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Linux幀緩沖注冊(cè)O(shè)LED驅(qū)動(dòng)(下)

嵌入式技術(shù) ? 來(lái)源:嵌入式技術(shù) ? 作者:嵌入式技術(shù) ? 2022-09-26 15:54 ? 次閱讀

Linux幀緩沖注冊(cè)OLED驅(qū)動(dòng)(下)

1.幀緩沖驅(qū)動(dòng)編程

??幀緩沖驅(qū)動(dòng)是屬于字符類設(shè)備的一種,主設(shè)備號(hào)為29,生成的設(shè)備節(jié)點(diǎn)為/dev/fb*。實(shí)現(xiàn)幀緩沖驅(qū)動(dòng)注冊(cè),只需要調(diào)用驅(qū)動(dòng)注冊(cè)函數(shù)register_framebuffer,驅(qū)動(dòng)注冊(cè)注銷函數(shù)unregister_framebuffer。

  • 注冊(cè)和注銷驅(qū)動(dòng)函數(shù)
#include 
int unregister_framebuffer(struct fb_info *fb_info);
int register_framebuffer(struct fb_info *fb_info);
  • struct fb_info結(jié)構(gòu)體

struct fb_info結(jié)構(gòu)體中需要關(guān)心的參數(shù)有:
1. 屏幕固定參數(shù)結(jié)構(gòu)體struct fb_fix_screeninfo fix、屏幕可變參數(shù)結(jié)構(gòu)體struct fb_var_screeninfo var 位應(yīng)用層提供屏幕信息。
2.幀緩沖文件操作集合struct fb_ops *fbops,需要為應(yīng)用層接口函數(shù)提供入口。
3.屏幕的內(nèi)核申請(qǐng)的虛擬地址char __iomem *screen_base,應(yīng)用層mmap函數(shù)映射地址就是和該地址的連接橋梁。

struct fb_info {
	atomic_t count;
	int node;
	int flags;
	struct mutex lock;		/* Lock for open/release/ioctl funcs */
	struct mutex mm_lock;		/* Lock for fb_mmap and smem_* fields */
	struct fb_var_screeninfo var;	/* 可變參數(shù) */
	struct fb_fix_screeninfo fix;	/* 固定參數(shù) */
	struct fb_monspecs monspecs;	/* Current Monitor specs */
	struct work_struct queue;	/* Framebuffer event queue */
	struct fb_pixmap pixmap;	/* Image hardware mapper */
	struct fb_pixmap sprite;	/* Cursor hardware mapper */
	struct fb_cmap cmap;		/* Current cmap */
	struct list_head modelist;      /* mode list */
	struct fb_videomode *mode;	/* current mode */

#ifdef CONFIG_FB_BACKLIGHT
	/* assigned backlight device */
	/* set before framebuffer registration, 
	   remove after unregister */
	struct backlight_device *bl_dev;

	/* Backlight level curve */
	struct mutex bl_curve_mutex;	
	u8 bl_curve[FB_BACKLIGHT_LEVELS];
#endif
#ifdef CONFIG_FB_DEFERRED_IO
	struct delayed_work deferred_work;
	struct fb_deferred_io *fbdefio;
#endif

	struct fb_ops *fbops;/*幀緩沖文件操作集合*/
	struct device *device;		/* This is the parent */
	struct device *dev;		/* This is this fb device */
	int class_flag;                    /* private sysfs flags */
#ifdef CONFIG_FB_TILEBLITTING
	struct fb_tile_ops *tileops;    /* Tile Blitting */
#endif
	char __iomem *screen_base;	/* Virtual address虛擬地址 */
	unsigned long screen_size;	/* Amount of ioremapped VRAM or 0 */ 
	void *pseudo_palette;		/* Fake palette of 16 colors */ 
#define FBINFO_STATE_RUNNING	0
#define FBINFO_STATE_SUSPENDED	1
	u32 state;			/* Hardware state i.e suspend */
	void *fbcon_par;                /* fbcon use-only private area */
	/* From here on everything is device dependent */
	void *par;
	/* we need the PCI or similar aperture base/size not
	   smem_start/size as smem_start may just be an object
	   allocated inside the aperture so may not actually overlap */
	struct apertures_struct {
		unsigned int count;
		struct aperture {
			resource_size_t base;
			resource_size_t size;
		} ranges[0];
	} *apertures;
  • 內(nèi)核層申請(qǐng)物理地址dma_alloc_writecombine

??因?yàn)閼?yīng)用層是通過(guò)mmap內(nèi)存映射方式將屏幕緩沖區(qū)映射到進(jìn)程空間,因此驅(qū)動(dòng)層需要調(diào)用dma_alloc_writecombine函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)分配屏幕的的物理緩沖區(qū)。

#include 
void *dma_alloc_writecombine(struct device *dev, size_t size,dma_addr_t *handle, gfp_t gfp)
函數(shù)功能: 內(nèi)核層動(dòng)態(tài)分配物理內(nèi)存空間。
形參: dev --沒(méi)有可直接填NULL
???size --要申請(qǐng)的空間大小
???dma_handle --申請(qǐng)的物理地址
???flag —GFP_KERNEL申請(qǐng)不到就阻塞
返回值: 成功返回申請(qǐng)成功的物理地址對(duì)應(yīng)的虛擬地址
  • 內(nèi)核層釋放申請(qǐng)的物理空間dma_free_writecombine

??調(diào)用dma_free_writecombine函數(shù)來(lái)完成物理空間釋放。

void dma_free_writecombine(struct device *dev, size_t size,void *cpu_addr, dma_addr_t handle)
形參:dev --沒(méi)有可直接填NULL
???size --要申請(qǐng)的空間大小
???cpu_addr —dma_alloc_writecombine函數(shù)返回值
???handle --物理地址

3.1 OLED簡(jiǎn)介

OLED,即有機(jī)發(fā)光二極管( Organic Light Emitting Diode)。 OLED 由于同時(shí)具備自發(fā)光,不需背光源、對(duì)比度高、厚度薄、視角廣、反應(yīng)速度快、可用于撓曲性面板、使用溫度范圍廣、 構(gòu)造及制程較簡(jiǎn)單等優(yōu)異之特性,被認(rèn)為是下一代的平面顯示器新興應(yīng)用技術(shù)。

poYBAGMxWsiAEbEFAAgIo9QqVOQ005.png#pic_center

??本次選用OLED屏幕為0.96寸,驅(qū)動(dòng)IC為SSD1306,驅(qū)動(dòng)協(xié)議為SPI。分辨率為128*64;單色屏幕。采用頁(yè)面尋址方式。

  • 引腳說(shuō)明

GND 電源
VCC 電源正( 3~5.5V)
D0 OLED 的 D0 腳,在 SPI 和 IIC 通信中為時(shí)鐘管腳
D1 OLED 的 D1 腳,在 SPI 和 IIC 通信中為數(shù)據(jù)管腳
RES OLED 的 RES#腳,用來(lái)復(fù)位(低電平復(fù)位)
DC OLED 的 D/C#E 腳, 數(shù)據(jù)和命令控制管腳
CS OLED 的 CS#腳,也就是片選管腳

3.2 幀緩沖注冊(cè)示例

硬件平臺(tái): tiny4412
開發(fā)平臺(tái): ubuntu18.04
交叉編譯器: arm-linux-gcc
內(nèi)核: linux3.5
OLED驅(qū)動(dòng)IC: SSD1306
OLED驅(qū)動(dòng)方式: SPI(采用SPI子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn))

??注冊(cè)SPI子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)OLED屏幕驅(qū)動(dòng),OLED屏幕畫點(diǎn)函數(shù)實(shí)現(xiàn);通過(guò)幀緩沖驅(qū)動(dòng)注冊(cè)O(shè)LED驅(qū)動(dòng),在/dev下生成設(shè)備節(jié)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層幀緩沖接口。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#include 
#include 
#include 
#include 
/***************OLED gpio初始化************
**D0 --時(shí)鐘線SPI0_SCLK  --GPB_0
**D1 --主機(jī)輸出線SPI0_MOSI --GPB_3
**RES --復(fù)位腳  GPB_4
**DC --數(shù)據(jù)命令選擇腳 GPB_5
**CS --片選 SPI0_CS --GPB_1
**
******************************************/
#define OLED_DAT 1//發(fā)送數(shù)據(jù)
#define OLED_CMD 0//發(fā)送命令
struct spi_device *oled_spi;
static unsigned int *GPB_CON=NULL;
static unsigned int *GPB_DAT=NULL;
#define OLED_RES(x) if(x){*GPB_DAT|=1<<4;}else{*GPB_DAT&=~(1<<4);} //時(shí)鐘腳 //復(fù)位腳
#define OLED_DC(x) if(x){*GPB_DAT|=1<<5;}else{*GPB_DAT&=~(1<<5);} //時(shí)鐘腳 //數(shù)據(jù)命令選擇腳

void OLED_Clear(u8 data);
void OLED_ClearGram(void);
void OLED_RefreshGram(void);

void OLED_GPIO_Init(void)
{

	GPB_CON=ioremap(0x11400040, 8);//將物理地址映射為虛擬地址
	GPB_DAT=GPB_CON+1;
	*GPB_CON&=0xff00ffff;
	*GPB_CON|=0x00110000;//配置為輸出模式
	//上拉
	OLED_RES(1);
}
/*******************發(fā)送一個(gè)字節(jié)函數(shù)***************
**形參:u8 dat -- 要發(fā)送數(shù)據(jù)
**			u8 cmd --0發(fā)送數(shù)據(jù),1發(fā)送命令
**
****************************************************/
void OLED_SendByte(u8 dat,u8 cmd)
{
	if(cmd)
	{
		OLED_DC(1);//發(fā)送數(shù)據(jù)
	}
	else 
	{
		OLED_DC(0);//發(fā)送命令
	}
	spi_write(oled_spi,&dat,1);//發(fā)送一個(gè)字節(jié)
}
/****************OLED初始化***************/
void OLED_Init(void)
{
	OLED_GPIO_Init();//OLED GPIO初始化
	//軟件復(fù)位
	OLED_RES(1);
	mdelay(200);
	OLED_RES(0);
	mdelay(200);
	OLED_RES(1);
	mdelay(200);
	//OLED初始化序列
	OLED_SendByte(0xAE,OLED_CMD); /*進(jìn)入睡眠模式*/
	OLED_SendByte(0x00,OLED_CMD); /*set lower column address*/
	OLED_SendByte(0x10,OLED_CMD); /*set higher column address*/	
	OLED_SendByte(0x40,OLED_CMD); /*set display start line*/
	OLED_SendByte(0xB0,OLED_CMD); /*set page address*/
	OLED_SendByte(0x81,OLED_CMD); /*設(shè)置對(duì)比度*/
	OLED_SendByte(0xCF,OLED_CMD); /*128*/
	OLED_SendByte(0xA1,OLED_CMD); /*set segment remap*/
	OLED_SendByte(0xA6,OLED_CMD); /*normal / reverse*/
	OLED_SendByte(0xA8,OLED_CMD); /*multiplex ratio*/
	OLED_SendByte(0x3F,OLED_CMD); /*duty = 1/64*/
	OLED_SendByte(0xC8,OLED_CMD); /*Com scan direction*/
	OLED_SendByte(0xD3,OLED_CMD); /*set display offset*/
	OLED_SendByte(0x00,OLED_CMD);
	OLED_SendByte(0xD5,OLED_CMD); /*set osc division*/
	OLED_SendByte(0x80,OLED_CMD);
	OLED_SendByte(0xD9,OLED_CMD); /*set pre-charge period*/
	OLED_SendByte(0Xf1,OLED_CMD);
	OLED_SendByte(0xDA,OLED_CMD); /*set COM pins*/
	OLED_SendByte(0x12,OLED_CMD);
	OLED_SendByte(0xdb,OLED_CMD); /*set vcomh*/
	OLED_SendByte(0x30,OLED_CMD);
	OLED_SendByte(0x8d,OLED_CMD); /*set charge pump enable*/
	OLED_SendByte(0x14,OLED_CMD);
	OLED_SendByte(0xAF,OLED_CMD); /*恢復(fù)正常模式*/	
	OLED_ClearGram();//清空緩沖區(qū)
	OLED_RefreshGram();//更新顯示
}
/****************清屏函數(shù)***********
**形參:u8 data -- 0全滅
**							-- 0xff全亮
*************************************/
void OLED_Clear(u8 data)
{
	u8 i,j;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		OLED_SendByte(0xb0+i,OLED_CMD);//設(shè)置頁(yè)地址
		OLED_SendByte(0x10,OLED_CMD);//設(shè)置列高地址
		OLED_SendByte(0x0,OLED_CMD);//設(shè)置列低地址
		for(j=0;j<128;j++)OLED_SendByte(data,OLED_DAT);//寫滿一列
	}
}
/******************OLED設(shè)置光標(biāo)*************
**形參:u8 x -- x坐標(biāo)(0~127)
**			u8 y -- y坐標(biāo)(0~7)
**
********************************************/
void OLED_SetCursor(u8 x,u8 y)
{
	OLED_SendByte(0xb0+y,OLED_CMD);//設(shè)置頁(yè)地址
	OLED_SendByte(0x10|((x>>4)&0xf),OLED_CMD);//設(shè)置列的高位地址
	OLED_SendByte(0x00|(x&0xf),OLED_CMD);
}

static u8 OLED_GRAM[8][128];//定義屏幕緩沖區(qū)大小
/****************封裝畫點(diǎn)函數(shù)**************
**形參:u8 x -- x坐標(biāo)0~127
**	    u8 y -- y坐標(biāo):0~63
**			u8 c -- 1,亮 ,0滅
**假設(shè):x,y (5,6),9
*******************************************/
void OLED_DrawPoint(u8 x,u8 y,u8 c)
{
	u8 page=0;
	page=y/8;//y坐標(biāo)對(duì)應(yīng)在哪一頁(yè)
	//y=12,y/8=1,y%8=12%8=1....4
	y=y%8;//對(duì)應(yīng)頁(yè)上的哪一行6%8=0---6
	if(c)OLED_GRAM[page][x]|=1var.yres;
	char *p=info->screen_base;
	//printk("w=%d,h=%dn",w,h);
	switch(cmd)
	{
		case OLED_REFLASH://更新數(shù)據(jù)到屏幕
		for(i=0;i;>;>

3.3 幀緩沖應(yīng)用層

??通過(guò)LCD應(yīng)用編程實(shí)現(xiàn)OLED應(yīng)用程序編寫,調(diào)用矢量字庫(kù)實(shí)現(xiàn)字符串顯示,移植第三方數(shù)碼管顯示示例實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)碼管式時(shí)間顯示。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include "./freetype/freetype.h"
#include "SuperNumber/SuperNumber.h"
#define OLED_REFLASH 0X80
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned short u16;
void sDynamicClockInitial(void);
void sDynamicClockProcess(void);
int imag_w,imag_h;
static unsigned char *lcd_p=NULL;//屏幕緩存地址
static struct fb_fix_screeninfo fb_fix;//固定參數(shù)結(jié)構(gòu)體
static struct fb_var_screeninfo fb_var;//可變參數(shù)結(jié)構(gòu)體
/*LCD畫點(diǎn)函數(shù)*/
void LCD_DrawPoint(int x,int y,int c)
{
	if(fb_var.bits_per_pixel==8)
	{
		//獲取要繪制的點(diǎn)的地址
		unsigned char *p= (unsigned char *)(lcd_p+y*fb_fix.line_length+x*fb_var.bits_per_pixel/8);
		*p=c;//寫入顏色值
	}
	else
	{
		//獲取要繪制的點(diǎn)的地址
		unsigned int *p= (unsigned char *)(lcd_p+y*fb_fix.line_length+x*fb_var.bits_per_pixel/8);
		*p=c;//寫入顏色值
		
	}
}
int fd;
int main(int argc,char *argv[])
{
	if(argc!=2)
	{
		printf("格式:./a.out n");
		return 0;
	}
	/*1.打開設(shè)備*/
	fd=open(argv[1], 2);
	if(fd<0)
	{
		printf("打開設(shè)備失敗n");
	}
	/*2.獲取固定參數(shù)*/
	memset(&fb_fix,0, sizeof(fb_fix));
 	ioctl(fd,FBIOGET_FSCREENINFO,&fb_fix);
	printf("屏幕緩存大小:%dn",fb_fix.smem_len);
	printf("一行的字節(jié)數(shù):%dn",fb_fix.line_length);
	/*3.獲取屏幕可變參數(shù)*/
	memset(&fb_var,0, sizeof(fb_var));
	ioctl(fd,FBIOGET_VSCREENINFO,&fb_var);
	printf("屏幕尺寸:%d*%dn",fb_var.xres,fb_var.yres);
	printf("顏色位數(shù):%dn",fb_var.bits_per_pixel);
	imag_w=fb_var.xres;
	imag_h=fb_var.yres;
	/*4.將屏幕緩沖區(qū)映射到進(jìn)程空間*/
	lcd_p=mmap(NULL,fb_fix.smem_len,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0);
	if(lcd_p==(void *)-1)
	{
		printf("內(nèi)存映射失敗n");
		return 0;
	}
	memset(lcd_p,0x00,fb_fix.smem_len);//將屏幕清空為白色
	if(InitConfig_FreeType("msyhbd.ttc"))//初始化freetype
	{
		printf("字庫(kù)打開失敗n");
		return 0;
	}
	sDynamicClockInitial();
	sDynamicClockProcess();

	FreeType_Config();//釋放freetype
AA:	
	//取消映射
	munmap(lcd_p,fb_fix.smem_len);
	return 0;
}
//一個(gè)電子鐘包括8個(gè)部分
sSuperNum stSuperNum1;
sSuperNum stSuperNum2;
sSuperNum stSuperNum3;
sSuperNum stSuperNum4;
sSuperNum stSuperNum5;
sSuperNum stSuperNum6;
sSuperNum stSuperNum7;
sSuperNum stSuperNum8;

//特效狀態(tài)轉(zhuǎn)移查詢庫(kù)
uint8_t SegAction[MAX_SEG_STATUE][MAX_SEG_STATUE][SEG_NUM];
/*************************************************************************
 ** Function Name:	sDynamicClockInitial		                               
 ** Purpose:		初始化時(shí)鐘的各個(gè)數(shù)碼段部分   		        
 ** Params:															                              
 **	@ 	                                        			 
 ** Return:							  	 
 ** Notice:	  None.												 
 ** Author:		公眾號(hào):最后一個(gè)bug											 
 *************************************************************************/
void sDynamicClockInitial(void)
{
	 #define NUM_OFFSET (19)
	
	uint16_t x_Location = 5;
	uint16_t y_Location = 20;
	
	stSuperNum1.pDrawPoint = LCD_DrawPoint;
	InitialSuperNum(&stSuperNum1,x_Location,y_Location,10,10,2);
  InitialSegShowAction(&stSuperNum1,(uint8_t*)SegAction);

	x_Location += NUM_OFFSET;

  stSuperNum2.pDrawPoint = LCD_DrawPoint;
	InitialSuperNum(&stSuperNum2,x_Location,y_Location,10,10,2);
	InitialSegShowAction(&stSuperNum2,(uint8_t*)SegAction);

	x_Location += NUM_OFFSET;
  stSuperNum3.pDrawPoint = LCD_DrawPoint;
	InitialSuperNum(&stSuperNum3,x_Location,y_Location,2,10,2);
	InitialSegShowAction(&stSuperNum3,(uint8_t*)SegAction);

	x_Location += NUM_OFFSET/2 + 2;
	stSuperNum4.pDrawPoint = LCD_DrawPoint;
	InitialSuperNum(&stSuperNum4,x_Location,y_Location,10,10,2);
	InitialSegShowAction(&stSuperNum4,(uint8_t*)SegAction);

	x_Location += NUM_OFFSET;
  stSuperNum5.pDrawPoint = LCD_DrawPoint;
	InitialSuperNum(&stSuperNum5,x_Location,y_Location,10,10,2);
	InitialSegShowAction(&stSuperNum6,(uint8_t*)SegAction);

	x_Location += NUM_OFFSET;
	stSuperNum6.pDrawPoint = LCD_DrawPoint;
	InitialSuperNum(&stSuperNum6,x_Location,y_Location,2,10,2);
	InitialSegShowAction(&stSuperNum6,(uint8_t*)SegAction);

	x_Location += NUM_OFFSET/2+2;
	stSuperNum7.pDrawPoint = LCD_DrawPoint;
	InitialSuperNum(&stSuperNum7,x_Location,y_Location+10,5,5,2);
	InitialSegShowAction(&stSuperNum7,(uint8_t*)SegAction);

	x_Location += NUM_OFFSET/2+4;
	stSuperNum8.pDrawPoint = LCD_DrawPoint;
	InitialSuperNum(&stSuperNum8,x_Location,y_Location+10,5,5,2);
	InitialSegShowAction(&stSuperNum8,(uint8_t*)SegAction);
	
}


/*************************************************************************
 ** Function Name:	sDynamicClockProcess		                               
 ** Purpose:		動(dòng)態(tài)時(shí)鐘處理		        
 ** Params:															                              
 **	@ 	                                        			 
 ** Return:							  	 
 ** Notice:	  None.												 
 ** Author:		公眾號(hào):最后一個(gè)bug											 
 *************************************************************************/
void sDynamicClockProcess(void)
{
  	static timerCnt = 0;
	static uint16_t DPoint = 11;
	static uint16_t CurrHour = 23;  //當(dāng)前小時(shí)
	static uint16_t CurrMin = 59;   //當(dāng)前分鐘
	static uint16_t CurrSec = 50;   //當(dāng)前s
	static uint16_t CurrSecOld = 0xFFFF;//保存的s
	static uint16_t SecondPoint = 0;
	time_t timep,timep2;//保存當(dāng)前系統(tǒng)秒單位時(shí)間
	struct tm result;//保存時(shí)間結(jié)構(gòu)體
	while(1)
	{
		timep=time(NULL);
		if(timep!=timep2)	
		{
			timep2=timep;
			localtime_r(&timep,&result);//將秒單位時(shí)間轉(zhuǎn)換為時(shí)間結(jié)構(gòu)體
			CurrHour=result.tm_hour;
			CurrMin=result.tm_min;
			CurrSec=result.tm_sec;
		}
		//下面是更新顯示處理
			if(CurrSecOld != CurrSec)
			{
				if(CurrSecOld == 0xFFFF) //表示開機(jī)第1s不處理
				{
					CurrSecOld = 0xFFFE;
				}
				else 
				{
				CurrSecOld = CurrSec;//更新
				DPoint = ((DPoint == 11)?(DPoint = 10):(DPoint = 11)); //點(diǎn)閃爍
				}
			}
				
			if(CurrSecOld < 60)
			{
				SuperNumActionPlay(&stSuperNum1,(uint8_t*)SegAction,CurrHour/10);
				SuperNumActionPlay(&stSuperNum2,(uint8_t*)SegAction,CurrHour%10);
				SuperNumActionPlay(&stSuperNum3,(uint8_t*)SegAction,DPoint);
				SuperNumActionPlay(&stSuperNum4,(uint8_t*)SegAction,CurrMin/10);
				SuperNumActionPlay(&stSuperNum5,(uint8_t*)SegAction,CurrMin%10);
				SuperNumActionPlay(&stSuperNum6,(uint8_t*)SegAction,DPoint);
				SuperNumActionPlay(&stSuperNum7,(uint8_t*)SegAction,CurrSecOld/10);
				SuperNumActionPlay(&stSuperNum8,(uint8_t*)SegAction,CurrSecOld%10);	
				ioctl(fd,OLED_REFLASH);
			}
	}		
}

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審核編輯:湯梓紅

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