第001節_LCD硬件原理
先簡單介紹下LCD的操作原理。
如下圖的LCD示意圖，里面的每個點就是一個像素點。
想象有一個電子槍，一邊移動，一邊發出各種顏色的光。這里有很多細節問題，我們一個一個的梳理。
-
- 電子槍是如何移動的？
答：有一條CLK時鍾線與LCD相連，每發出一次CLK(高低電平)，電子槍就移動一個像素。
- 電子槍是如何移動的？
-
- 顏色如何確定？
答：由連接LCD的三組線：R(Red)、G(Green)、B(Blue)確定。
- 顏色如何確定？
-
- 電子槍如何得知應跳到下一行？
答：有一條HSYNC信號線與LCD相連，每發出一次脈沖(高低電平)，電子槍就跳到下一行。
- 電子槍如何得知應跳到下一行？
-
- 電子槍如何得知應跳到原點？
答：有一條VSYNC信號線與LCD相連，每發出一次脈沖(高低電平)，電子槍就跳到原點。
- 電子槍如何得知應跳到原點？
-
- RGB線上的數據從何而來？
答：內存里面划分一塊顯存(FrameBuffer)，里面存放了要顯示的數據，LCD控制器從里面將數據讀出來，通過RGB三組線傳給電子槍，電子槍再依次打到顯示屏上。
- RGB線上的數據從何而來？
-
- 前面的信號由誰發給LCD？
答：有S3C2440里面的LCD控制器來控制發出信號。
- 前面的信號由誰發給LCD？
通過JZ2440原理圖對上面進行驗證，下圖的LCD控制器接口圖。
①是時鍾信號，每來一個CLK，電子槍就移動一個像素；
②是用來傳輸顏色數據；
③是垂直方向同步信號，FRAME(幀)；
④是水平方向同步信號，LINE(行)；
再來看看LCD的芯片手冊。
先是VLED+、VLED-背光燈電源。VDD、VDD是LCD電源。
R0-R7、G0-G7、B0-B7是紅綠藍顏色信號。
PCLK是像素時鍾信號。DISP是像素開關。
HSYNC、VSYNC分別是水平方向、垂直方向信號。
DE數據使能。X1、Y1、X2、Y2是觸摸屏信號。
可以看出LCD有很多信號，這些信號要根據時序圖傳輸才能正確顯示。參考JZ2440_4.3寸LCD手冊_AT043TN24的時序如下：
從最小的像素開始分析，電子槍每次在CLK下降沿(本開發板是下降沿)從數據線Dn0-Dn7上得到數據，發射到顯示屏上，然后移動到下一個位置。Dn0-Dn7上的數據來源就是前面介紹的FrameBuffer。就這樣從一行的最左邊，一直移動到一行的最右邊，完成了一行的顯示，假設為x。
當打完一行的最后一個數據后，就會收到Hsync行同步信號，根據時序圖，一個Hsync周期可以大致分為五部分組成：thp、thb、1/tc、thd、thf。thp稱為脈沖寬度，這個時間不能太短，太短電子槍可能識別不到。電子槍正確識別到thp后，會從最右端移動最左端，這個移動的時間就是thb，稱之為移動時間。thf表示顯示完最右像素，再過多久Hsync才來。
同理，當電子槍一行一行的從上面移動到最下面時，Vsync垂直同步信號就讓電子槍移動回最上邊。Vsync中的tvp是脈沖寬度，tvb是移動時間，tvf表示顯示完最下一行像素，再過多久Vsync才來。
假設一共有y行，則LCD的分辨率就是x*y。
關於顯示原理，可以參考這篇博客：http://www.cnblogs.com/shangdawei/p/4760933.html
里面有一個LCD顯示配置示意圖如下：
當發出一個HSYNC信號后，電子槍就會從最右邊花費HBP時長移動到最左邊，等到了最右邊后，等待HFP時長HSYNC信號才回來。因此，HBP和HFP分別決定了左邊和右邊的黑框。
同理，當發出一個VSYNC信號后，電子槍就會從最下邊花費VBP時長移動到最上邊，等到了最下邊后，等待VFP時長VSYNC信號才回來。因此，VBP和VFP分別決定了上邊和下邊的黑框。
中間灰色區域才是有效顯示區域。
再來解決最后一個問題：每個像素再FrameBuffer中，占據多少位BPP(Bits Per Pixels)？
前面的LCD引腳功能圖里，R0-R7、G0-G7、B0-B7，每個像素是占據3*8=24位的，即硬件上LCD的BPP是確定的。
雖然LCD上的引腳是固定的，但我們使用的時候，可以根據實際情況進行取舍，比如我們的JZ2440使用的是16BPP，因此LCD只需要R0-R4、G0-G5、B0-B4與SOC相連，5+6+6=16BPP，每個像素就只占據16位數據。
我們寫程序的思路如下：
-
查看LCD芯片手冊，查看相關的時間參數、分辨率、引腳極性；
-
根據以上信息設置LCD控制器寄存器，讓其發出正確信號；
-
在內存里面分配一個FrameBuffer，在里面用若干位表示一個像素，再把首地址告訴LCD控制器；
之后LCD控制器就能周而復始取出FrameBuffer里面的像素數據，配合其它控制信號，發送給電子槍，電子槍再讓在LCD上顯示出來。以后我們想顯示圖像，只需要編寫程序向FrameBuffer填入相應數據即可，硬件會自動的完成顯示操作。
第002節_S3C2440_LCD控制器
LCD控制器主要功能和需要的設置：
-
- 取：從內存(FrameBuffer)取出某個像素的數據；之后需要把FrameBuffer地址、BPP、分辨率告訴LCD控制器；
-
- 發：配合其它信號把FrameBuffer數據發給LCD；需要設置LCD控制器時序、設置引腳極性；
這里主要的難點就是如何配合其它信號，需要我們閱讀LCD芯片手冊，知道其時序要求，然后設置相應的LCD控制器。
先看下S3C2440芯片手冊上的LCD控制器框圖：
通過設置REGBANK(寄存器組)，LCDCDMA會自動(無需CPU參與)把內存上FrameBuffer里的數據，通過VIDPRCS發送到引腳VD[23:0]上，再配合VIDEOMUX引腳的控制信號，正確的顯示出來。
S3C2440芯片手冊介紹了LCD控制器支持TFT和STN兩種LCD，我們常用的都是TFT材質的，因此主要看TFT相關的部分。
調色板的概念：
畫油畫的時候，通常先在調色板里配好想要的顏色，再用畫筆沾到畫布上作畫。LCD控制器里也借用了這個概念，從FrameBuffer獲得數據，這個數據作為索引從調色板獲得對應數據，再發給電子槍顯示出來。
如圖，假如是16BPP的數據，LCD控制器從FB取出16bit數據，顯示到LCD上。
當如果想節約內存，對顏色要求也沒那么高，就可以采用調色板的方式，調色板里存放了256個16bit的數據，FB只存放每個像素的索引，根據索引去調色板找到對應的數據傳給LCD控制器，再通過電子槍顯示出來。
假設現在想要LCD只顯示一種顏色怎么辦？
如果是16BPP/24BPP需要修改FB里面的數據，填充同一個值。
如果是8BPP可以修改FB為同一種顏色，也可以設置調色板為同一種顏色，對於S3C22440有個臨時調色板的特性，一旦使能了臨時調色板，不管FB里面是什么數據，都只調用臨時調色板的數據。
第003節_編程_框架與准備
本節主要有兩個目的：
a. 講解后續程序的框架；
b. 准備一個支持NAND、NOR啟動的程序；
我們的目的是在LCD顯示屏上畫線、畫圓(geomentry.c)和寫字(font.c)其核心是畫點(farmebuffer.c)，這些都屬於純軟件。此外還需要一個lcd_test.c測試程序提供操作菜單，調用畫線、畫圓和寫字操作。
往下操作的是LCD相關的內容，不同的LCD，其配置的參數也會不一樣，通過lcd_3.5.c或lcd_4.3.c來設置。
根據LCD的特性，來設置LCD控制器，對於我們開發板，就是s3c2440_lcd_controller.c，假如希望在其它開發板上也實現LCD顯示，只需添加相應的代碼文件即可。
這就是LCD編程的框架，盡可能的“高內聚低耦合”。
為了讓程序更加好擴展，下面介紹“面向對象編程”的概念。
假如我們寫好程序后，有兩款尺寸大小的lcd，如何快速的在兩個lcd上切換？
首先我們抽象出lcd_3.5.c和lcd_4.3.c的共同點，比如都有初始化函數init(),我們可以新建一個lcd.c，然后定義一個結構體：
struct lcd_opr{
void (*init)(void);
};
用戶不接觸lcd_3.5.c和lcd_4.3.c，只需要在lcd.c里通過指針訪問對應的結構體的函數，也就調用了不同init()。
前面我們的程序大小都沒超過4K，因此無論Nor/Nand啟動，都是正常的，現在的LCD相關代碼比較大，超過4K，因此需要修改啟動部分的代碼。
目前還未講解nand flash，因此直接將19課准備的nand_flash程序部分復制到當前代碼里即可，關於這部分可以參考nand flash講解部分。
第004節_編程_抽象出重要結構體
開始正式編寫程序，根據前面的框架，新建如下文件：
font.c、framebuffer.c、geometry.c、lcd.c、lcd_4.3.c、lcd_controller.c、s3c2440_lcd_controller.c、lcd_test.c
首先編寫lcd_controller.c，它向上要接收不同LCD的參數，向下要使用這些參數設置對應的LCD控制器。
前面我們列舉了LCD的參數，例如引腳的極性、時序、數據的格式bpp、分辨率等，使用面向對象的思維方式，將這些封裝成結構體放在lcd.h中：
enum {
NORMAL = 0,
INVERT = 1,
};
/* NORMAL : 正常極性
* INVERT : 反轉極性
*/
typedef struct pins_polarity {
int vclk; /* normal: 在下降沿獲取數據 */
int rgb; /* normal: 高電平表示1 */
int hsync; /* normal: 高脈沖 */
int vsync; /* normal: 高脈沖 */
}pins_polarity, *p_pins_polarity;
typedef struct time_sequence {
/* 垂直方向 */
int tvp; /* vysnc脈沖寬度 */
int tvb; /* 上邊黑框, Vertical Back porch */
int tvf; /* 下邊黑框, Vertical Front porch */
/* 水平方向 */
int thp; /* hsync脈沖寬度 */
int thb; /* 左邊黑框, Horizontal Back porch */
int thf; /* 右邊黑框, Horizontal Front porch */
int vclk;
}time_sequence, *p_time_sequence;
typedef struct lcd_params {
/* 引腳極性 */
pins_polarity pins_pol;
/* 時序 */
time_sequence time_seq;
/* 分辨率, bpp */
int xres;
int yres;
int bpp;
/* framebuffer的地址 */
unsigned int fb_base;
}lcd_params, *p_lcd_params;
以后就使用lcd_params結構體來表示lcd參數。
對於有多個lcd的情況，再定義個一個結構體，包含指針初始化函數和使能函數，放在lcd_controller.h里面：
typedef struct lcd_controller {
void (*init)(p_lcd_params plcdparams);
void (*enable)(void);
void (*disable)(void);
}lcd_controller, *p_lcd_controller;
最后在lcd_controller.c里傳入lcd參數，再通過指針函數初始化對應的lcd控制器：
void lcd_controller_init(p_lcd_params plcdparams)
{
/* 調用2440的LCD控制器的初始化函數 */
lcd_controller.init(plcdparams);
}
在s3c2440_lcd_controller.c還需構造一個當前soc的lcd控制器結構體：
struct lcd_controller s3c2440_lcd_controller = {
.init = xxx,
.enalbe = xxx,
.disable = xxx,
};
第005節_編程_LCD控制器
繼續上一節的代碼，修改s3c2440_lcd_controller.c：
struct lcd_controller s3c2440_lcd_controller = {
.init = s3c2440_lcd_controller_init,
.enalbe = s3c2440_lcd_controller_enalbe,
.disable = xs3c2440_lcd_controller_disable,
};
然后對每個函數進行功能實現，首先是s3c2440_lcd_controller_init，依次設置LCD控制器寄存器，先是LCD寄存器1：
[27:18]為只讀數據位，不需要設置；
[17:8]用於設置CLKVAL(像素時鍾頻率)，我們使用的是TFT屏，因此采用的公式是VCLK = HCLK / [(CLKVAL+1) x 2]，其中HCLK為100M。LCD手冊里面Clock cycle的要求范圍為5-12MHz即可，即假設VCLK=9，根據公式9=100/[(CLKVAL+1)x2],算出CLKVAL≈4.5=5。VCLK為plcdparams->time_seq.vclk，則clkval = HCLK/plcdparams->time_seq.vclk/2-1+0.5;
[7]不用管，默認即可；
[6:5]TFT lcd配置為0b11；
[4:1]設置bpp模式，根據傳入的plcdparams->bpp配置為相應的數值；
[0]LCD輸出使能，先暫時關閉不輸出；
寄存器2：
對比2440LCD部分時序圖和LCD時序圖，得出兩者之間關系，以后就可通過plcdparams傳參數進來設置相關寄存器。
[31:24] : VBPD = tvb - 1
[23:14] : LINEVAL = line - 1
[13:6] : VFPD = tvf - 1
[5:0] : VSPW = tvp - 1
寄存器3：
[25:19] : HBPD = thb - 1
[18:8] : HOZVAL = 列 - 1
[7:0] : HFPD = thf - 1
寄存器4：
[7:0] : HSPW = thp - 1
寄存器5：
用來設置引腳極性, 設置16bpp, 設置內存中象素存放的格式
[12] : BPP24BL
[11] : FRM565, 1-565
[10] : INVVCLK, 0 = The video data is fetched at VCLK falling edge
[9] : HSYNC是否反轉
[8] : VSYNC是否反轉
[7] : INVVD, rgb是否反轉
[6] : INVVDEN
[5] : INVPWREN
[4] : INVLEND
[3] : PWREN, LCD_PWREN output signal enable/disable
[2] : ENLEND
[1] : BSWP
[0] : HWSWP
然后再設置framebuffer地址，先是
LCDSADDR1：
[29:21] : LCDBANK, A[30:22] of fb
[20:0] : LCDBASEU, A[21:1] of fb
即用[29:0]表示起始地址的[30:1]。
LCDSADDR2：
[20:0] : LCDBASEL, A[21:1] of end addr
即framebuffer的結束地址。
最后還要設置相關引腳，包括背光控制引腳、LCD專用引腳、電源控制引腳：
void jz2440_lcd_pin_init(void)
{
/* 初始化引腳 : 背光引腳 */
GPBCON &= ~0x3;
GPBCON |= 0x01;
/* LCD專用引腳 */
GPCCON = 0xaaaaaaaa;
GPDCON = 0xaaaaaaaa;
/* PWREN */
GPGCON |= (3<<8);
}
LCD所有寄存器的具體設置如下：
#define HCLK 100
void jz2440_lcd_pin_init(void)
{
/* 初始化引腳 : 背光引腳 */
GPBCON &= ~0x3;
GPBCON |= 0x01;
/* LCD專用引腳 */
GPCCON = 0xaaaaaaaa;
GPDCON = 0xaaaaaaaa;
/* PWREN */
GPGCON |= (3<<8);
}
/* 根據傳入的LCD參數設置LCD控制器 */
void s3c2440_lcd_controller_init(p_lcd_params plcdparams)
{
int pixelplace;
unsigned int addr;
jz2440_lcd_pin_init();
/* [17:8]: clkval, vclk = HCLK / [(CLKVAL+1) x 2]
* 9 = 100M /[(CLKVAL+1) x 2], clkval = 4.5 = 5
* CLKVAL = 100/vclk/2-1
* [6:5]: 0b11, tft lcd
* [4:1]: bpp mode
* [0] : LCD video output and the logic enable/disable
*/
int clkval = (double)HCLK/plcdparams->time_seq.vclk/2-1+0.5;
int bppmode = plcdparams->bpp == 8 ? 0xb :\
plcdparams->bpp == 16 ? 0xc :\
0xd; /* 0xd: 24bpp */
LCDCON1 = (clkval<<8) | (3<<5) | (bppmode<<1) ;
/* [31:24] : VBPD = tvb - 1
* [23:14] : LINEVAL = line - 1
* [13:6] : VFPD = tvf - 1
* [5:0] : VSPW = tvp - 1
*/
LCDCON2 = ((plcdparams->time_seq.tvb - 1)<<24) | \
((plcdparams->yres - 1)<<14) | \
((plcdparams->time_seq.tvf - 1)<<6) | \
((plcdparams->time_seq.tvp - 1)<<0);
/* [25:19] : HBPD = thb - 1
* [18:8] : HOZVAL = 列 - 1
* [7:0] : HFPD = thf - 1
*/
LCDCON3 = ((plcdparams->time_seq.thb - 1)<<19) | \
((plcdparams->xres - 1)<<8) | \
((plcdparams->time_seq.thf - 1)<<0);
/*
* [7:0] : HSPW = thp - 1
*/
LCDCON4 = ((plcdparams->time_seq.thp - 1)<<0);
/* 用來設置引腳極性, 設置16bpp, 設置內存中象素存放的格式
* [12] : BPP24BL
* [11] : FRM565, 1-565
* [10] : INVVCLK, 0 = The video data is fetched at VCLK falling edge
* [9] : HSYNC是否反轉
* [8] : VSYNC是否反轉
* [7] : INVVD, rgb是否反轉
* [6] : INVVDEN
* [5] : INVPWREN
* [4] : INVLEND
* [3] : PWREN, LCD_PWREN output signal enable/disable
* [2] : ENLEND
* [1] : BSWP
* [0] : HWSWP
*/
pixelplace = plcdparams->bpp == 24 ? (0) : |\
plcdparams->bpp == 16 ? (1) : |\
(1<<1); /* 8bpp */
LCDCON5 = (plcdparams->pins_pol.vclk<<10) |\
(plcdparams->pins_pol.rgb<<7) |\
(plcdparams->pins_pol.hsync<<9) |\
(plcdparams->pins_pol.vsync<<8) |\
(plcdparams->pins_pol.de<<6) |\
(plcdparams->pins_pol.pwren<<5) |\
(1<<11) | pixelplace;
/* framebuffer地址 */
/*
* [29:21] : LCDBANK, A[30:22] of fb
* [20:0] : LCDBASEU, A[21:1] of fb
*/
addr = plcdparams->fb_base & ~(1<<31);
LCDSADDR1 = (addr >> 1);
/*
* [20:0] : LCDBASEL, A[21:1] of end addr
*/
addr = plcdparams->fb_base + plcdparams->xres*plcdparams->yres*plcdparams->bpp/8;
addr >>=1;
addr &= 0x1fffff;
LCDSADDR2 = addr;//
}
void s3c2440_lcd_controller_enalbe(void)
{
/* 背光引腳 : GPB0 */
GPBDAT |= (1<<0);
/* pwren : 給LCD提供AVDD */
LCDCON5 |= (1<<3);
/* LCDCON1'BIT 0 : 設置LCD控制器是否輸出信號 */
LCDCON1 |= (1<<0);
}
void s3c2440_lcd_controller_disable(void)
{
/* 背光引腳 : GPB0 */
GPBDAT &= ~(1<<0);
/* pwren : 給LCD提供AVDD */
LCDCON5 &= ~(1<<3);
/* LCDCON1'BIT 0 : 設置LCD控制器是否輸出信號 */
LCDCON1 &= ~(1<<0);
}
這就完成了s3c2440_lcd_controller.c的編寫，后面只需要向s3c2440_lcd_controller_init()傳入構造好的參數即可。
第006節_編程_LCD設置
前面編寫了s3c2440_lcd_controller.c，以后我們只需往里面傳入參數即可控制LCD控制器，對於我們的4.3寸LCD，配合LCD手冊時序的介紹，相關的設置如下:
#define LCD_FB_BASE 0x33c00000
lcd_params lcd_4_3_params = {
.name = "lcd_4.3"
.pins_polarity = {
.de = NORMAL, /* normal: 高電平時可以傳輸數據 */
.pwren = NORMAL, /* normal: 高電平有效 */
.vclk = NORMAL, /* normal: 在下降沿獲取數據 */
.rgb = NORMAL, /* normal: 高電平表示1 */
.hsync = INVERT, /* normal: 高脈沖 */
.vsync = INVERT, /* normal: 高脈沖 */
},
.time_sequence = {
/* 垂直方向 */
.tvp= 10, /* vysnc脈沖寬度 */
.tvb= 2, /* 上邊黑框, Vertical Back porch */
.tvf= 2, /* 下邊黑框, Vertical Front porch */
/* 水平方向 */
.thp= 41, /* hsync脈沖寬度 */
.thb= 2, /* 左邊黑框, Horizontal Back porch */
.thf= 2, /* 右邊黑框, Horizontal Front porch */
.vclk= 9, /* MHz */
},
.xres = 480,
.yres = 272,
.bpp = 16,
.fb_base = LCD_FB_BASE,
};
完成了lcd控制器和參數的代碼，現在還需要一個管理的中間層將兩者連在一起。
我們用lcd_controller.c管理s3c2440_lcd_controller.c，它向上接受傳入的LCD參數，向下傳給對應的LCD控制器。lcd_controller.c管理下級的控制器的思路如下：
-
a. 用數組保存下面各種lcd_controller；
-
b. 提供register_lcd_controller給下面的代碼設置數組；
-
c. 提供select_lcd_controller(name)給上面的代碼選擇某個lcd_controller;
lcd_controller.c代碼如下：
#define LCD_CONTROLLER_NUM 10
static p_lcd_controller p_array_lcd_controller[LCD_CONTROLLER_NUM];
static p_lcd_controller g_p_lcd_controller_selected;
int register_lcd_controller(p_lcd_controller plcdcon)
{
int i;
for (i = 0; i < LCD_CONTROLLER_NUM; i++)
{
if (!p_array_lcd_controller[i])
{
p_array_lcd_controller[i] = plcdcon;
return i;
}
}
return -1;
}
int select_lcd_controller(char *name)
{
int i;
for (i = 0; i < LCD_CONTROLLER_NUM; i++)
{
if (p_array_lcd_controller[i] && !strcmp(p_array_lcd_controller[i]->name, name))
{
g_p_lcd_controller_selected = p_array_lcd_controller[i];
return i;
}
}
return -1;
}
/* 向上: 接收不同LCD的參數
* 向下: 使用這些參數設置對應的LCD控制器
*/
int lcd_controller_init(p_lcd_params plcdparams)
{
/* 調用所選擇的LCD控制器的初始化函數 */
if (g_p_lcd_controller_selected)
{
g_p_lcd_controller_selected->init(plcdparams);
return 0;
}
return -1;
}
void lcd_contoller_add(void)
{
s3c2440_lcd_contoller_add();
}
同時，在s3c2440_lcd_controller.c里注冊控制器：
void s3c2440_lcd_contoller_add(void)
{
register_lcd_controller(&s3c2440_lcd_controller);
}
這樣，s3c2440_lcd_controller.c里的register_lcd_controller()將自己放在p_array_lcd_controller[]這個數組，然后上層的lcd_controller.c調用select_lcd_controller()傳入要選擇的LCD控制器，然后在數組里面找到名字名字匹配的LCD控制器進行相應的初始化。
同理，也通過lcd.c去管理lcd_4.3.c,思路如下：
- a. 有一個數組存放各類lcd的參數；
- b. 有一個register_led給下面的lcd程序來設置數組；
- c. 有一個select_lcd，供上層選擇某款LCD；
參考前面的lcd_controller.c編輯lcd_controller.c如下：
#define LCD_NUM 10
static p_lcd_params p_array_lcd[LCD_NUM];
static p_lcd_params g_p_lcd_selected;
int register_lcd(p_lcd_params plcd)
{
int i;
for (i = 0; i < LCD_NUM; i++)
{
if (!p_array_lcd[i])
{
p_array_lcd[i] = plcd;
return i;
}
}
return -1;
}
int select_lcd(char *name)
{
int i;
for (i = 0; i < LCD_NUM; i++)
{
if (p_array_lcd[i] && !strcmp(p_array_lcd[i]->name, name))
{
g_p_lcd_selected = p_array_lcd[i];
return i;
}
}
return -1;
}
在lcd_4.3.c里面把lcd參數注冊進去：
void lcd_4_3_add(void)
{
register_lcd(&lcd_4_3_params);
}
以后只需要在lcd.c里面選擇某款lcd和某款lcd控制器即可，底層的只管添加種類即可。
在lcd.c里面添加初始化函數如下：
int lcd_init(void)
{
/* 注冊LCD */
lcd_4_3_add();
/* 注冊LCD控制器 */
lcd_contoller_add();
/* 選擇某款LCD */
select_lcd("lcd_4.3");
/* 選擇某款LCD控制器 */
select_lcd_controller("s3c2440");
/* 使用LCD的參數, 初始化LCD控制器 */
lcd_controller_init(g_p_lcd_selected);
}
第007節_編程_簡單測試
首先向lcd_test.c里面添加一個測試函數lcd_test()，用於向framebuffer寫數據，所需步驟如下：
-
a. 初始化LCD
-
b. 使能LCD
-
c. 獲取LCD參數: fb_base, xres, yres, bpp
-
d. 往framebuffer中寫數據
-
a. 初始化LCD
lcd_init();
- b. 使能LCD
lcd_enable();
該函數實際調用的是lcd_controller_enable()
- c. 獲取LCD參數: fb_base, xres, yres, bpp
只有獲取到LCD的參數信息，才能根據這些信息進行相應顯示。
get_lcd_params(&fb_base, &xres, &yres, &bpp);
該函數是在lcd.c里面實現：
void get_lcd_params(unsigned int *fb_base, int *xres, int *yres, int *bpp)
{
*fb_base = g_p_lcd_selected->fb_base;
*xres = g_p_lcd_selected->xres;
*yres = g_p_lcd_selected->yres;
*bpp = g_p_lcd_selected->bpp;
}
- d. 往framebuffer中寫數據
假設現在BPP=16，想讓全屏顯示紅色，就需要從framebuffer基地址開始一直填充對應的顏色數據。
對於16BPP，RGB=565，想顯示紅色，即[15:11]全為1表示紅色，[10:5]全為0表示無綠色，[4:0]全為0表示無藍色，0b1111100000000000=0xF700。
以基地址為起點，分別以xres和yres為邊界，依次填充顏色。
p = (unsigned short *)fb_base;
for (x = 0; x < xres; x++)
for (y = 0; y < yres; y++)
*p++ = 0xf700;
編寫好程序后，修改Makefile:
objs = start.o led.o uart.o init.o nand_flash.o main.o exception.o interrupt.o timer.o nor_flash.o my_printf.o string_utils.o lib1funcs.o
objs += lcd/font.o
objs += lcd/framebuffer.o
objs += lcd/geometry.o
objs += lcd/lcd.o
objs += lcd/lcd_4.3.o
objs += lcd/lcd_controller.o
objs += lcd/lcd_test.o
objs += lcd/s3c2440_lcd_controller.o
all: $(objs)
#arm-linux-ld -Ttext 0 -Tdata 0x30000000 start.o led.o uart.o init.o main.o -o sdram.elf
arm-linux-ld -T sdram.lds $^ -o sdram.elf
arm-linux-objcopy -O binary -S sdram.elf sdram.bin
arm-linux-objdump -D sdram.elf > sdram.dis
clean:
rm *.bin *.o *.elf *.dis
%.o : %.c
arm-linux-gcc -march=armv4 -c -o $@ $<
%.o : %.S
arm-linux-gcc -march=armv4 -c -o $@ $<
然后把工程文件放到虛擬機上交叉編譯，根據編譯提示結果進行對應修改。
常見問題包括：頭文件未添加、數據類型錯誤等。
同理，假如現在是24BPP，即RGB:888，每個顏色占8位，一共占據24位。
雖然顏色數據只占據24位，但實際中是占據的32位(1字節)方便存儲計算，即[23:0]存放的是數據，[31：24]空閑無數據。
對於32BPP，大多數情況下和24BPP差不多的，即RGB:888，每個顏色占8位，一共占據24位。因此想依次顯示紅綠藍，代碼如下：
/* 0xRRGGBB */
/* red */
p2 = (unsigned int *)fb_base;
for (x = 0; x < xres; x++)
for (y = 0; y < yres; y++)
*p2++ = 0xff0000;
/* green */
p2 = (unsigned int *)fb_base;
for (x = 0; x < xres; x++)
for (y = 0; y < yres; y++)
*p2++ = 0x00ff00;
/* blue */
p2 = (unsigned int *)fb_base;
for (x = 0; x < xres; x++)
for (y = 0; y < yres; y++)
*p2++ = 0x0000ff;
之前我們講數據是8BPP的時候，可以通過調色板轉成16BPP，在LCD上顯示出相應顏色。
那前面的24BPP、32BPP是怎樣在 只能接收16BPP(硬件上只有16根數據線)的LCD上顯示的呢？
這是因為在使用24BPP時，發出的8條紅色，8條綠色，8條藍色數據，只用了高5條紅色，高6條綠色，高5條藍色與LCD相連。
第008節_編程_畫點線圓
本節將在LCD上畫點畫圓，無論是何種圖形，都是基於點來構成的，因此我們需要先實現畫點。
在前面第003節_編程_框架與准備所講的框架里，計划的是在farmebuffer.c實現畫點，在geomentry.c實現畫線、畫圓，font.c實現寫字。
我們先在farmebuffer.c實現畫點，一個點(x，y)在FB中的位置如圖：
可以得出其計算公式：
(x，y)像素起始地址=fb_base+(xres*bpp/8)*y + y*bpp/8
同時利用yres來分辨y方向的邊界。
因此，需要先從LCD中獲取參數：fb_base、xres、yres、bpp;
static unsigned int fb_base;
static int xres, yres, bpp;
void fb_get_lcd_params(void)
{
get_lcd_params(&fb_base, &xres, &yres, &bpp);
}
再實現畫點操作：
void fb_put_pixel(int x, int y, unsigned int color)
{
unsigned char *pc; /* 8bpp */
unsigned short *pw; /* 16bpp */
unsigned int *pdw; /* 32bpp */
unsigned int pixel_base = fb_base + (xres * bpp / 8) * y + x * bpp / 8;
switch (bpp)
{
case 8:
pc = (unsigned char *) pixel_base;
*pc = color;
break;
case 16:
pw = (unsigned short *) pixel_base;
*pw = convert32bppto16bpp(color);
break;
case 32:
pdw = (unsigned int *) pixel_base;
*pdw = color;
break;
}
}
對於8PP，每個像素只占據8位(1字節)，因此采用unsigned char類型；
對於16PP，每個像素只占據16位(2字節)，因此采用unsigned short類型；
對於32PP，每個像素只占據32位(4字節)，因此采用unsigned int類型；
再根據傳入的x,y坐標，計算出對應的顯存位置。
根據BPP的不同，修改相應位的顯存數據。
傳入的顏色數據一般都是32bit的，即格式為：0x00RRGGBB,
對於8PP，通過的是調色板索引實現的，這個后續再講解，直接*pc = color即可。
對於16PP，需要進行顏色轉換。
對於32PP，大小剛好對應，直接*pc = color即可。
使用convert32bppto16bpp()函數進行顏色數據轉換：
unsigned short convert32bppto16bpp(unsigned int rgb)
{
int r = (rgb >> 16)& 0xff;
int g = (rgb >> 8) & 0xff;
int b = rgb & 0xff;
/* rgb565 */
r = r >> 3;
g = g >> 2;
b = b >> 3;
return ((r<<11) | (g<<5) | (b));
}
先分別取出RGB，再相應的清除低位數據，實現將RGB888變為RGB565，最后再組成unsigned short類型數據返回。
畫圓畫線的具體原理不是我們的主要內容，我們直接百度“C語言 LCD 畫圓”可以得到相關的實現代碼，比如這篇博客：http://blog.csdn.net/p1126500468/article/details/50428613
新建一個geometry.c，復制博客中代碼，替換里面的描點顯示函數即可。
最后在主函數測試程序里，加上畫圓畫線的測試代碼：
/* 畫線 */
draw_line(0, 0, xres - 1, 0, 0xff0000);
draw_line(xres - 1, 0, xres - 1, yres - 1, 0xffff00);
draw_line(0, yres - 1, xres - 1, yres - 1, 0xff00aa);
draw_line(0, 0, 0, yres - 1, 0xff00ef);
draw_line(0, 0, xres - 1, yres - 1, 0xff4500);
draw_line(xres - 1, 0, 0, yres - 1, 0xff0780);
delay(1000000);
/* 畫圓 */
draw_circle(xres/2, yres/2, yres/4, 0xff00);
希望在LCD上顯示如下圖形，由6條線和一個圓組成。
將線的起始坐標作為參數傳入畫線函數。
將圓心和半徑作為參數傳入畫圓函數。
第009節_編程_顯示文字
文字也是由點構成的，一個個點組成的點陣，宏觀的來看，就是文字。
可以參考Linux內核源碼中的相關操作，在內核中搜索“font”，打開font_8x16.c，可以看到里面的A字符內容如下：
/* 65 0x41 'A' */
0x00, /* 00000000 */
0x00, /* 00000000 */
0x10, /* 00010000 */
0x38, /* 00111000 */
0x6c, /* 01101100 */
0xc6, /* 11000110 */
0xc6, /* 11000110 */
0xfe, /* 11111110 */
0xc6, /* 11000110 */
0xc6, /* 11000110 */
0xc6, /* 11000110 */
0xc6, /* 11000110 */
0x00, /* 00000000 */
0x00, /* 00000000 */
0x00, /* 00000000 */
0x00, /* 00000000 */
根據這些數據，在一個8*16的區域里，將為1的點顯示出來，為0的則不顯示，最終將呈現一個字母“A”。
新建一個font.c，根據字母的點陣在LCD上描畫文字，需要的步驟如下：
- a. 根據帶顯示的字符的ascii碼在fontdata_8x16中得到點陣數據
- b. 根據點陣來設置對應象素的顏色
- c. 根據點陣的某位決定是否描顏色
void fb_print_char(int x, int y, char c, unsigned int color)
{
int i, j;
/* 根據c的ascii碼在fontdata_8x16中得到點陣數據 */
unsigned char *dots = &fontdata_8x16[c * 16];
unsigned char data;
int bit;
/* 根據點陣來設置對應象素的顏色 */
for (j = y; j < y+16; j++)
{
data = *dots++;
bit = 7;
for (i = x; i < x+8; i++)
{
/* 根據點陣的某位決定是否描顏色 */
if (data & (1<<bit))
fb_put_pixel(i, j, color);
bit--;
}
}
}
在font_8x16.c里面，每個字符占據16位，因此想要根據ascii碼找到對應的點陣數據，需要對應的乘16，再取地址，得到該字符的首地址。
再根據每個點陣數據每位是否為1，來調用描點函數fb_put_pixel()。這樣，依次顯示16個點陣數據，獲得字符圖形。
同樣的，在顯示之前，還需要獲取LCD參數：
extern const unsigned char fontdata_8x16[];
/* 獲得LCD參數 */
static unsigned int fb_base;
static int xres, yres, bpp;
void font_init(void)
{
get_lcd_params(&fb_base, &xres, &yres, &bpp);
}
如果想顯示字符串，那就在每顯示完一個字符后，x軸加8即可，同時考慮是否超出屏幕顯示范圍進行換行處理：
/* "abc\n\r123" */
void fb_print_string(int x, int y, char* str, unsigned int color)
{
int i = 0, j;
while (str[i])
{
if (str[i] == '\n')
y = y+16;
else if (str[i] == '\r')
x = 0;
else
{
fb_print_char(x, y, str[i], color);
x = x+8;
if (x >= xres) /* 換行 */
{
x = 0;
y = y+16;
}
}
i++;
}
}
最后在在主函數里，加上顯示字符串的函數，傳入希望顯示的字符串。
第010節_編程_添加除法
在s3c2440_lcd_controller.c里，以前我們使用如下除法：
int clkval = (double)HCLK/plcdparams->time_seq.vclk/2-1+0.5;
編譯的時候會提示出錯：
我們的lib1funcs.S里面是有除法的，但除法的功能不夠強，將前面除法計算代碼中的double改成精度更小的float還是不行。
對於未實現的函數：
- a. 去uboot中查找
- b. 去內核源碼中查找
- c. 去庫函數中查找(一般來說編譯器自帶有很多庫)
在庫函數中查找步驟：
- a. 輸入命令arm-linux-gcc -v，查看當前使用的交叉編譯工具鏈；
- b. 輸入命令echo $PATH，在環境變量中找到當前使用的交叉編譯工具鏈所在的路徑；
- c. 進入交叉編譯工具鏈所在目錄搜索相關函數，例如grep "__floatsisf" * -nR；
- d. 提取出其中的靜態庫(.a后綴文件)，復制文件到代碼文件；
- e. 修改Makefile，依次嘗試加入的每個靜態庫，直至編譯成功；
注意:如果你更換了編譯器，需要自己去編譯器目錄里找出對應的libgcc.a;
有可能有多個libgcc.a，逐個嘗試；
第011節_編程_使用調色板#
前面我們寫的程序都是采用的16BPP或者24BPP(也就是32BPP)，假如我們要使用8PP，就得使用調色板。
如圖所示8PP工作原理示意圖，在FB只存放8bit得每個像素索引，根據這個索引，在去去調色板找到對應的數據傳給LCD控制器，再通過電子槍顯示出來。
調色板里面有2^8(256)個顏色數據，每個顏色數據為16bit，表示一種顏色。
在硬件上，我們要初始化這個調色板，才能通過索引得到顏色。
根據第三節的軟件框架，調色板的初始化應該放在s3c2440_lcd_controller.c里面。
在lcd_controller結構體里添加調色板初始化函數：
struct lcd_controller s3c2440_lcd_controller = {
.name = "s3c2440",
.init = s3c2440_lcd_controller_init,
.enable = s3c2440_lcd_controller_enalbe,
.disable = s3c2440_lcd_controller_disable,
.init_palette = s3c2440_lcd_controller_init_palette,
};
調色板對應一塊內存，我們需要找到他的位置和格式。
從芯片手冊了解到，其起始地址為0x4D000400，且設置調色板前，需要關閉LCD控制器。
void s3c2440_lcd_controller_init_palette(void)
{
volatile unsigned int *palette_base = (volatile unsigned int *)0x4D000400;
int i;
int bit = LCDCON1 & (1<<0);
/* LCDCON1'BIT 0 : 設置LCD控制器是否輸出信號 */
if (bit)
LCDCON1 &= ~(1<<0);
for (i = 0; i < 256; i++)
{
/* 低16位 : rgb565 */
*palette_base++ = i;
}
if (bit)
LCDCON1 |= (1<<0);
}
設置調色板前，先判斷LCD控制器是否打開，如果打開了就先關閉，且設置完成后再打開。
再網上搜索了一下，沒有找到調色板數據數組，這里作為實驗，就隨便設置，讓其為i。
我們讓調色板數據等於i，0-255，只占據8位，最后的顏色范圍為B5G3R0，因此會比較偏藍。
修改lcd_4.3.c，將BPP改為8，
再修改lcd_controller.c的初始化函數，加入調色板初始化函數。
int lcd_controller_init(p_lcd_params plcdparams)
{
/* 調用所選擇的LCD控制器的初始化函數 */
if (g_p_lcd_controller_selected)
{
g_p_lcd_controller_selected->init(plcdparams);
g_p_lcd_controller_selected->init_palette();
return 0;
}
return -1;
}
再修改lcd_test.c，加入bpp=8的情況：
if (bpp == 8)
{
/* 讓LCD輸出整屏的紅色 */
/* bpp: palette[12] */
p0 = (unsigned char *)fb_base;
for (x = 0; x < xres; x++)
for (y = 0; y < yres; y++)
*p0++ = 12;
/* palette[47] */
p0 = (unsigned char *)fb_base;
for (x = 0; x < xres; x++)
for (y = 0; y < yres; y++)
*p0++ = 47;
/* palette[88] */
p0 = (unsigned char *)fb_base;
for (x = 0; x < xres; x++)
for (y = 0; y < yres; y++)
*p0++ = 88;
/* palette[0] */
p0 = (unsigned char *)fb_base;
for (x = 0; x < xres; x++)
for (y = 0; y < yres; y++)
*p0++ = 0;
}
隨便讓其全屏顯示某個顏色。
最后在畫線畫圓，顯示文字的函數里，修改下顏色：
/* 畫線 */
draw_line(0, 0, xres - 1, 0, 0x23ff77);
draw_line(xres - 1, 0, xres - 1, yres - 1, 0xffff);
draw_line(0, yres - 1, xres - 1, yres - 1, 0xff00aa);
draw_line(0, 0, 0, yres - 1, 0xff00ef);
draw_line(0, 0, xres - 1, yres - 1, 0xff45);
draw_line(xres - 1, 0, 0, yres - 1, 0xff0780);
delay(1000000);
/* 畫圓 */
draw_circle(xres/2, yres/2, yres/4, 0xff);
/* 輸出文字 */
fb_print_string(10, 10, "www.100ask.net\n\r100ask.taobao.com", 0xff);
上面的顏色數據，其實只有低兩位有效，因為前面的調色板映射范圍是0-255。