高清嵌入式系統(tǒng)中的DVI驅(qū)動開發(fā)

摘要：以飛思卡爾半導(dǎo)體的MX51為系統(tǒng)硬件平臺，給出了高清嵌入式產(chǎn)品中DVI視頻顯示接口的實(shí)現(xiàn)方案；通過處理器的LCD1接口，外擴(kuò)TFP 410芯片實(shí)現(xiàn)DVI視頻輸出；分析了framebuffer的實(shí)現(xiàn)機(jī)制及其在驅(qū)動中的應(yīng)用；詳細(xì)講述Linux2．6．28內(nèi)核下基于framebuffer開發(fā)DVI驅(qū)動的方法及步驟。該設(shè)計應(yīng)用于高清機(jī)頇盒等產(chǎn)品中，效果良好。
關(guān)鍵詞：Linux；設(shè)備驅(qū)動；DVI；framebuffer；MX51

引言
DVI是Digital VisualInterface(數(shù)字視頻接口)的縮寫。在嵌入式電子領(lǐng)域，像DVI這樣的高清接口應(yīng)用越來越多，很多嵌入式產(chǎn)品采用H．264視頻編碼技術(shù)，支持播放H．264格式的720P分辨率的視頻文件，這就需要至少1024×768分辨率的顯示輸出設(shè)備。
MX51是飛思卡爾半導(dǎo)體的基于ARM Cortex-A8內(nèi)核的高端ARM嵌入式多媒體處理器，支持720P視頻多種格式的硬解碼，可以用來開發(fā)高清機(jī)頂盒、上網(wǎng)本等產(chǎn)品，很多情況下需要集成DVI這樣的高清視頻端子。
在嵌入式電子產(chǎn)品中，Linux操作系統(tǒng)占有越來越多的市場份額。本文采用Linux2．6．28內(nèi)核和MX51作為系統(tǒng)的軟、硬件平臺，詳細(xì)論述了基于framebtffer技術(shù)開發(fā)DVI顯示驅(qū)動程序的方法。

1 DVI概述
DVI接口只在一些高端顯示器上可以看到，一般常見的液晶顯示器只有VGA接口。VGA接口顯示的是模擬信號，而DVI接口顯示的是數(shù)字信號，它傳輸沒有經(jīng)過壓縮的數(shù)字信號，最高速率可達(dá)4．9 Gbps，對高清視頻顯示可以達(dá)到較好的保真度，減少模擬信號傳輸時的信號損失。
DVI基于TMDS(Transition Minimized Differential Signaling，轉(zhuǎn)換最小差分信號)技術(shù)來傳輸數(shù)字信號，TMDS運(yùn)用先進(jìn)的編碼算法把8位數(shù)據(jù)(R、G、B中的每路基色信號)通過最小轉(zhuǎn)換編碼為10位數(shù)據(jù)(包含行場同步信息、時鐘信息、數(shù)據(jù)DE、糾錯等)，經(jīng)過DC平衡后，采用差分信號傳輸數(shù)據(jù)。DVI和LVDS、TTL相比有較好的電磁兼容性能，可以用低成本的專用電纜實(shí)現(xiàn)長距離、高質(zhì)量的數(shù)字信號傳輸。

2 硬件接口
本設(shè)計采用的硬件平臺是基于飛思卡爾半導(dǎo)體的MX51多媒體應(yīng)用處理器開發(fā)板。該處理器集成了多種外設(shè)接口，其中包括兩個液晶顯示控制器(LCDC)及其接口，可以連接各類LCD，分辨率最大支持1280×800像素。通過MX51的LCD1接口，外擴(kuò)德州儀器公司的TFP410芯片實(shí)現(xiàn)DVI視頻輸出，MX51的高清720P視頻解碼能力需要較大分辨率的顯示輸出設(shè)備。圖1為MX51的LCD1接口與TFP410的連接圖。

圖1中的TX2±、TX1±、TX0±、TXC±信號是DVI視頻輸出信號4對，8個信號。DATA[23：0]是視頻數(shù)據(jù)輸入信號，對應(yīng)MX51 LCD1的DATA[23：0]；DE、VSYNC、HSYNC、IDCK±等時鐘信號分別對應(yīng)LCD1的相應(yīng)的引腳。SCL、SDA是I2C總線時鐘和數(shù)據(jù)信號，接MX51 I2C接口的2個引腳。以上硬件電路連接，可實(shí)現(xiàn)MX51輸出高清視頻到DVI芯片，再通過外接LCD顯示。MX51處理器內(nèi)部集成的LCD控制器包括如下主要寄存器：
①LSSAR寄存器。設(shè)置顯示緩沖區(qū)的首地址。
②LSR寄存器。設(shè)置顯示緩沖區(qū)的大小。
③LPCR寄存器。設(shè)置像素時鐘頻率PCD、同步時鐘極性FB_SYNC_CLK_INVERT、OE信號極性FB_SYNC_OE_ACT_HIGH、垂直信號時鐘極性FB_SY NC_VERT_HIGH_ACT、水平信號時鐘極性FB_SYNC_HOR_HIGH_ACT。
④LHCR寄存器。設(shè)置行同步信號的hsync_len、left_margin和right_margin。
⑤LVCR寄存器。設(shè)置幀同步信號的vsync_len、upper_margin和lower_margin。
⑥LPCCR寄存器。設(shè)置屏幕的顯示亮度，LPCCR的低8位控制PWM的脈沖高電平占空比，調(diào)節(jié)范圍為0x00～0xFF。