程是配合的是他采用了哪種接線方法，24 位 16 位或其它。對于 16 位 TFT 屏又有兩種方式，在寫驅動前你要清楚是 5：6：5還是 5：5：5：I，這些與驅動的編寫都有關系

4） 要注意一下 LCD 的電源電壓，對于手持裝置來說一般都為 5V 或 3.3V，或同時支援 5V和 3.3V，如果 LCD的需要的電源電壓是 5V，那就要注意了，S3C2410 的邏輯輸出電壓隻有 3.3V，此時一定要讓你們的硬體工程師幫忙把 S3C2410 的邏輯輸出電壓提高到 5V，否則你可能能将屏點亮，但顯示的圖像要等到太陽從西邊出來的那一天才能正常，呵呵，我可吃過苦頭的哦！

5） 3.3V邏輯電壓轉變成 5V邏輯電壓電路圖（此圖由華恒公司提供）

6） 最後還有一個問題，有些 LCD 屏還需要一顆伴侶晶片，就是 S3C2410 手冊中的那顆 LPC3600。這可能在 LCD 的手冊中都有論述吧，我沒有遇到過這樣的屏，是以也不是很清楚。那麼是不是所有的屏與 S3C2410相接都需要那個讨厭的家夥呢？這是好多人（包括我）在最開始都會有的疑問，不過現在的大部分 LCD 屏應該都不需要這個讨厭的家夥了，屏的控制信号直接與 S3C2410 的控制信号相接就可以了，至少我還沒有遇到過。

7） 還得提醒大家一下，S3C2410到 LCD屏的連線千萬千萬别超過 0.5 米，否則會給你帶來麻煩，我也是吃過苦頭的，LCD屏上面的部分顯示任何資訊都是正确的，而隻有屏的底部會有時正确有時錯誤，折騰了好一陣，才知道是連線太長的緣故！

3. 好了，在硬體工程師的幫助下，硬體接好了，那就該我們做軟體的幹活了，編寫驅動吧

1） 讓我們首先看一下 RGB資料結構的定義

在 s3c2410fb.c 中找到如下資訊

static struct s3c2410fb_rgb xxx_tft_rgb_16 = {

    red: {offset:11, length:5,},

    green: {offset:5, length:6,},

    blue: {offset:0, length:5,},

    transp: {offset:0, length:0,},

}; 

這是對 16 位色的 RGB 顔色進行定義，R：G：B：I = 5：6：5：0，即我們常說的565 顯示方式。呵呵，為了讓有些朋友更好的了解，我多羅嗦幾句，我們随便寫一個 16 位資料的顔色資料（為了分析的友善，我把它寫成二進制）

RGB = 10101101 10111001

根據上面的結構定義我們來分析一下 RGB 各是多少（因為沒有透明色，我們不去分析）

a) blue: {offset: 0,   length: 5} 偏移量為 0，長度為 5，我們從那個 RGB 中提取出來便是“11001”

b) green:{offset: 5,   length: 6} 偏移量為 5，長度為 6，我們從那個 RGB 中提取出來便是 101 101

c) red: {offset: 11, length: 5 } 偏移量為 11，長度為 5，我們從那個 RGB 中提取出來便是 10101

d) 我們得到了一個 RGB 值為 13：45：200，就是這個顔色

e) 那麼反過來，有了 RGB的值我們該如何，因為 RGB 的有效位數都不足一個位元組（8 位），那我們隻能忍痛割愛了，舍棄掉低位資料，代碼如下

r=(rDat&0xF8);

g=(gDat&0xFC);

b=(bDat&0xF8);

hight=r|(g>>5);

low=(g<<3)|(b>>3);

color=(hight<<8)|low;

記住，這段代碼在 GUI 程式中是有用的

2） 對于 8 位色（256 色）的資料結構定義

static struct s3c2410fb_rgb rgb_8 = {

    red: {offset:0, length:4,},

    green: {offset:0, length:4,},

    blue: {offset:0, length:4,},

    transp: {offset:0, length:0,},

}; 

這是原程式中給出的定義，我感覺有些錯誤，我認為應該為 R：G：B = 3：3：2

   static struct s3c2410fb_rgb rgb_8 = {

    red: {offset:5, length:3,},

    green: {offset:2, length:3,},

    blue: {offset:0, length:2,},

    transp: {offset:0, length:0,},

}; 

因為沒有親自去調試，是以沒有什麼發言權，希望做過這方面的朋友給我一個答案。

3） 對于 CSTN 屏，一般都能達到 12 位色（4096 色）的，S3C2410 這顆晶片也是支援的，但是在軟體方面要做的工作比較大，因為從原有的代碼，我們找不到任何 12位色顯示的迹象，另外 Linux 本身好像也不支援 12 位色的，如果你要作的事情比較簡單，那你就自己寫代碼吧。我在此給出 12位色的資料結構定義

static struct s3c2410fb_rgb xxx_stn_rgb_12 = {

    red: {offset:8, length:4,},

    green: {offset:4, length:4,},

    blue: {offset:0, length:4,},

    transp: {offset:0, length:0,},

}; 

但是要完成 12 位色 CSTN 屏驅動程式的編寫還有一些工作要做，稍後我會适當的向大家介紹。

4） 接着看下面的代碼，其中要修改的部分已經用綠色标出，下面分别進行介紹。

a) 顔色位數

bpp：16

如果你的 LCD 屏是 TFT 的，那一般都可以達到 16 位色或 24 位色，這也要看硬體怎麼連接配接了，根據情況進行設定即可；

如果你的 LCD屏是 CSTN的，按照正常 LCD手冊的介紹，一般都可以支援到8 位色（256色），而實際的 CSTN屏的顯示效果都可以達到 12 位色（4096色），那可有很大的差別的，如果你要選擇便宜的屏又要豐富的顔色，那就費點勁，完成 12 位色的驅動。

b) LCD屏的寬度和高度

xres: 240

yres: 320

     這個就不用多說了，你的屏的分辨率是多少就設定成多少呗。

c) 寄存器的設定，這些也不困難。下面就讓我們一起一口一口的将 S3C2410 的LCD寄存器統統吃掉！   首先介紹一下我這塊屏，這是日立的一塊 TFT 屏，大小為 640X240，可以支援到 16位色。   與驅動有關的一張表

圖二 LCD屏資料

有了這些資訊，讓我們看一下 LCD寄存器的設定。

LCD控制器1

LINECNT －－－ 這是一個隻讀的資料，我們當然沒有必要理它  

CLKVAL    －－－ 這可是一個很有用的參數，其實沒必要管它後面的計算，我們可以通過實際的測試來得出一個有效的值，對于320x240 的屏一般設定為 7 就可以了，而對于 640x480 的屏，該值可以小一點。對于後面的計算公式及注釋(STN: CLKVAL >= 2，TFT: CLKVAL >= 0),我不知道該如何去了解，因為在實際的應用中我點了一塊 640X240 的CSTN 屏，當我的 CLKVAL = 1 時才達到了一個最佳的效果，這似乎與說明書相違背，我也解釋不清為什麼？！  

PNRMODE －－－ 這個應該不用多做解釋，大家一看都明白了，對于 TFT 屏，隻能設定成 11,而對于 CSTN 屏，可能需要根據實際屏的資訊去設定，我遇到的屏都設定成 10，即 8bit 單掃描模式。對于4bit單掃描、4bit 雙掃描、8bit 單掃描的說明在 s3c2410 的手冊中有詳細的介紹，大家可以去參考一下。  

BPPMODE   －－－ 這個參數更不用多說了吧，就是設定屏的顔色位數喽。  

這些參數的設定都很簡單，我給出我這塊屏的定義：

lcdcon1: LCD1_BPP_16T | LCD1_PNR_TFT | LCD1_CLKVAL(1),

同時，我也給出一塊 CSTN 屏的寄存器參數資訊

lcdcon1: LCD1_BPP_12S | LCD1_PNR_8S | LCD1_CLKVAL(9),

   LCD控制器2

對于 TFT 屏必須要填，至于什麼意思怎麼翻譯，相信大家都比我的水準強，自己翻譯吧。我隻說明從 LCD中如何将這個值“扣”出來。

很容易，看一下圖二 LCD屏資料，對比一下得出如下資訊： 

LCD2_VBPD:

Vertical back porch 典型值為 7  

LCD2_VFPD：

Vertical front porch 典型值為 4  

LCD2_VSPW：

Vsync Valid width 典型值為 2  

關于 LINEVAL 在程式的後面将會提到，此處不必理會。  

經過分析，我們知道了如何設定 LCD2：

lcdcon2: LCD2_VBPD(7) | LCD2_VFPD(4) | LCD2_VSPW(2),

對于 STN（CSTN）屏，這個寄存器的設定最簡單，将 VBPD、VFPD、VSPW 都設定成 Zero 就可以了。即

lcdcon2: LCD2_VBPD(0) | LCD2_VFPD(0) | LCD2_VSPW(0),

LCD控制器3

對于 TFT 屏，很容易将 HBPD 和 HFPD 找出來，如下 

LCD3_HBPD:

Horizontal back porch 典型值為 37  

LCD3_HFBD:

Horizontal back porch 典型值為 32  

對于 HOZVAL 同樣會在後面提到，此處暫時不管  

經過分析，我們知道了如何設定 LCD3：

lcdcon3: LCD3_HBPD(37) | LCD3_HFPD(32) ,

對于（STN）CSTN屏，我沒有很好的了解 WDLY 和 LINEBLANK 的真正涵義，通過改變這兩個參數的值，我也沒有得到特别明顯的差異，我一般設定為：

lcdcon3: LCD3_WDLY_16 | 0x10 ,

LCD控制器4

   對于 TFT 屏，需要設定 HSPW 的值，這個在 LCD 手冊上也很容易得到

LCD4_HSPW：

Hsync Valid width 典型值為 5  

至于 MVAL，我不知道是什麼意思，有什麼作用，我從來不動它，隻取它最初的那個值 13  

經過分析，我們知道了如何設定 LCD4：

lcdcon4: LCD4_HSPW(5) | LCD4_MVAL(13) ,

對于 STN（CSTN）屏，像 WDLY 一樣，我通常不改變，因為改變了沒有發現有什麼作用，這是我驅動中的代碼，好幾塊屏都一樣的：

lcdcon4: LCD4_WLH(0) | LCD4_MVAL(13) ,

   LCD控制器5

這個寄存器的看起來比較複雜，但是無外乎這幾類： 

隻讀資訊：VSTATUS和 HSTATUS

隻讀的東東，設定它也沒用，不必理會。  

TFT 屏的顔色資訊：BPP24BL、FRM565

TFT 屏的顔色資訊，這個我們在 LCD的硬體連接配接時已經提到了，根據具體的接線方式，設定資訊。  

控制信号的極性

TFT/STN 屏控制信号的極性：INVVCLK、INVVLINE、INVVFRAME、INVVD、INVPWREN、PWREN

TFT 屏特有的控制信号的極性：INVVDEN、INVLEND、ENLEND

這些資訊主要是使S3C2410的信号輸出極性與LCD屏的輸入極性的問題，需要根據具體的硬體進行設定，較為常見的是vline/hsync 、VFRAME/VSYNC脈沖的極性。  

顔色資訊的位元組交換控制位：BSWP、HWSWP

這兩位用來控制位元組交換和半字交換，主要用來大小頭的問題，如果輸出到屏上的漢字左右互換了，或者輸出到屏上的圖花屏了，可以更改這個選項。具體涵義在 S3C2410晶片手冊上有詳細的說明。  

我的這塊 TFT 的資訊設定如下：

lcdcon5: LCD5_FRM565 | LCD5_HWSWP | LCD5_PWREN ,

一塊 CSTN屏的資訊

lcdcon5: LCD5_BSWP | LCD5_PWREN ,

FrameBuffer 起始寄存器 1

z

這個寄存器的設定沒有必要去修改（TFT/STN），都使用預設的代碼即可：

FrameBuffer 起始寄存器 2 和 FrameBuffer 起始寄存器 3

這兩個寄存器的設定比較重要，在此我給出 12 位色 CSTN 屏和 16 位色TFT 的設定代碼：

   前面提到的 LINEVAL 和 HOZVAL 以源碼的形式給出，其中 CSTN 8 位色沒有經過測試。

RGB Loopup Table Register

   這三個寄存器的在驅動 256 色 CSTN 屏的時候需要使用，我在别的晶片上使用過，因為這顆晶片支援 12 位色，是以沒有去調試，我給

出兩組可能的值：

S3C44B0 上的

rREDLUT = 0xFCA86420;

rGREENLUT = 0xFCA86420;

rBLUELUT = 0xFFFFFA50;

Jupiter 上的

rREDLUT = 0xFEC85310

rGREENLUT = 0xFEC85310

rBLUELUT = 0xFB40

5） 好了，各個寄存器的設定完成了，最後在驅動 CSTN屏的時候需要提醒大家一句，CSTN的信号引腳中有一個叫VM/DISP的信号線，這個信号線的作用就是打開LCD的顯示開關，讓其進行顯示，它可以接到任何一個 GPIO 口上。S3C2410 中提供了一個 VM 信号，可以将 LCD的這個信号與 S3C2410 的 VM 信号相接即可，然後在驅動中一定要加上如下語句（藍色選中部分）：

否則你的 LCD可能沒有任何顯示哦（對于 TFT 屏不需要這個語句）

6） 關于 12 位色的 CSTN屏的驅動還需要做一些工作，我在這裡簡單介紹一下：

a) 首先要完成一個 fbcon-cfb12.c和 fbcon-cfb12.h 的編寫，這兩個檔案很簡單，在armLinux 中不是提供了 fbcon-cfb16.c 和 fbcon-cfb12.h 嗎？簡單修改一下就可以了；

b) 将 fbcon-cfb12.c 的編譯加入 Config.in 中（不會的話去 google 搜一下，或者看一下我的另一篇文章《JFFS2 在 HHARM2410 上的實作》，裡邊有一些說明），并定義一個 FBCON_HAS_CFB12 參數（模仿 FBCON_HAS_CFB16 呗）；

c) 另外，需要在 s3c2410fb.c 中的相應部分加上對 12位色的支援即可。呵，說起來簡單，但實際做起來可能會有一些問題，給大家一個竅門：在程式中找到#ifdef FBCON_HAS_CFB16 之類的代碼，簡單了解一下加上對 12 位色的支援；

d) 我隻給出函數 s3c2410fb_set_var中的改動，其他的應該都不是很困難，相信朋友們都能搞定。

e) 不要跟我要源碼哦，否則老闆會不高興哦 。

4. 驅動寫好了，重新 Make，下載下傳就可以了。如果一切順利，在 TFT 屏或 256 色的 CSTN屏上會有一個漂亮的小蜻蜓（應該是蜻蜓吧）出現。注意，并不是蜻蜓出現了就代表你的驅動 OK了，還要用 GUI 程式做進一步的測試，因為某一個或幾個參數雖然不正确，但是仍然能夠看到小蜻蜓的，但顯示圖形的時候就有問題了。另外，在驅動 CSTN到 12位色的時候，我們在屏上看不到小蜻蜓（我的 N塊 CSTN屏上都沒見到小蜻蜓），我想，可能是 armLinux 本身不支援 12 位色顯示，或者我們某些地方沒搞對的原因吧，但這不代表你的驅動有問題，用 GUI 程式寫 FrameBuffer，看看能否的到正确的結果。

5. GUI 程式的編寫

FrameBuffer 驅動寫好了，那麼怎麼去使用，怎麼在 LCD 上顯示圖像呢？這就是 GUI程式的任務了，其實要在 LCD 上顯示圖像，說白了就是把資料(包含顔色)寫到FrameBuffer 中對應的位置就可以了。如果你使用如 Microwinow、MiniGui、Qt 之類的GUI，則沒有必要關心 FrameBuffer與 LCD屏上的點如何進行映射了，但如果你在使用了 CSTN 屏，并且要顯示效果好的照片，選擇了 CSTN 的 12 位色(4096色 )，那你就要自己寫 GUI 程式了，因為好像 armLinux(Linux)本身都不支援 12 位色的，聽說 MiniGui支援 12 位色，但我在工作中的要求隻是顯示圖形而已，沒有去深入研究 MiniGui，是以自己寫了。

另外請朋友們見諒的是我不能給出全部的源代碼，因為我畢竟受雇于人，有些東東是可以 GPL 的，而有些東東暫時是不可以 GPL 的。

下面給出我的程式的部分代碼，希望對朋友們有所幫助。

1） 全局變量的定義：

定義幾個全局變量，用起來友善。

2） 初始化圖形顯示引擎，将 fb0與 GUI 的 buffer做個映射

   用mmap函數使使用者空間的一段位址關聯到裝置記憶體（FrameBuffer）上。無論何時，隻要程式在配置設定的位址範圍内進行讀取或者寫入，實際上就是對裝置的通路，使用 mmap 可以既快速又簡單地通路顯示卡的記憶體。對于象這樣的性能要求比較嚴格的應用來說，直接通路能給我們提供很大不同。   不過我曾将幫一個網友調試了一個 S3C44B0 上的 GUI 程式，在他的 GUI 中 mmap 函數總會出錯，因為沒有拿到他的硬體和驅動源碼，沒有分析出其中的原因，是以隻得用 write函數，直接向 fb0 寫入資料，奇怪的是隻寫入一部分資料好像都不起任何作用，隻得整屏資料寫入才搞定了。這可就比較痛苦了，不過好在他隻是寫入的黑白資料，資料量還不是很大，要是彩色的那可真的痛苦了 。  

   另外，我還想多啰嗦兩句，FrameBuffer的像素點與LCD屏上的像素點的對應關系 ，深入了解一下對程式的了解可能會更清楚一點。我們知道黑白（2 色）顔色用 0 和 1 就可以表示了，也就是 1 位資料就可以了，那 1 個位元組就可以表示 8 位資料，假如這個位元組是10101010，FrameBuffer 的偏移位址為 0，則在 LCD 屏上便會顯示出 4 個黑點，黑點中間會有 4 個白點出現（假如 1 是黑色）；對于 4 色則用 00、01、10、11 就可以表示出四種顔色，即用兩位資料可以表示一位資料，那同樣是 10101010，則對應于 LCD 屏上則顯示的

是顔色值為10，長度為4（8/2）的一條直線；同理，對于8位色（256色），則8位資料才能表示出一個點的顔色值，10101010在LCD屏上就隻能顯示為顔色值為10101010的點了。  

    有了上面的基礎我們就可以很好的了解這個語句了：

     screensize = vinfo.xres*vinfo.yres*vinfo.bits_per_pixel/8;

即FrameBuffer 的大小=LCD屏的寬度 * LCD屏的高度 * 每像素的位數 / 每位元組的位數

例如，一個320*240的黑白平，FrameBuffer的大小為

320 * 240 * 1 / 8 = 9600 （位元組）

而一個320 * 240的16位色LCD的 FrameBuffer的大小則為

320 * 240 * 16 / 8 = 153600（位元組）

3） TFT 屏 16 位色的畫點函數

有了畫點函數，你還愁什麼？圖形漢字都可以搞定了吧！

4） CSTN屏 12位色的畫點函數

注意，為了更便于代碼書寫，我在這個函數中将 fbp 定義為 static char * fbp，而在TFT 屏 16 位色的畫點函數中 fbp 的定義為 U16 * fbp，你可以根據需要進行修改。

5） TFT 屏 16 位色下顯示 24色位圖函數

Bmp檔案的格式可以參考網上的一些資料，如果需要也可以直接找我要。

6） CSTN屏 12位色下顯示 24 色位圖函數

7） 呵呵，别忘了關閉裝置哦

void closegraph()

{

munmap(fbp,screensize);

   close(fb);

}

8） 另外關于如何顯示漢字的 C 語言代碼，在我的網站上有現成的源碼《點陣字庫西那時程式》，在TC2.0 下都是可以跑的，她可以支援 12X12 點陣、14X14 點陣、16X16點陣漢字及 ASC 碼的顯示，将畫點函數和與裝置相關的函數簡單替換就可以了，移植起來應該不困難。對于有更高需求的朋友，如果 GB 庫還不夠，我也提供了 GBK支援 2 萬多個漢字的顯示，隻可惜隻有 16X16點陣的字庫，沒有小字型。顯示方法我也提供了源碼哦（因為網上沒有找到相關資料，再加上老劉我比較笨，我研究了好長時間才成功，就讓需要的朋友一起分享吧！）