引言

　　現(xiàn)在大部分的便攜式手持終端產(chǎn)品,，如移動(dòng)電話、導(dǎo)航系統(tǒng)等,，都擁有一個(gè)小型LCD顯示屏,，這使LCD驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)成為手持終端設(shè)計(jì)的重要組成部分。

　　本文以應(yīng)用于特殊行業(yè)的手持終端為例,，敘述LCD驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法,。

　　硬件電路設(shè)計(jì)

　　硬件電路結(jié)構(gòu)

　　本設(shè)計(jì)中手持終端CPU采用三星公司ARM920T內(nèi)核處理器S3C2440A,，其LCD控制器支持STN LCD和TFT LCD，實(shí)際使用的LCD為LTS350Q1-PE1_PI,，屬于TFT LCD,。

　　電路框圖如圖1所示。

　　驅(qū)動(dòng)電路主要包括三部分：第一部分是LCD驅(qū)動(dòng),，采用MAX1779芯片,；第二部分是LED背光驅(qū)動(dòng)，采用MP1521芯片,；第三部分是VCOM信號驅(qū)動(dòng)，采用LM8261芯片,。這里主要敘述LCD驅(qū)動(dòng)和背光電路的實(shí)現(xiàn),。

　　LCD驅(qū)動(dòng)電路

　　由于LCD內(nèi)集成有數(shù)字電路和模擬電路，需要外部提供數(shù)字電壓DVDD和模擬電壓AVDD,。另外,，為了完成數(shù)據(jù)掃描，需要TFT輪流開啟/關(guān)閉,。當(dāng)TFT開啟時(shí),，數(shù)據(jù)通過源極驅(qū)動(dòng)器加載到顯示電極，顯示電極和公共電極間的電壓差再作用于液晶實(shí)現(xiàn)顯示,，因此需要控制TFT的開啟電壓VGH,、關(guān)閉電壓VGL，以及加到公共電極上的電壓VCOM,。

　　MAX1779芯片能產(chǎn)生LCD需要的模擬電壓AVDD,、柵極開啟電壓VGH及柵極關(guān)斷電壓VGL。芯片內(nèi)部集成有3個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器,，其中包括兩個(gè)充電泵和一個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器,，可以為小型TFT液晶屏提供高效的調(diào)節(jié)電壓。LCD驅(qū)動(dòng)電路如圖2所示,。

　　這里,，一個(gè)充電泵產(chǎn)生正電壓，作為TFT的開啟電壓VGH,；另外一個(gè)充電泵產(chǎn)生負(fù)電壓,，作為TFT的關(guān)閉電壓VGL。此外,，芯片還可以產(chǎn)生-5V電壓輸出,，設(shè)計(jì)時(shí)利用-5V輸出電壓協(xié)助LM8261產(chǎn)生VCOM信號。

　　LED背光驅(qū)動(dòng)電路

　　LCD作為一種被動(dòng)顯示器件本身并不能發(fā)光,，必須要有背光模塊提供光源,。白光LED由于復(fù)雜程度較低、成本低且尺寸較小，被普遍用做嵌入式手持設(shè)備的LCD背光源,。本文中背光驅(qū)動(dòng)電路如圖3所示,。

　　驅(qū)動(dòng)芯片采用MP1521，該芯片有3組獨(dú)立的電流反饋回路,，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)3組并聯(lián)的LED?，F(xiàn)將3組反饋回路FB1、FB2,、FB3短接,，可以提供更大的驅(qū)動(dòng)電流，用于驅(qū)動(dòng)6個(gè)白色串聯(lián)LED背光燈,。

　　MP1521支持兩種方式控制LED亮度,，一是將BRT連接在范圍為0.26V~1.2V的電壓上，另外一種是通過PWM信號控制LED亮度,。設(shè)計(jì)時(shí),，將其連接在PWM端口，使用PWM控制LCD背光亮度,。

　　S3C2440A有5個(gè)16bit定時(shí)器,，其中定時(shí)器0、1,、2,、3有PWM功能。將BRT連接到能夠輸出PWM信號的CPU的TOUT0/GPB0引腳,，利用定時(shí)器0產(chǎn)生的PWM信號控制LCD亮度,。通過改變PWM信號的占空比調(diào)整LED亮度，而通過設(shè)置CPU內(nèi)部寄存器的值可以改變PWM的占空比,。

　　為了節(jié)省功耗,，電路的使能(EN)端接CPU的LCD_PWREN管腳，高電平時(shí)背光電路工作,；低電平時(shí)背光電路不工作,。同時(shí)，可將EN端通過電阻直接連接到3.3V電源上以便調(diào)試時(shí)使用,。
LCD_BCK+和LCD_BCK-分別連接到串聯(lián)LED的正負(fù)兩端,。

　　軟件設(shè)計(jì)

　　手持終端的嵌入式Linux所采用的內(nèi)核版本是kernel-2.4.18。 為了使LCD能正常顯示,，還需要在Linux系統(tǒng)下開發(fā)LCD的驅(qū)動(dòng)程序,。

　　字符設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序

　　字符設(shè)備是Linux系統(tǒng)中最簡單的設(shè)備，可以像文件一樣訪問,。當(dāng)字符設(shè)備初始化的時(shí)候,，其驅(qū)動(dòng)程序向Linux內(nèi)核登記,，在chrdevs向量表中增加一個(gè)device_struct數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)條目。這個(gè)設(shè)備的主設(shè)備標(biāo)識符用作這個(gè)向量表的索引,。一個(gè)設(shè)備的主設(shè)備標(biāo)識符是固定的,。chrdevs向量表中的device_struct數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括一個(gè)登記設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序名稱的指針和一個(gè)指向一組文件操作的指針。這組文件操作本身位于這個(gè)設(shè)備的字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中,，并處理一些特定任務(wù),。

　　Linux下的幀緩沖設(shè)備

　　Linux操作系統(tǒng)為LCD等顯示設(shè)備提供了幀緩沖區(qū)。幀緩沖區(qū)(Framebuffer)是Linux為顯示設(shè)備提供的一個(gè)接口,，是把顯存抽象化后的一種設(shè)備,。為LCD編寫驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)質(zhì)就是為幀緩沖區(qū)編寫驅(qū)動(dòng)程序。

　　由于幀緩沖驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)在許多論文中有詳細(xì)敘述,，這里不再贅述,，本文重點(diǎn)討論背光設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)。

 　　LCD背光設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序

　　LCD背光設(shè)備可看作字符設(shè)備,，可以按照字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的編寫方法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。在驅(qū)動(dòng)程序里實(shí)現(xiàn)了LCD各種控制功能,。驅(qū)動(dòng)程序主要包括lcdctrl.c和lcdctrl_smdk2440.c,。其中l(wèi)cdctrl.c屏蔽了具體的硬件，它通過鉤子函數(shù)調(diào)用lcdctrl_smdk2440.c相關(guān)函數(shù)完成各種具體操作,。為了形象地說明兩個(gè)文件之間的關(guān)系,，這里以LCD亮度調(diào)節(jié)過程為例，說明函數(shù)的調(diào)用過程,，如圖4所示,。

　　lcdctrl.c中的lcdctrl_ioctl函數(shù)需根據(jù)上層應(yīng)用程序的不同參數(shù)實(shí)現(xiàn)不同的功能，這些控制LCD的功能包括亮度調(diào)整,、對比度調(diào)整,、關(guān)閉LCD、開啟LCD等,。

　　下面分別敘述兩個(gè)文件的實(shí)現(xiàn),。

　　lcdctrl.c文件

　　1、定義file_operation結(jié)構(gòu)體

static struct file_operations lcdctrl_fops = {
 ioctl: lcdctrl_ioctl,
 open: lcdctrl_open,
 release: lcdctrl_close  };

　　LCD的各種控制功能在lcdctrl_ioctl函數(shù)中實(shí)現(xiàn),，lcdctrl_open和lcdctrl_close不實(shí)現(xiàn)具體功能,，直接返回0值。

　　2,、lcdctrl_ioctl函數(shù)

　　lcdctrl_ioctl函數(shù)需根據(jù)上層應(yīng)用程序的不同參數(shù)實(shí)現(xiàn)不同的功能,，這里主要說明亮度調(diào)節(jié)功能的實(shí)現(xiàn)。部分代碼如下：

static int lcdctrl_ioctl(struct inode * inode, struct file *filp,  unsigned int cmd , unsigned long arg)
{……
 switch(cmd)
 { ……
  case
_LCDCTRL_IOCTL_BRIGHTNESS:
if ((arg >=0) && (arg <= 100))
ret = lcdctrl_set_brightness(arg);
break; //調(diào)節(jié)LCD背光亮度
  ……
     break;}
return ret;}

　　當(dāng)應(yīng)用程序傳遞的命令參數(shù)為LCDCTRL_IOCTL_BRIGHTNESS時(shí),，lcdctrl_ioctl調(diào)用lcdctrl_set_ brightness具體實(shí)現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)功能,。

　　3,、lcdctrl_set_brightness函數(shù)

　　lcdctrl_set_brightness具體實(shí)現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)功能。主要代碼如下：

int lcdctrl_set_brightness(int b)
{
 brightness = b;
 return lcd_device->set_brightness(b);
}

　　可以看出,，此函數(shù)調(diào)用lcd_ device->set_brightness函數(shù),，而lcd_device在初始化時(shí)已被指向與具體的硬件相關(guān)的函數(shù)。

　　4,、初始化函數(shù)

　　初始化函數(shù)主要完成初始信息的設(shè)置和設(shè)備的注冊,。

　　lcdctrl.c_smdk2440文件

　　1、lcdctrl_device結(jié)構(gòu)體

　　lcdctrl_device結(jié)構(gòu)體定義了具體操作LCD的各函數(shù)指針,，包括LCD初始化函數(shù),，LCD開啟和關(guān)閉函數(shù)，亮度,、對比度等設(shè)置函數(shù),。其中LCD關(guān)閉函數(shù)的本質(zhì)就是將LCD背光亮度設(shè)置為0。

static struct lcdctrl_device smdk2440_dev = {
init:      smdk2440_lcdctrl_init,
enable:     smdk2440_lcdctrl_enable,
disable:    smdk2440_lcdctrl_disable,
set_intensity:  smdk2440_lcdctrl_set_intensity,
set_brightness: smdk2440_lcdctrl_set_brightness,
set_contrast: smdk2440_lcdctrl_set_contrast};

　　2,、smdk2440_lcdctrl_set_brightnes函數(shù)

　　這里只敘述亮度設(shè)置函數(shù)的實(shí)現(xiàn),。

static int smdk2440_lcdctrl_set_brightness( int b)
{ ……
  TCNTB0 = 100;
  TCMPB0 = b*100/100;
 //設(shè)置TCMPB0寄存器的值
  TCON =  (TCON & ~(0xf)) | ( TCON_0_AUTO | TCON_0_MAN | COUNT_0_OFF);
TCON =  (TCON & ~(0xf)) | 0;
TCON=(TCON & ~(0xf)) | (TCON_0_AUTO | COUNT_0_ON);}

 　　函數(shù)中的語句大部分是給與定時(shí)器相關(guān)的寄存器寫值。其中b就是上層函數(shù)傳遞下來的bright值,，從程序中可以看到,，調(diào)節(jié)亮度本質(zhì)上是通過TCMPB0寄存器寫入與bright相關(guān)的值，控制PWM占空比實(shí)現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)功能,。

　　3,、LCDctrl_device_get_ops函數(shù)

　　用于上層獲取具體設(shè)備的鉤子函數(shù)。代碼如下：

struct lcdctrl_device *lcdctrl_device_get_ops(void)
{return &smdk2440_dev;}

　　此函數(shù)被lcdctrl.c初始化時(shí)調(diào)用,，將設(shè)備指向smdk2440_dev,。

　　至此，驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)完成,，為了更好地實(shí)現(xiàn)LCD的管理,，需要在上層的Qtopia應(yīng)用程序中提供人機(jī)操作的界面。

　　Qtopia應(yīng)用程序

　　Qtopia應(yīng)用程序提供人機(jī)操作界面并調(diào)用底層驅(qū)動(dòng)程序完成LCD控制功能,，這里,，仍然以亮度調(diào)節(jié)為例敘述應(yīng)用程序工作過程。

　　主要完成功能：

　　1,、應(yīng)用程序完成人機(jī)操作的界面,，為使用人員提供友好界面；

　　2,、讀取亮度值,，并將其存入變量bright中；

　　3,、打開設(shè)備文件：fd=open("/dev/devname",O_RDONLY),；

　　4,、調(diào)用底層的驅(qū)動(dòng)程序，通過底層的驅(qū)動(dòng)程序?qū)CD背光亮度調(diào)整為指定值,。

　　ioctl(fd, _BACKLIGHT_ IOCTL_BRIGHT, bright),。

　　ioctl函數(shù)調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序完成亮度的調(diào)節(jié)。

　　結(jié)語

　　經(jīng)測試,，設(shè)計(jì)完成的LCD能很好地完成圖形的顯示,，終端電源管理界面中包含了LCD亮度調(diào)節(jié)功能。

　　LCD驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)是手持終端產(chǎn)品的重要組成部分,。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于S3C2440A的手持終端LCD驅(qū)動(dòng)電路,。通過圖形管理界面能夠方便地管理LCD，達(dá)到節(jié)約能量,、延長手持終端工作時(shí)間的目的,。

　　參考文獻(xiàn)

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