基于ARM&Linux圖形用戶界面開發(fā)平臺(tái)的設(shè)計(jì)

②LCD初始化Linux下驅(qū)動(dòng)程序的入口是module_init()，因此初始化通過調(diào)用module_init(13506fb_init)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。13506fb_init初始化的部分代碼主要完成以下工作：⑴對(duì)LCD的背光燈進(jìn)行點(diǎn)亮。LCD顯示是一種被動(dòng)顯示模式，它不能發(fā)光，只能依靠控制透射或反射周圍環(huán)境的光達(dá)到顯示目的，因此必須通過寫寄存器，實(shí)現(xiàn)背光燈的點(diǎn)亮。⑵本系統(tǒng)在13506。h頭文件里用了一個(gè)數(shù)組對(duì)寄存器的設(shè)置作了一個(gè)預(yù)定義，然后再初始化函數(shù)里利用兩個(gè)實(shí)際參數(shù)寫入，從而設(shè)定寄存器的值。寄存器設(shè)置的值為：static13506_REGSas1dregs[]={…{0x0032，0x27}，{0x0038，0xEF}，{0x0039，0x0}…}。其中數(shù)組里每個(gè)元素的第一個(gè)值代表寄存器的名稱，第二個(gè)值代表要設(shè)定的值。這里32h設(shè)置LCD顯示的水平象素值320；38h，39h分別設(shè)置成0xEF和0x0，即設(shè)置垂直象素值240。除了這三個(gè)寄存器外，34h和3Ah這兩個(gè)寄存器也會(huì)對(duì)分辨率有影響。

③LCD驅(qū)動(dòng)“文件層-驅(qū)動(dòng)層”函數(shù)的實(shí)現(xiàn)幀緩沖設(shè)備屬于字符設(shè)備，要實(shí)現(xiàn)“文件層-驅(qū)動(dòng)層”接口的方式來對(duì)LCD進(jìn)行驅(qū)動(dòng)就必須對(duì)file_operation數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)fb_ops進(jìn)行填充，并實(shí)現(xiàn)其對(duì)應(yīng)的成員函數(shù)。本系統(tǒng)移植的Linux下include/linux/fb。h中定義了幀緩沖區(qū)的文件操作結(jié)構(gòu)體structfb_ops。該結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)字段都必須指向驅(qū)動(dòng)程序中實(shí)現(xiàn)特定操作的函數(shù)，對(duì)于不支持的操作字段可以置為NULL，或留到后續(xù)開發(fā)時(shí)添加。針對(duì)本系統(tǒng)的LCD，需要特定的操作成員函數(shù)如下：staticstructfb_ops13506fb_ops={owner：THIS_MODULE，fb_open：13506fb_open，fb_get_fix：13506fb_get_fix，fb_get_var：13506fb_get_var，fb_set_var：13506fb_set_var，fb_get_cmap：13506fb_get_cmap，fb_set_cmap：13506fb_set_cmap，fb_mmap：13506_mmap，};至此，LCD的驅(qū)動(dòng)程序框架已完成，所剩工作就是把一些調(diào)用的函數(shù)寫完整，編寫好驅(qū)動(dòng)程序后用arm-linux-gcc交叉編譯工具編譯驅(qū)動(dòng)模塊，之后動(dòng)態(tài)加載或靜態(tài)編譯進(jìn)內(nèi)核。

3。2。2USB驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)通用串行總線（USB）是一種外部總線結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)是接口統(tǒng)一、易于使用、方便擴(kuò)展、支持熱插拔（hotplug）和PNP(Plug-and-Play)，簡(jiǎn)化了計(jì)算機(jī)與不同類型外設(shè)間的連接，一經(jīng)推出就得到計(jì)算機(jī)外設(shè)硬件制造商的廣泛采用。Linux作為一個(gè)占有相當(dāng)市場(chǎng)份額的開源操作系統(tǒng)，自2。2。18版本內(nèi)核以來，就加入了對(duì)USB的支持。

USB是一種分層總線結(jié)構(gòu)，USB設(shè)備和主機(jī)之間的信息傳輸通過USB控制器實(shí)現(xiàn)。USB控制器的驅(qū)動(dòng)分為三層，由底至上為：USB主控制器驅(qū)動(dòng)、USB驅(qū)動(dòng)和USB設(shè)備類驅(qū)動(dòng)。

處于最底層USB主機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)（HCD）是USB主機(jī)直接與硬件交互的軟件模塊。Linux-2。4內(nèi)核中的USB支持2種主控制器接口：通用主控制器接口（UHCI）和開放控制器接口（OHCI）。主控制器驅(qū)動(dòng)為上層提供統(tǒng)一的接口，屏蔽掉硬件的具體細(xì)節(jié)。具體實(shí)現(xiàn)的功能有：主控制器硬件初始化；為USBD層提供相應(yīng)的接口函數(shù)；提供集線器設(shè)備配置、控制功能；完成4種數(shù)據(jù)傳輸類型。USB驅(qū)動(dòng)（USBD）部分是整個(gè)USB主機(jī)驅(qū)動(dòng)的核心，主要負(fù)責(zé)USB總線的管理、USB總線設(shè)備、USB總線帶寬管理、為USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)提供相關(guān)的接口、提供應(yīng)用程序訪問的USB系統(tǒng)的文件接口。

USB設(shè)備類驅(qū)動(dòng)是最終與應(yīng)用程序交互的軟件模塊，主要為訪問特定的USB設(shè)備和應(yīng)用程序提供接口。Linux內(nèi)核支持的USB設(shè)備類有：USB打印機(jī)設(shè)備類、通信設(shè)備類、存儲(chǔ)設(shè)備類、語(yǔ)音設(shè)備類等。由于AT91RM9200的USBHOST控制器符合OHCI標(biāo)準(zhǔn)，而系統(tǒng)所選擇的Linux內(nèi)核又對(duì)OHCI規(guī)范提供了模塊支持，因此使得開發(fā)工作相對(duì)簡(jiǎn)單。開發(fā)目標(biāo)板所需的USB驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，只需對(duì)原Linux內(nèi)核驅(qū)動(dòng)針對(duì)目標(biāo)板稍做修改即可。具體修改部分如下：①調(diào)整初始化地址。在/usb/usb-ochi。c中，使用板載起始地址（0x40700000）來初始化；②刪除PCI接口的處理代碼。在目標(biāo)板ARM221平臺(tái)上，USB主機(jī)控制器不包含PCI接口，故把/usb/usb-ochi。c中與PCI有關(guān)的代碼刪除；③修改HUB下端口數(shù)目。目標(biāo)板ARM221設(shè)有兩個(gè)USBHUB端口，用于鍵盤和鼠標(biāo)接口。故在/usb/usb-ochi。c中把HUB的下行端口數(shù)目從默認(rèn)值改為2。代碼修改之后，重新編譯、加載到內(nèi)核。

4MiniGUI在ARM221目標(biāo)板上的移植4。1MiniGUI的體系結(jié)構(gòu)MiniGUI是一種針對(duì)嵌入式設(shè)備的、跨操作系統(tǒng)的、輕量級(jí)的圖形用戶界面支持系統(tǒng)。從整體結(jié)構(gòu)上看，MiniGUI是分層設(shè)計(jì)的。在最底層，圖形抽象層（GAL：GraphicAbstractLayer）和輸入抽象層(IAL：InputAbstractLayer)提供底層圖形設(shè)備接口GDI(GDI：GraphicDeviceInterface)及輸入設(shè)備驅(qū)動(dòng)，Pthread（POSIX標(biāo)準(zhǔn)線程）用于提供內(nèi)核級(jí)線程支持的C函數(shù)庫(kù)；中間層是MiniGUI的核心層，包括窗口系統(tǒng)必不可少的各個(gè)模塊；最頂層是應(yīng)用編程接口（API：ApplicationProgramingInterface）。MiniGUI的這種分層體系結(jié)構(gòu)，大大方便了其在目標(biāo)系統(tǒng)上的移植。

4。2MiniGUI的移植移植MiniGUI主要是根據(jù)具體的硬件平臺(tái)定制或移植GAL引擎和IAL引擎，主要包括以下三個(gè)方面的工作。①GAL引擎的移植。MiniGUI可支持多種GAL引擎，包括對(duì)Framebuffer引擎的支持。因此，對(duì)于目標(biāo)板ARM221來說，顯示設(shè)備為L(zhǎng)CD，相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序已開發(fā)完成，這里只需要在配置文件MiniGUI。cfg中修改gal_engine=fbcon即可。②IAL引擎的移植。MiniGUI可支持多種IAL引擎，包括USB鼠標(biāo)、鍵盤引及部分觸摸屏引擎。

對(duì)于目標(biāo)板ARM221來說，其軟硬件方面都已支持USB鼠標(biāo)、鍵盤，故這里只需在配置文件MiniGUI。cfg中修改ial_engine=console、mdev=/dev/PS2即可。③交叉編譯MiniGUI的庫(kù)文件、資源文件、應(yīng)用程序，并制作根文件系統(tǒng)下載到目標(biāo)板系統(tǒng)上運(yùn)行。移植完成后，板載MiniGUI的運(yùn)行情況如圖3。

5總結(jié)本文介紹了一種基于ARMLinux的圖形用戶界面平臺(tái)的設(shè)計(jì)過程。實(shí)驗(yàn)表明，該平臺(tái)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，在應(yīng)用系統(tǒng)中只需根據(jù)實(shí)際需求做上層應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)即可。

本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：從整體角度，對(duì)嵌入式GUI開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行分析研究，選用了性能可靠的ARM、開放源代碼的Linux及輕型嵌入式GUI支持庫(kù)MiniGUI，完成了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。