前言

Android系統在正常啟動中，刷屏功能一般在內核中執行，而Bootloader的任務應該是執行硬件初始化，并盡快跳轉到Linux內核。在Bootloader啟動過程中使能一個顯示驅動，實現刷屏功能，并不違背這一目標。本文通過對Bootloader的原理分析和嵌入式芯片C6310中LCD控制器的研究，設計了Bootloader中LCD硬件初始化和軟件驅動程序。該設計完善了Bootloader的擴展功能，加快了手機動畫的實現，改善了客戶的使用體驗。

Android自2011年以來實現了計算機誕生以來最快速度的用戶群體增長，目前Android以每天85萬新激活數的速度快速征服世界，在世界范圍內成為占有率最高的智能手機操作系統。根據賽諾的調研報告，Android系統在中國的市場份額高達74．7％。然而很多硬件制造商在舊設備的升級問題上動作緩慢。Android 4．0的配置要求比起之前的Android系統有較大的提高，導致很多廠商在中低端市場的新機型和主推機型都無法達到最低配置要求。根據市場的需求，低端Android手機存在著巨大商機。在低價格的情況下，如何實現高配置的要求，成為手機開發商研究的重點。

對于Android系統，Bootloader是基于特定平臺來實現的。Booloader是否解鎖關系到各方的利益，解鎖Bootloader將會給用戶帶來很大的好處，Android用戶將能夠自行根據需要刷寫固件，去掉可能導致扣費的運營商服務，得到更加多樣的Android體驗。因此，本文根據定制的實際平臺，提出了一種面向客戶需求的實現Bootloader擴展功能的設計方案。

1 Bootloador的基本原理及功能介紹

Bootloader(系統啟動加載器)，其實就是在系統啟動之前運行的一段程序。Bootloader的作用是對硬件設備初始化，建立內存空間映像圖，從而把系統的軟件環境帶到一個合適的狀態。這樣，系統在調用內核時就準備好真正的環境，最終引導系統正常啟動。對于Android系統，通常并沒有PC機那樣的周件程序BIOS，因此Bootloader必須完成整個系統的加載任務。而且對于嵌入式系統，其硬件的差別也是很大的，在操作系統啟動之前，必須完成這些硬件的初始化工作，這就導致嵌入式系統Bootloader的功能和具體實現都比PC系統復雜得多。

LK(Linux Kernel)是小內核小操作系統，是AndroidBootloader的核心。在高通代碼中，Android Bootloader位于bootable＼bootloader＼1k目錄下，Bootloader的功能性設計主要在app＼aboot．c下，aboot_init函數是LK的功能入口點。aboot_init的執行過程如下：

①設置NAND／EMMC讀取信息頁面大小；

②讀取按健信息。判斷是正常開機、進入fastboot，還是進入recovery模式；

③從NAND中加載內核；

④啟動內核。實現刷屏功能可以在讀取按鍵之前，所以Bootloader擴展功能的設計流程如圖1所示。

2 LCD控制器及外圍設備連接

2．1 LCD控制器介紹

LCD控制器是Android手機開發項目中C6310芯片的必備模塊，它負責將需要顯示的數據，如操作界面、圖像等送給LCD顯示設備。在手機的應用中，LCD顯示設備主要有以下幾類：被動顯示模式STN屏、主動顯示模式TFT屏，以及主動模式OLED屏。根據顯示顏色不同，又可以分為單色屏和彩色屏。LCD控制器不直接和LCD顯示屏相連，而是和LCD驅動器相連，這樣簡化了接口信號數量和顯示控制過程。LCD控制器時序由控制信號和圖像數據兩部分組成，其中控制信號包括VCLK、HSYNC、VSYNC，分別為像素時鐘信號、行同步信號、幀同步信號。作為幀同步信號的VSYNC，每發出一個脈沖，都意味著新的一屏圖像數據開始發送。而作為行同步信號的HSYNC，每發出一個脈沖，都意味著新的一行圖像資料開始發送。在幀同步以及行同步的頭尾都必須保留回掃時間。這樣的時序安排起源于CRT顯示器電子槍偏轉所需的時間，但后來成為實際上的工業標準，因此TFT屏也包含了回掃時間。

C6310芯片內部集成了一個LCD控制器，通常配置寄存器來控制其工作，命令和圖像數據的傳輸由LCD主控制器自動完成。C6310的LCD控制器采用并行或串行接口工作時，最多支持3層圖像合并(L1、L2、L3)，L4層用作命令存儲空間。命令存儲空間中一個命令有20位，占用32位空間。第一個0～17位對應LCD_CMD寄存器中0～17位；第19位用作命令、數據切換位。

2．2LCD控制器和LCD驅動囂的硬件連接

ILI9481是一個單芯片TFT液晶顯示驅動器，通常LCD控制器和LCD驅動器之間有并口、串口、RGB三種接口。采用RGB接口時，控制信息(行同步、場同步等)由主控制器發送；采用并口、串口時，控制信息包含在發送的圖像數據中，該項目采用的是C6310 LCD控制器和ILI9481驅動器，它們采用并口連接，圖2描述了LCD主控制器和ILI9481的連接。

驅動中針對硬件的操作主要為主控制器寄存器的配置，命令和圖像的傳輸由LCD主控制器完成。

3 LCD控制器操作流程設計

C6310采用L3層作為背景層、L4為命令層。當緩沖區的圖像數據準備好以后，通過B_LCD_BmpOntoScreen16Bpp_ILI9481()函數啟動LCD控制器，并將圖像數據搬移到LCD驅動器。B_LCD_BmlpOntoScreen16Bpp_ILI9481()啟動控制器后，啟動一個等待隊列，等待圖像數據傳輸完畢。

圖像搬移過程中會產生中斷，這里用到L4_EOF、L3_EOF、和L1_EOF中斷，其中L4_EOF為命令傳輸完成中斷，L3_EOF和L1_EOF分別為L3層和L1層數據傳輸完成中斷。首先，C6310_LCDC向LCD驅動器發送一組數據，命令發送完畢后產生L4_EOF中斷。然后，C6310_LCDC向LCD驅動器發送圖像數據，發送完畢后產生L3_EOF和L1_EOF中斷。

在LCD進行數據顯示前，首先要對LCD控制器的相關寄存器進行正確的設置。表1是C6310中的主要寄存器及其說明。

連接16位RGB并行接口屏，其寄存器的操作流程如下；

①將命令index和命令數據寫入存儲器，如果命令是16位，則每一個字對應15：0是命令。如果命令為8位，則每一個字對應7：0是命令，通過每一個字中的第17位、WR_RD和第16位A0控制命令屬性，如果該命令是最后一個命令，命令的第19位設置為1。

②配置LCD寄存器。配置第4層的起始地址為命令存儲地址，配置LCD_PCONF控制讀寫時序，配置LCD_L1_SIZE的屏幕大小，配置LCD_PCONF控制讀寫時序，配置LCD_LCONF控制每層的開關和透明覆蓋使能等。

③使能LCD控制位LCD_SEL，LCD控制器自動讀取存儲器中數據傳輸到接口。

④等待L1_SOF中斷產生后，可以寫下一幀所需要的命令和修改其他層起始地址等。

⑤等待BOF中斷可以配置下一幀的LCD_CTRL寄存器或者每一層起始地址。

⑥如果連接的是并口或者串口LCD屏，在圖像數據寫入存儲器的同時將命令寫到第4層圖像對應地址，LCD控制器會自動讀取這些命令輸出。LCD控制器操作流程如圖3所示。

從流程圖可以看出，當EOF中斷產生之后，就可以配置LCD控制器下一幀數據的起始地址。此時，這些配置不會在當前幀起效，而是在下一幀起效，如果需要當前命令發送完畢之后發送圖像數據，L4_WINTH需配置為大于實際命令發送個數。本驅動為了讓LCD控制器傳送一幀圖像后停止工作，當L4_EOF中斷到來后，配置下一幀發送的命令為0x30003。

4LCD驅動程序設計
LCD驅動程序開發過程中，主要需要實現的是底層驅動程序，底層驅動大體分為兩個部分：硬件初始化部分和實現splash_screen函數。
4．1 硬件初始化實現
硬件初始化部分主要由display_init函數來實現，主要包括初始化LCD控制器、初始化LCD處理器、Frame-buffer設備的配置等工作，主要實現的函數如下：

fb_config首先使能I2S寫函數，對ILI9481進行復位操作，fbcon_setup函數記錄了LCD屏幕參數，包括屏幕分辨率、時序參數、像素比特數(bpp)等參數，B_LCD_Init_ILI9481函數肩負著向framebuffer驅動程序傳遞數據的任務。初始化LCD控制器的寄存器主要是對LCD的PCD、ARM_INYEN、PBUS_WIDTH、OUT_BPP、LCD_TYPE等寄存器進行配置。LCD控制寄存器主要是對屏幕參數、ARM中斷使能、并口LCD中片選信號極性、LCD屏類型、時序特性進行配置。主要寄存器如下：

PCD，配置像素時鐘分屏。

ARM_INTEN，配置ARM中斷使能信號。當信號為0時，達到中斷產生條件后，不產生送到ARM的中斷信號；當信號為1時，達到中斷產生條件后，產生送到ARM的中斷。

PBUS_WIDTH，輸出數據線位寬，當配置為并口顯示屏時有效。

OUT_BPP，配置BPP位寬。

LCD_TYPE，配置LCD屏類型選擇。00為普通RGB接口TFT顯示屏，01為Sharp接口TFT顯示屏，10為并口LCD顯示屏，11為串口LCD顯示屏。

4．2 讀取圖像信息

splash_screen函數主要是定義圖像的地址，通過framebuffer對圖像進行顯示。這里將顯示的圖像放在了U盤文件中，當LK啟動時，直接從SDRAM中讀取圖像信息，并定義bmp圖像的地