显示接口与Linux帧缓冲-Read.PDF

第10 章 显示接口与Linux 帧缓冲 本章介绍嵌入式系统常用的显示接口，主要包括：LCD 和VGA 接口的时序和电气特 性。给出了TFT 接口的LCD 时序到VGA 接口标准的转换方法。同时也讨论了集成LCD 控制器的嵌入式处理器，对总线带宽的占用。接着讲述了Linux Framebuffer （帧缓冲）驱 动程序的结构。分析了一个最基本的 Linux 的帧缓冲驱动程序结构，并在此基础上编写了 PXA270 平台上的帧缓冲驱动程序。最后，说明了Linux 帧缓冲设备的应用程序接口，给出 了一个简单的测试帧缓冲的代码。 10.1 液晶显示 （LCD ）概述 对友好的人机界面的需求，是嵌入式处理器得以广泛发展的原因之一。而LCD （Liquid Crystal Display，液晶显示屏）则主要的显示方式。多数的面向手持设备的嵌入式处理器都 会集成LCD 控制器。 10.1.1 液晶显示简介 液晶显示是一种被动的显示模式，它不能发光，只能依靠控制透射或者反射周围环境 的光，达到显示的目的。因此，所有的液晶显示器都需要有背光来照亮液晶本身。常用的 液晶显示屏背光包括：  场致发光 （EL ，Electro-luminescent ），EL 背光系统是由EL 灯片和EL 驱动器组 成。EL 灯片的厚度一般小于0.2mm ，是由绝缘基底上喷涂了场致发光材料并夹在 两层电极之间组成。其驱动方式是200Hz 到1KHz、幅值为50～200V 的交流电压。 使用典型的寿命5000～10000 小时。EL 背光以黄绿色为主，常用于小型灰度LCD 背光。  冷阴极荧光灯 （CCFL，Cold Cathode Fluorescent Lamp ），是填充了惰性气体的密 封玻璃管。当在管子上加高压时，气体电离产生紫外 （UV ）光。紫外光激励内部 磷光粉涂层，产生可见光。是极佳的白光源。它成本低、寿命长（超过25 千小时）、 亮度可轻易变化。是常用的彩色LCD 背光光源。但是，它工作需要600V 左右的 交流电源，升压电路和灯管本身的体积大，不适合做手持设备。  发光二极管 （LED，Light Emitting Diode ），近年来随着白光LED 的发展，逐渐 地成为了LCD 背光光源之一，其特点是： 成本低、寿命可达到 10 万小时 直流供电，发光电压低，不需要逆变器 体较小，发光效率高，适合于手持设备 通常，LCD 的显示部分和背光是做成一个模块的，我们只需要关心用哪一种背光驱动 ·1 · 电路就可以了。常见的液晶显示器按物理结构分为四种：  扭曲向列型 （TN －Twisted Nematic）  超扭曲向列型 （STN－Super TN）  双层超扭曲向列型 （DSTN －Dual Scan Tortuosity Nomograph ）  薄膜晶体管型 （TFT －Thin Film Transistor ） 其中TN －LCD、STN －LCD 和DSYN －LCD 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TFT－LCD 则采用截然不同的显示方式。关于 LCD 的显示原理 等知识，超过了本书的讨论范围，请读者参考相应的资料。 10.1.2 液晶屏接口 因为工作原理不同，液晶的扫描 （显示）接口时序通常可以分为 STN 和TFT 两种。 一个典型的4 位或者8 位STN 液晶屏扫描时序，如图 10-1 所示。 图10-1 典型的STN液晶屏扫描时序 ·2 · 典型的STN 液晶屏主要有5 种类型的扫描信号：  帧同步 （VFRAME ），用高电平 （或者低电平）表示扫描一帧的起始  行同步 （VLINE ），用高电平 （或者低电平）表示扫描一行的起始  时钟 （VCLK ），通过上升沿 （或者下降沿）把数据写入液晶屏  交流控制 （VM ），STN 液晶屏特有的控制信号，有些屏靠内部产生  数据信号 （VD [7:0]或者VD[3 :0]），表示连续8 个点 （或者4 个点）的颜色状态 10.1.2.1