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Linux幀緩沖注冊OLED驅動(下)

1.幀緩沖驅動編程

??幀緩沖驅動是屬于字符類設備的一種，主設備號為29，生成的設備節點為/dev/fb*。實現幀緩沖驅動注冊，只需要調用驅動注冊函數register_framebuffer，驅動注冊注銷函數unregister_framebuffer。

注冊和注銷驅動函數

#include 
int unregister_framebuffer(struct fb_info *fb_info);
int register_framebuffer(struct fb_info *fb_info);

struct fb_info結構體

struct fb_info結構體中需要關心的參數有：
1. 屏幕固定參數結構體struct fb_fix_screeninfo fix、屏幕可變參數結構體struct fb_var_screeninfo var 位應用層提供屏幕信息。
2.幀緩沖文件操作集合struct fb_ops *fbops，需要為應用層接口函數提供入口。
3.屏幕的內核申請的虛擬地址char __iomem *screen_base，應用層mmap函數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 */
	struct fb_fix_screeninfo fix;	/* 固定參數 */
	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;

內核層申請物理地址dma_alloc_writecombine

??因為應用層是通過mmap內存映射方式將屏幕緩沖區映射到進程空間，因此驅動層需要調用dma_alloc_writecombine函數來實現分配屏幕的的物理緩沖區。

#include 
void *dma_alloc_writecombine(struct device *dev, size_t size,dma_addr_t *handle, gfp_t gfp)
函數功能： 內核層動態分配物理內存空間。
形參： dev --沒有可直接填NULL
???size --要申請的空間大小
???dma_handle --申請的物理地址
???flag —GFP_KERNEL申請不到就阻塞
返回值： 成功返回申請成功的物理地址對應的虛擬地址

內核層釋放申請的物理空間dma_free_writecombine

??調用dma_free_writecombine函數來完成物理空間釋放。

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

3.1 OLED簡介

OLED，即有機發光二極管（ Organic Light Emitting Diode）。 OLED 由于同時具備自發光，不需背光源、對比度高、厚度薄、視角廣、反應速度快、可用于撓曲性面板、使用溫度范圍廣、構造及制程較簡單等優異之特性，被認為是下一代的平面顯示器新興應用技術。

poYBAGMxWsiAEbEFAAgIo9QqVOQ005.png#pic_center

??本次選用OLED屏幕為0.96寸，驅動IC為SSD1306，驅動協議為SPI。分辨率為128*64；單色屏幕。采用頁面尋址方式。

引腳說明

GND 電源地
VCC 電源正（ 3～5.5V）
D0 OLED 的 D0 腳，在 SPI 和 IIC 通信中為時鐘管腳
D1 OLED 的 D1 腳，在 SPI 和 IIC 通信中為數據管腳
RES OLED 的 RES#腳，用來復位（低電平復位）
DC OLED 的 D/C#E 腳，數據和命令控制管腳
CS OLED 的 CS#腳，也就是片選管腳

3.2 幀緩沖注冊示例

硬件平臺： tiny4412
開發平臺： ubuntu18.04
交叉編譯器： arm-linux-gcc
內核： linux3.5
OLED驅動IC： SSD1306
OLED驅動方式： SPI(采用SPI子系統實現)

??注冊SPI子系統實現OLED屏幕驅動，OLED屏幕畫點函數實現；通過幀緩沖驅動注冊OLED驅動，在/dev下生成設備節點，實現應用層幀緩沖接口。

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

#include 
#include 
#include 
#include 
/***************OLED gpio初始化************
**D0 --時鐘線SPI0_SCLK  --GPB_0
**D1 --主機輸出線SPI0_MOSI --GPB_3
**RES --復位腳  GPB_4
**DC --數據命令選擇腳 GPB_5
**CS --片選 SPI0_CS --GPB_1
**
******************************************/
#define OLED_DAT 1//發送數據
#define OLED_CMD 0//發送命令
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);} //時鐘腳 //復位腳
#define OLED_DC(x) if(x){*GPB_DAT|=1<<5;}else{*GPB_DAT&=~(1<<5);} //時鐘腳 //數據命令選擇腳

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);
}
/*******************發送一個字節函數***************
**形參：u8 dat -- 要發送數據
**			u8 cmd --0發送數據，1發送命令
**
****************************************************/
void OLED_SendByte(u8 dat,u8 cmd)
{
	if(cmd)
	{
		OLED_DC(1);//發送數據
	}
	else 
	{
		OLED_DC(0);//發送命令
	}
	spi_write(oled_spi,&dat,1);//發送一個字節
}
/****************OLED初始化***************/
void OLED_Init(void)
{
	OLED_GPIO_Init();//OLED GPIO初始化
	//軟件復位
	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); /*設置對比度*/
	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); /*恢復正常模式*/	
	OLED_ClearGram();//清空緩沖區
	OLED_RefreshGram();//更新顯示
}
/****************清屏函數***********
**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);//設置頁地址
		OLED_SendByte(0x10,OLED_CMD);//設置列高地址
		OLED_SendByte(0x0,OLED_CMD);//設置列低地址
		for(j=0;j<128;j++)OLED_SendByte(data,OLED_DAT);//寫滿一列
	}
}
/******************OLED設置光標*************
**形參：u8 x -- x坐標（0~127）
**			u8 y -- y坐標（0~7）
**
********************************************/
void OLED_SetCursor(u8 x,u8 y)
{
	OLED_SendByte(0xb0+y,OLED_CMD);//設置頁地址
	OLED_SendByte(0x10|((x>>4)&0xf),OLED_CMD);//設置列的高位地址
	OLED_SendByte(0x00|(x&0xf),OLED_CMD);
}

static u8 OLED_GRAM[8][128];//定義屏幕緩沖區大小
/****************封裝畫點函數**************
**形參：u8 x -- x坐標0~127
**	    u8 y -- y坐標:0~63
**			u8 c -- 1,亮 ,0滅
**假設：x,y (5,6),9
*******************************************/
void OLED_DrawPoint(u8 x,u8 y,u8 c)
{
	u8 page=0;
	page=y/8;//y坐標對應在哪一頁
	//y=12,y/8=1,y%8=12%8=1....4
	y=y%8;//對應頁上的哪一行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://更新數據到屏幕
		for(i=0;i;>;>

3.3 幀緩沖應用層

??通過LCD應用編程實現OLED應用程序編寫，調用矢量字庫實現字符串顯示，移植第三方數碼管顯示示例實現動態數碼管式時間顯示。

#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;//固定參數結構體
static struct fb_var_screeninfo fb_var;//可變參數結構體
/*LCD畫點函數*/
void LCD_DrawPoint(int x,int y,int c)
{
	if(fb_var.bits_per_pixel==8)
	{
		//獲取要繪制的點的地址
		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.打開設備*/
	fd=open(argv[1], 2);
	if(fd<0)
	{
		printf("打開設備失敗n");
	}
	/*2.獲取固定參數*/
	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("一行的字節數:%dn",fb_fix.line_length);
	/*3.獲取屏幕可變參數*/
	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:%dn",fb_var.bits_per_pixel);
	imag_w=fb_var.xres;
	imag_h=fb_var.yres;
	/*4.將屏幕緩沖區映射到進程空間*/
	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;
}
//一個電子鐘包括8個部分
sSuperNum stSuperNum1;
sSuperNum stSuperNum2;
sSuperNum stSuperNum3;
sSuperNum stSuperNum4;
sSuperNum stSuperNum5;
sSuperNum stSuperNum6;
sSuperNum stSuperNum7;
sSuperNum stSuperNum8;

//特效狀態轉移查詢庫
uint8_t SegAction[MAX_SEG_STATUE][MAX_SEG_STATUE][SEG_NUM];
/*************************************************************************
 ** Function Name:	sDynamicClockInitial		                               
 ** Purpose:		初始化時鐘的各個數碼段部分   		        
 ** Params:															                              
 **	@ 	                                        			 
 ** Return:							  	 
 ** Notice:	  None.												 
 ** Author:		公眾號:最后一個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:		動態時鐘處理		        
 ** Params:															                              
 **	@ 	                                        			 
 ** Return:							  	 
 ** Notice:	  None.												 
 ** Author:		公眾號:最后一個bug											 
 *************************************************************************/
void sDynamicClockProcess(void)
{
  	static timerCnt = 0;
	static uint16_t DPoint = 11;
	static uint16_t CurrHour = 23;  //當前小時
	static uint16_t CurrMin = 59;   //當前分鐘
	static uint16_t CurrSec = 50;   //當前s
	static uint16_t CurrSecOld = 0xFFFF;//保存的s
	static uint16_t SecondPoint = 0;
	time_t timep,timep2;//保存當前系統秒單位時間
	struct tm result;//保存時間結構體
	while(1)
	{
		timep=time(NULL);
		if(timep!=timep2)	
		{
			timep2=timep;
			localtime_r(&timep,&result);//將秒單位時間轉換為時間結構體
			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) //表示開機第1s不處理
				{
					CurrSecOld = 0xFFFE;
				}
				else 
				{
				CurrSecOld = CurrSec;//更新
				DPoint = ((DPoint == 11)?(DPoint = 10):(DPoint = 11)); //點閃爍
				}
			}
				
			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);
			}
	}		
}

poYBAGMxWsmANy38AAc1tG-DYlM561.png#pic_center

poYBAGMxWsqAfkdJAAcY1tRj-xA214.png#pic_center

pYYBAGMxWsuAMV86AAcJ7u9VycA202.png#pic_center

審核編輯：湯梓紅

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Linux驅動開發-編寫OLED顯示屏驅動

OLED顯示屏在是智能手環，智能手表上用的非常的多，功耗低，不刺眼，優點特別多。本篇文章就介紹,在Linux系統里如何使用OLED顯示屏，要使用OLED顯示屏，大致分為兩步: (1)

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