显示接口与Linux帧缓冲

1、Linux显示设备的软硬件设计 刘淼threewater1精选pptLCD接口设计LCD显示模块液晶显示是一种被动的显示，它不能发光，只能使用周围环境的光。它显示图案或字符只需很小能量。液晶显示所用的液晶材料是一种兼有液态和固体双重性质的有机物，它的棒状结构在液晶盒内一般平行排列，但在电场作用下能改变其排列方向。LCD的背光：EL（场致发光）：2000-3000小时LED光源：50000小时新CCFL：60000小时2精选pptLCD的显示方式反射型LCD：底偏光片后面加了一块反射板，它一般在户外和光线良好的办公室使用。透射型LCD：底偏光片是透射偏光片，它需要连续使用背光源，一般在光线差的环

2、境使用。透反射型LCD：是处于以上两者之间，底偏光片能部分反光，一般也带背光源，光线好的时候，可关掉背光源；光线差时，可点亮背光源使用LCD。3精选ppt常见的液晶显示器物理结构扭曲向列型（TNTwisted Nematic）超扭曲向列型（STNSuper TN）双层超扭曲向列型（DSTNDual Scan Tortuosity Nomograph）薄膜晶体管型（TFTThin Film Transistor）其中TNLCD、STNLCD和DSYNLCD的基本显示原理都相同，只是液晶分子的扭曲角度不同而已。而TFTLCD则采用截然不同的显示方式。 4精选pptLCD通常由两种方式一种是带有LC

3、D扫描芯片的LCD模块一种是通过LCD控制器，直接扫描LCD屏。比如：S3C2410处理器，带有LCD控制器，显示缓存和系统内存公用。可以支持STN（彩色/灰度）和TFT两种模式的LCDTFT模式下最多支持24位色，800 x600分辨率。LCD的驱动方式5精选pptS3C2410的LCD扫描模式4/8位，单/双扫描模式，CSTN最多256级灰度显示缓冲区支持15、16、24位TFT模式支持RGB格式6精选ppt典型的LCD模式信号线LDD，数据线L_PCLK，点时钟L_LCLK，行频L_FCLK，帧频L_BIAS，CSTN的AC信号，TFT的开启信号7精选ppt4位单扫描STN模式8精选pp

4、t4位单扫描显示缓冲的对应关系1个字节存储两个点的信息16级灰度9精选ppt8位CSTN屏幕点阵：320 x24010精选ppt8位单扫描CSTN模式11精选ppt8位单扫描显示缓冲的对应关系1个字节存储1个点的信息可以是用调色板RGB76543210R2:0G2:0B1:0标准映射：BGR76543210B1:0G2:0R2:012精选ppt16位单扫描TFT模式列0列1行0LDD15:0LDD15:0行1LDD15:0LDD15:013精选ppt16/15位显示缓冲的对应关系14精选pptVGA接口标准广泛应用于PC的显示接口VGA-SVGA-XVGA等标准VGA的扫描过程和TFT LCD

5、类似逐点、逐行扫描对于扫描频率要求高模拟RGB通道15精选pptVGA接口的定义DB15接口1红9KEY（无）2绿10同步地3蓝11ID04ID212ID1（SDA）5GND13行同步6红GND14帧同步7绿GND15ID3（SCL）8蓝GND16精选pptVGA的扫描时序特点 VGA时序上，不“关心”分辨率扫描是从屏幕的左上角开始，沿水平方向，逐行扫描，一直到右下角结束，如此反复循环扫描 显示器只能根据帧同步和行同步信号来决定所显示图像的刷新频率17精选pptPXA270扩展VGA接口VGA接口时序和TFT类似TFT LCD模式为数字接口；VGA的RGB通道是模拟量，需要DA转换DA选择考虑

6、的问题精度：8位速度：27MHz通道数：318精选ppt视频处理的DA芯片TI公司THS8133B、 THS8134BTHS8135BAD公司ADV7170、 ADV7171、ADV7123、 ADV7125其他FS453FS45419精选pptTHS8133B组成的VGA接口THS8133BPCLKRGB15:0配置M1:0模拟RGBLCLKFCLKVGA接口20精选pptTHS8133B的配置THS8133B支持RGB、YPbPr等模式如何配置？M1=L、M2_INT=LM2_INT是内部信号，需要在SYNC的上升沿配置21精选pptTHS8133B的配置原理图22精选pptVGA接口行频

7、、帧频23精选ppt嵌入式处理器的分类面向手持设备的处理器：S3C44B0、 S3C2410、 PXA255、PXA270、HMS30C7202、AU1200网络处理器：IXP425、IXP1200、AT91RM9200、AU1500兼有：EP9312/5、AU110024精选ppt嵌入式处理器与LCD的连接嵌入式处理器LCD模块数据总线寄存器选择使能信号有LCD控制器的嵌入式处理器LCDLCD控制信号线25精选ppt集成了LCD控制器的嵌入式处理器体系结构 26精选ppt系统最低总线负担比较LCD类型帧频线时钟占用带宽320 x240 x8bit CSTN70Hz85.4M5.1MB/s64

8、0 x480 x8bit CSTN70Hz821.5M20.5MB/s320 x240 x16bit TFT25Hz161.9M3.6MB/s640 x480 x16bit TFT25Hz167.7M14.6MB/s640 x480 x16bit VGA80Hz1625M47.7MB/s27精选ppt片外的LCD控制器 28精选ppt前后台双重显示缓存的显示模块结构 29精选pptFramebuffer设备驱动程序 提供给用户程序的就是一个直接面向显示缓冲区的统一接口应用程序只和Framebuffer驱动程序抽象出来的接口打交道，而不需要知道底层硬件的任何信息Framebuffer使得有GUI

9、的程序移植起来很容易 内核的Framebuffer驱动程序中还包括了控制台字符显示的代码 30精选pptFramebuffer的结构在Linux系统下，把显示缓冲区映射给用户空间应用程序直接操作显示缓冲区（mmap）Linux中，有对framebuffer的专门支持，提供系统的ioctlX86下有支持，软件容易移植31精选pptLinux下Framebuffer举例vfbvfb驱动程序是很好的例子vfb在系统内存中开辟一块空间作为虚拟显示缓存，模拟Framebuffer的行为，因此，vfb也不依赖于任何硬件 vfb的源码在drivers/video/vfb.c文件 分析源码从vfb派生的PXA

10、270的LCD驱动程序32精选pptPXA270的LCD控制器LCD控制器扫描对象由表中结构体描述偏移地址大小说明04字节扫描的下一个缓冲区结构体的首地址44字节当前缓冲区地址84字节用来标识当前帧的ID，如果不使用可以设为0124字节缓冲区大小，单位字节33精选pptPXA270的LCD控制器的多缓冲结构34精选pptPXA270的LCD控制器的上的单缓冲35精选pptS3C2410的framebuffer驱动程序S3C2410的framebuffer驱动在drivers/video/s3c2410fb.c中s3c2410fb_init_fbinfo函数负责结构体struct s3c2410

11、fb_info的初始化内核可以把Framebuffer作为控制台36精选pptFramebuffer的应用Linux的framebuffer接口提供给用户访问显示设备的通用接口通过mmap映射显示缓冲给用户不包括任何绘图接口37精选pptFramebuffer示例（1）获得framebuffer信息的ioctl：FBIOGET_VSCREENINFOFBIOGET_FSCREENINFO38精选pptif (ioctl(fb, FBIOGET_VSCREENINFO, &fb_vinfo) printf(Cant get VSCREENINFO: %snstrerror(errno);clos

12、e(fb);return -1;if (ioctl(fb, FBIOGET_FSCREENINFO, &fb_finfo) printf(Cant get FSCREENINFO: %sn, strerror(errno);return 1;fbdev.fb_bpp = fb_vinfo.red.length + fb_vinfo.green.length+ fb_vinfo.blue.length + fb_vinfo.transp.length;fbdev.fb_width = fb_vinfo.xres;fbdev.fb_height = fb_vinfo.yres;fbdev.fb_line_len = fb_finfo.line_length;fbdev.fb_size = fb_finfo.smem_len;printf(frame buffer: %dx%d, %dbpp, 0 x%xbyten, fbdev.fb_width, fbdev.fb_height, fbdev.fb_bpp, fbdev.fb_size);39精选pptFramebuffer示例（2）mmap调用，映射显示缓冲到用户空间fbdev.fb_mem = mmap (NULL, fbde