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　　本文以三星公司ARM9內核芯片S3C2410的LCD接口為基礎，介紹了在Linux平臺上開發嵌入式LCD驅動程序的一般方法。

　　本文硬件采用三星公司的S3C2410芯片的開發板，軟件采用Linux 2.4.19平臺，編譯器為arm-linux-gcc的交叉編譯器，使用640×480分辨率的TFT彩色LCD，通過對其Linux驅動程序進行改寫和調試，成功地實現了對該種屏的驅動和顯示。

　　嵌入式驅動的概念

　　設備驅動程序是操作系統內核和機器硬件之間的接口，設備驅動程序為應用程序屏蔽了硬件的細節，這樣在應用程序看來，硬件設備只是一個設備文件，應用程序可以像操作普通文件一樣對硬件設備進行操作。設備驅動程序是內核的一部分，它主要完成的功能有：對設備進行初始化和釋放;把數據從內核傳送到硬件和從硬件讀取數據;讀取應用程序傳送給設備文件的數據、回送應用程序請求的數據以及檢測和處理設備出現的錯誤。

　　Linux將設備分為最基本的兩大類：一類是字符設備，另一類是塊設備。字符設備和塊設備的主要區別是：在對字符設備發出讀/寫請求時，實際的硬件I/O一般就緊接著發生了。字符設備以單個字節為單位進行順序讀寫操作，通常不使用緩沖技術;塊設備則是以固定大小的數據塊進行存儲和讀寫的，如硬盤、軟盤等，并利用一塊系統內存作為緩沖區。為提高效率，系統對于塊設備的讀寫提供了緩存機制，由于涉及緩沖區管理、調度和同步等問題，實現起來比字符設備復雜得多。LCD是以字符設備方式加以訪問和管理的，Linux把顯示驅動看做字符設備，把要顯示的數據一字節一字節地送往LCD驅動器。

　　Linux的設備管理是和文件系統緊密結合的，各種設備都以文件的形式存放在/dev目錄下，稱為設備文件。應用程序可以打開、關閉和讀寫這些設備文件，完成對設備的操作，就像操作普通的數據文件一樣。為了管理這些設備，系統為設備編了號，每個設備號又分為主設備號和次設備號。主設備號用來區分不同種類的設備，而次設備號用來區分同一類型的多個設備。對于常用設備，Linux有約定俗成的編號，如硬盤的主設備號是3。

　　Linux為所有的設備文件都提供了統一的操作函數接口，方法是使用數據結構struct file_operations。這個數據結構中包括許多操作函數的指針，如open()、close()、read()和write()等，但由于外設的種類較多，操作方式各不相同。Struct file_operations結構體中的成員為一系列的接口函數，如用于讀/寫的read/write函數和用于控制的ioctl等。打開一個文件就是調用這個文件file_operations中的open操作。不同類型的文件有不同的file_operations成員函數，如普通的磁盤數據文件，接口函數完成磁盤數據塊讀寫操作;而對于各種設備文件，則最終調用各自驅動程序中的I/O函數進行具體設備的操作。這樣，應用程序根本不必考慮操作的是設備還是普通文件，可一律當作文件處理，具有非常清晰統一的I/O接口。所以file_operations是文件層次的I/O接口。

　　LCD控制器

　　LCD控制器的功能是顯示驅動信號，進而驅動LCD。用戶只需要通過讀寫一系列的寄存器，完成配置和顯示驅動。在驅動LCD設計的過程中首要的是配置LCD控制器，而在配置LCD控制器中最重要的一步則是幀緩沖區(FrameBuffer)的指定。用戶所要顯示的內容皆是從緩沖區中讀出，從而顯示到屏幕上的。幀緩沖區的大小由屏幕的分辨率和顯示色彩數決定。驅動幀緩沖的實現是整個驅動開發過程的重點。

　　S3C2410中的LCD控制器可支持STN和TFT兩種液晶。對于STN 液晶平板，該LCD控制器可支持4位雙掃描、4位單掃描和8位單掃描三種顯示類型，支持4級和16級灰度級單色顯示模式，支持256色和4096色顯示，可接多種分辨率的LCD，例如640×480、320×240和160×160等，在256色顯示模式時，最大可支持4096×1024、2048×2048和1024×4096顯示。TFT液晶平板可支持1-2-4-8bpp(bits per pixel)調色板顯示模式和16bpp非調色板真彩顯示。

　　幀緩沖區是出現在Linux 2.2.xx及以后版本內核當中的一種驅動程序接口，這種接口將顯示設備抽象為幀緩沖區設備區。幀緩沖區為圖像硬件設備提供了一種抽象化處理，它代表了一些視頻硬件設備,允許應用軟件通過定義明確的界面來訪問圖像硬件設備。這樣軟件無須了解任何涉及硬件底層驅動的東西(如硬件寄存器)。它允許上層應用程序在圖形模式下直接對顯示緩沖區進行讀寫和I/O控制等操作。通過專門的設備節點可對該設備進行訪問，如/dev/fb*。用戶可以將它看成是顯示內存的一個映像，將其映射到進程地址空間之后，就可以進行讀寫操作，而讀寫操作可以反映到LCD。

　　幀緩沖設備對應的設備文件是/dev/fb*。如果系統有多個顯卡，Linux還支持多個幀緩沖設備，最多可達32個，即/dev/fb0～/dev/fb31。而/dev/fb則指向當前的幀緩沖設備，通常情況下，默認的幀緩沖設備為/dev/fb0。

　　幀緩沖設備也屬于字符設備，采用“文件層-驅動層”的接口方式。在文件層為之定義了以下數據結構。

　　Static struct file_operations fb_fops={

　　ower: THIS_MODULE,

　　read: fb_read,

　　write: fb_write,

　　ioct1: fb_ioct1,

　　mmap: fb_mmap,

　　open: fb_open,

　　release: fb_release,

　　}

　　其成員函數都在linux/driver/video/fbmem.c中定義，其中的函數對具體的硬件進行操作，對寄存器進行設置，對顯示緩沖進行映射。主要結構體還有以下幾個。

　　● Struct fb_fix_screeninfo：記錄了幀緩沖設備和指定顯示模式的不可修改信息。它包含了屏幕緩沖區的物理地址和長度。

　　● Struct fb_var_screeninfo：記錄了幀緩沖設備和指定顯示模式的可修改信息。它包括顯示屏幕的分辨率、每個像素的比特數和一些時序變量。其中變量xres定義了屏幕一行所占的像素數，yres定義了屏幕一列所占的像素數，bits_per_pixel定義了每個像素用多少個位來表示。

　　● Struct fb_info：Linux為幀緩沖設備定義的驅動層接口。它不僅包含了底層函數，而且還有記錄設備狀態的數據。每個幀緩沖設備都與一個fb_info結構相對應。其中成員變量modename為設備名稱，fontname為顯示字體，fbops為指向底層操作的函數的指針。