本章重點
本章主要講解幀緩衝裝置 linux 驅動的架構及程式設計方法。
1、 lcd 的底層硬體操作原理。
2、幀緩衝裝置的概念及驅動中的重要資料結構和函式。
3、幀緩衝裝置驅動的整體結構，幀緩衝裝置的幾個重要函式，整體與部分的關係。
4、 linux 幀緩衝裝置使用者空間的訪問方法，並對android 等 gui簡單的介紹。
5、 s3c6410 lcd 控制器裝置驅動的例項。
18.1 lcd 硬體原理
利用液晶製成的顯示器稱為 lcd（液晶顯示器），依據驅動方式分為靜態驅動、簡單矩陣驅動以及主動矩陣驅動 3 種。其中，簡單矩陣型又可再細分扭轉向列型（tn）和超扭轉式向列型（stn）兩種，主動矩陣型以薄膜式電晶體型（tft）為主流。表 18.1 列出tn、stn 和 tft 顯示器的區別。
表 18.1 tn、stn 和 tft 顯示器的區別
tn 型液晶顯示技術是 lcd 中最基本的，其他種類的 lcd 都以 tn 型為基礎改進而得。tn型 lcd 顯示質量很差，色彩單一，對比度低，反映速度很慢，主要用於簡單的數字符與文字的顯示，如電子錶及電子計算器等。
stn lcd 的顯示原理與 tn 類似，區別在於 tn 型的液晶分子將入射光旋轉 90°，而 stn可將入射光旋轉 180°～270°。stn 改善了 tn 視角狹小的缺點，並提高了對比度，顯示品質較 tn 高。
stn 搭配彩色濾光片，將單色顯示矩陣的任一畫素分成 3 個子畫素，分別透過彩色濾光片顯示紅、綠、藍三原色，再經由三原色按比例調和，顯示出逼近全彩模式的色彩。stn 顯示的畫面色彩對比度仍較小，反應速度也較慢，可作為一般的操作顯示介面。
dstn 通過雙掃瞄方式來顯示，顯示效果相對 stn 有較大幅度的提高。dstn 的反應速度可達到 100ms，但是在電場反覆改變電壓的過程中，每一畫素的恢復過程較慢。因此，當在螢幕畫面快速變化時，會產生「拖尾」現象。
tn 與 stn 型液晶顯示器都是使用場電壓驅動方式，如果顯示尺寸加大，中心部位對電極變化的反應時間就會拉長，顯示器的速度跟不上。為了解決這個問題，主動式矩陣驅動被提出，主動式 tft 型的液晶顯示器的結構較為複雜，包括背光管、導光板、偏光板、濾光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料和薄膜式電晶體等。
tft 型 lcd，電晶體矩陣依顯示訊號開啟或關閉液晶分子的電壓，使液晶分子軸轉向而成「亮」或「暗」的對比，避免了顯示器對電場效應的依靠。tft lcd 的顯示質量較tn/stn 更佳，畫面顯示對比度可達 150:1 以上，反應速度逼近 30ms 甚至更快，適用於 pda、膝上型電腦、數位相機、mp4 等。
一塊 lcd 屏顯示影象不但需要lcd 驅動器，還需要有相應的lcd 控制器。通常 lcd驅動器以 cof/cog 的形式與 lcd 玻璃基板製作在一起，而 lcd 控制器則由外部電路來實現。許多 mcu 內部直接整合了 lcd 控制器，通過 lcd 控制器可以方便地控制 stn 和tft 屏。
tft 屏是目前嵌入式系統應用的主流，圖 18.1 所示給出了 tft 屏的典型時序。時序圖中的vclk、hsync 和 vsync 分別為畫素時鐘訊號（用於鎖存影象資料的畫素時鐘）、行同步訊號和幀同步訊號，vden 為資料有效標誌訊號，vd 為影象的資料訊號。
18.1 tft 屏工作時序
分析：幀同步訊號vsync，每發出乙個脈衝，都意味著新的一屏影象資料開始傳送。行同步訊號hsync，每發出乙個脈衝都表明新的一行影象資料開始傳送。在幀同步以及行同步的頭尾都必須留有回掃時間。這樣的時序安排起源於 crt 顯示器電子槍偏轉所需要的時間，但後來成為實際上的工業標準，因此 tft 屏也包含了回掃時間。
圖 18.2 給出lcd 控制器中應該設定的 tft 屏的引數，其中的上邊界和下邊界即為幀切換的回掃時間，左邊界和右邊界即為行切換的回掃時間，水平同步和垂直同步分別是行和幀同步本身需要的時間。xres 和 yres 則分別是螢幕的水平和垂直解析度，常見的嵌入式裝置的 lcd 解析度主要為 320×240、640×480 等。
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