基于OMAP5912手持多媒體終端的人機(jī)接口實(shí)現(xiàn)

　　0引言

　　手持多媒體終端以其高滲透力的移動(dòng)數(shù)字媒體方式、全新的業(yè)務(wù)理念和巨大的市場潛力而倍受關(guān)注，已成為世界各國廣播和電信產(chǎn)業(yè)積極研究和發(fā)展的重要領(lǐng)域。手持多媒體終端具有高集成度、低功耗以及使用靈活等優(yōu)點(diǎn)，故可廣泛運(yùn)用于各種領(lǐng)域。手持多媒體終端對人機(jī)接口的設(shè)計(jì)也越來越人性化、多元化。本系統(tǒng)之所以選用 OMAP5912微處理器，除了它具有低功耗、高性能的特性外，其豐富的外圈接口可提供對各種人機(jī)接口的支持，也是其重要因素之一。

　　1 LCD顯示設(shè)計(jì)

　　1.1接口框架

　　本終端設(shè)計(jì)中包含的人機(jī)接口為鍵盤、觸摸屏以及LCD顯示屏，圖1所示是其接口結(jié)構(gòu)框架。在下面的章節(jié)中將對各功能模塊分別進(jìn)行介紹。

　　1.2 LCD控制器

　　本設(shè)計(jì)中的LCD控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖中，VSYNC信號是垂直同步信號(也稱幀同步信號)，用來指示新的一幀圖像的開始;HSYNC信號是水平同步信號(或行同步信號)，用來給出新的一行掃描信號的開始：Ac-bias為使能信號。本控制器中每行的點(diǎn)陣數(shù)和行數(shù)均可編程，并可分別由寄存器 timing 0和timing 1來控制。本系統(tǒng)選用的TFT為samsung的LTV350QV_FOE，它采用320×240像素液晶輸出方式。

　　1.3 LCD的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)

　　幀緩沖設(shè)備屬于字符設(shè)備，其目的是通過配置寄存器在一段制定的內(nèi)存與LCD間建立一個(gè)自動(dòng)傳輸通道。這樣，任何程序只要修改這段內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，就可改變LCD上的顯示內(nèi)容。幀緩沖設(shè)備驅(qū)動(dòng)也采用“文件層-驅(qū)動(dòng)層”的接口方式。

　　framebuffer驅(qū)動(dòng)的最重要結(jié)構(gòu)體就是fb_info，它記錄了幀緩沖設(shè)備，即當(dāng)前顯卡的全部信息，包括設(shè)備的參數(shù)、狀態(tài)以及操作函數(shù)指針等。每一個(gè)幀緩沖設(shè)備都必須對應(yīng)一個(gè)這樣的結(jié)構(gòu)體。

　　幀緩沖設(shè)備對應(yīng)的設(shè)備文件為/dev/fb*。如果系統(tǒng)有多個(gè)顯卡，Linux還可支持多個(gè)幀緩沖設(shè)備，最多可達(dá)32個(gè)，分別為/dev/fb0～/dev/fb31，而/dev/fb則為當(dāng)前缺省的幀緩沖設(shè)備，通常指向/dev/fb0。當(dāng)然，在嵌入式系統(tǒng)中，通常支持一個(gè)顯示設(shè)備就夠了。幀緩沖設(shè)備為標(biāo)準(zhǔn)字符設(shè)備，主設(shè)備號為29，次設(shè)備號為0到31，分別對應(yīng)/dev/fb0～/dev/fb31。因此，顯示模塊加載過程中通常包含以下幾個(gè)步驟：

　　(1)分配dma地址;

　　(2)初始化結(jié)構(gòu)體;

　　(3)初始化硬件，配置相應(yīng)寄存器;

　　(4)申請中斷;

　　(5)注冊frame buffer設(shè)備。

　　在文件層次上，Linux為其定義了讀操作、寫操作、映射操作、打開操作和關(guān)閉操作等，其定義代碼如下：

　　file_operations 結(jié)構(gòu)中的open()和release()操作不需底層支持，而read、write接口和普通的字符驅(qū)動(dòng)沒什么不同，只是讀寫的對象變?yōu)?framebuffer。是純粹的內(nèi)存操作。由于Linux工作在保護(hù)模式，每個(gè)應(yīng)用程序都有自己的虛擬地址空間，而在應(yīng)用程序中不能直接訪問物理緩沖區(qū)地址，為此，linux在文件操作file_operations結(jié)構(gòu)中提供了mmap函數(shù)，通?？蓪⑽募膬?nèi)容映射到用戶空間。而對于幀緩沖設(shè)備，則可通過映射操作將屏幕緩沖區(qū)的物理地址映射到用戶空間的一段虛擬地址中，之后，用戶就可通過讀寫這段虛擬地址來訪問屏幕緩沖區(qū)。實(shí)際上，使用幀緩沖設(shè)備的應(yīng)用程序都是通過映射操作來顯示圖形。

　　2觸摸屏輸入設(shè)計(jì)

　　2.1觸摸屏芯片ADS7843

　　ADS7843是 TI公司生產(chǎn)的四線電阻觸摸屏轉(zhuǎn)換接口芯片。它是一款具有同步串行接口的12位取樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其中引腳X+、Y+、X-、Y-是轉(zhuǎn)換器模擬輸入端;DCLK是外部時(shí)鐘輸入;CS是片選端;DIN是串行輸入，控制數(shù)據(jù)可通過該引腳輸入;DOUT是串行數(shù)據(jù)輸出，可用于輸出轉(zhuǎn)換后的觸摸位置數(shù)據(jù);IN3、IN4是輔助輸入;PENIRQ是PEN中斷引腳。

　　本設(shè)計(jì)主要通過MCSI接口來實(shí)現(xiàn)與ADS7843的命令、數(shù)據(jù)的串行輸入輸出，并通過KB.C引腳復(fù)用成GPIO，然后實(shí)現(xiàn)PENIRQ與BUSY信號的中斷觸發(fā)。圖3所示是ADS7843連接到OMAP5912的接口電路圖。

　　2.2觸摸屏驅(qū)動(dòng)

　　由于本設(shè)計(jì)是由DSP側(cè)的MCSI接口來發(fā)送命令和讀取觸摸屏數(shù)據(jù)，而由ARM側(cè)的操作系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳遞至界面程序進(jìn)行處理，所以，本驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)用MAILBOX雙核通信來實(shí)現(xiàn)中間的傳遞。

　　ARM側(cè)的處理流程如下：

　　(1)ARM側(cè)的MAILBOX中斷;

　　(2)由MAILBOX中斷服務(wù)程序從數(shù)據(jù)寄存器DSP2ARM和命令寄存器DSP2ARM2B讀取X、Y，并將其封裝成觸摸屏返回結(jié)構(gòu)TS_RET，最后通過寫指針寫入隊(duì)列;

　　(3)由應(yīng)用程序通過讀指針讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)處理。

　　驅(qū)動(dòng)程序中有下面兩個(gè)比較重要的結(jié)構(gòu)：