基于嵌入式Linux的LCD液晶点阵显示的基本实现

太过爱你忘了你带给我的痛 2022-06-13 20:00 1091阅读 0赞

本文以嵌入式Linux为板载系统。写一个测试LCD液晶点阵的小例子，在这个小例子当中主要实现液晶点阵的中文和英文实现。

## **一、前期准备工作** ##

### 1、基本开发环境 ###

PC机 ： Ubuntu9.10

gcc版本 ： gcc version 4.3.2

板载系统 ：Linux（kernel version Linux-3.4.10）

### 2、字体文件的准备 ###

因为本测试程序要实现液晶点阵的中英文两种实现方式，所以需要两种点阵字体。

英文字体来自Linux内核中的drivers/video/console/font\_8X16.c的fontdata\_8X16这个数组当中。

中文字体来自于网络下载的字体文件HZK16，可以从[这个地址][Link 1]下载得到。

## 二、打开LCD驱动设备文件和HZK16点阵字体文件 ##

在打开设备文件之前，定义一些全局变量方便测试程序的编写，具体如下：

/* 一些全局变量的定义 */
    int fd_fb;							// LCD设备驱动的文件句柄
    struct fb_var_screeninfo var;		// 定义LCD的可变参数
    struct fb_fix_screeninfo fix; 		// 定义LCD的固定参数
    int screen_size;					// 表示整个屏幕所占显存的大小
    int line_width;						// 表示屏幕每一行所占显存的大小
    int pixel_width;					// 表示每个像素点所占显存的大小
    char *fbmem;						// 表示显存的起始地址
    
    int fd_hzk16;						// HZK16汉字库的文件句柄
    struct stat hzk16_stat;				// 描述HZK16这个文件的状态信息
    char *hzk16mem;						// HZK16这个汉字库映射到内存的起始地址

### 1、打开LCD驱动设备文件 ###

打开LCD设备驱动来获取液晶的可变参数，固定参数，以及将液晶显存映射到用户空间，具体实现如下所示：

/* 以可读可写方式打开LCD液晶驱动 */
    	fd_fb = open("/dev/fb0", O_RDWR);
    	if(fd_fb == -1)
    	{
    		printf("can't open /dev/fb0!\n");
    		return -1;
    	}
    
    	/* 获取LCD液晶的可变参数 */
    	ret = ioctl(fd_fb, FBIOGET_VSCREENINFO, &var);
    	if(ret == -1)
    	{
    		printf("can't ioctl for /dev/fb0!\n");
    		return -1;
    	}
    
    	/* 获取LCD液晶的固定参数 */
    	ret = ioctl(fd_fb, FBIOGET_FSCREENINFO, &fix);
    	if(ret == -1)
    	{
    		printf("can't ioctl for /dev/fb0!\n");
    		return -1;
    	}
    
    	/* 获取液晶显存，每一行显存，每一个像素显存的大小 */
    	screen_size = var.xres * var.yres * var.bits_per_pixel / 8;
    	line_width  = var.xres * var.bits_per_pixel / 8;
    	pixel_width = var.bits_per_pixel / 8;
    
    	/* 将液晶显存映射到用户空间 */
    	fbmem = mmap(NULL, screen_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_fb, 0);
    	if(fbmem == (char *)-1)
    	{
    		printf("mmap for /dev/fb0 error!\n");
    		return -1;
    	}

### 2、打开HZK16点阵字体文件 ###

打开HZK16文件来将HZK16字库的内容映射到程序的用户空间，方便对字体文件的操作，具体实现如下：

/* 以只读方式打开汉子库HZK16这个文件 */
    	fd_hzk16 = open("HZK16", O_RDONLY);
    	if(fd_hzk16 == -1)
    	{
    		printf("can't open HZK16!\n");
    		return -1;
    	}
    
    	/* 获取HZk16这个汉字库的文件信息 */
    	ret = fstat(fd_hzk16, &hzk16_stat);
    	if(ret == -1)
    	{
    		printf("fstat for HZK16 is error!\n");
    		return -1;
    	}
    
    	/* 将汉子库HZK16文件中的内容映射到用户空间 */
    	hzk16mem = mmap(NULL, hzk16_stat.st_size, PROT_READ, MAP_SHARED, fd_hzk16, 0);
    	if(hzk16mem == (char *)-1)
    	{
    		printf("mmap for HZK16 error!\n");
    		return -1;
    	}

## 三、液晶点阵的基本操作的实现 ##

### 1、LCD液晶显示英文字符串 ###

这个函数的具体实现如下：

/*	LCD显示英文字符串		
     *		x : 表示x轴坐标
     *		y : 表示y轴坐标
     *		str : 表示显示的字符串的首地址
     */
    void lcd_show_string(int x, int y, char* str)
    {
    	int i = 0;
    
    	for(i = 0; str[i] != '\0'; i++)		// 判断是否显示完毕
    	{
    		if((x + 8) > var.xres)
    		{
    			x = 0;
    			y = y + 16;
    			if(y > var.yres)
    				y = 0;
    		}
    
    		lcd_show_char(x, y, str[i]);
    		x = x + 8;
    	}
    }

它的内部调用的lcd\_show\_char（）这个显示单个英文字符的函数，它的具体实现如下：

/*	LCD显示字符函数
     *		x : 表示要显示的字符的x坐标
     *		y : 表示要显示的字符的y坐标
     *		c : 表示要显示的字符
     */
    void lcd_show_char(int x, int y, char c)
    {
    	/* 获取字符在字符数组中的起始位置 */
    	unsigned char *buffer = (unsigned char *)&yl_lcd_font_8x16[c * 16];
    	unsigned char data;
    	int i, j;
    
    	/* 循环操作将整个字符写入到显存指定位置中，达到在指定位置显示字符 */
    	for(i = 0; i < 16; i++)
    	{
    		data = buffer[i];
    		for(j = 0; j < 8; j++)
    		{
    			if(data & 0x80)
    			{
    				lcd_put_pixel(x + j, y + i, WHITE);  /*白色*/
    			}
    			else
    			{
    				lcd_put_pixel(x + j, y + i, BLACK);  /*黑色*/
    			}
    			data = data << 1;
    		}
    	}
    }

在这个函数的内部它有调用的lcd\_put\_pixel（）这个函数来吧点阵写到LCD的framebuffer中，它的具体实现如下：

/*	LCD像素点显示
     *		x : 表示x轴的坐标
     *		y : 表示y轴的坐标
     *		color : 表示像素点要显示的颜色
     */
    void lcd_put_pixel(int x, int y, int color)
    {
    	unsigned char *pen8 = fbmem + y * line_width + x * pixel_width;
    	unsigned short *pen16 = (unsigned short *)pen8;
    	unsigned int *pen32 = (unsigned int *)pen32;
    
    	int red, green, blue;
    
    	/* 判断像素点的大小 */
    	switch(var.bits_per_pixel)
    	{
    		case 16:	/* 16 bit */
    			{
    				red   = (color >> 16) & 0xff;
    				green = (color >> 8) & 0xff;
    				blue  = color & 0xff;
    
    				*pen16 = ((red >> 3) << 11) | ((green >> 2) << 5) | (blue >> 3);
    				
    				break;	
    			}
    		case 32:	/* 32 bit */
    			{
    				*pen32 = color;
    				break;
    			}
    		default :
    			{
    				printf("Don't support this size of pixel : %d\n", var.bits_per_pixel);
    				break;
    			}
    	}
    }

从上面可以看出不管是中文显示还是英文显示最终调用的都是lcd\_put\_pixel（）这个函数来进行点阵显示。

### 2、LCD液晶显示中文字符串 ###

LCD显示中文字符串的具体实现如下：

/*	LCD显示中文字符串
     *		x : 表示x轴坐标
     *		y : 表示y轴坐标
     *		str : 表示要显示的汉子字符编码的首地址
     */
    void lcd_show_chinese(int x, int y, char* str)
    {
    	int i = 0;
    	for(i = 0; str[i] != '\0'; i = i + 2)	// 判断是否显示完毕
    	{
    		if((x + 16) > var.xres)
    		{
    			x = 0;
    			y = y + 16;
    			if(y > var.yres)
    				y = 0;
    		}
    		lcd_show_single_chinese(x, y, &str[i]);
    		x = x + 16;
    	}
    }

在这个函数内部调用了lcd\_show\_single\_chinese()这个显示单个汉子的函数，它的具体实现如下：

/*	LCD液晶显示单个汉子
     *		x : 表示x轴的坐标
     *		y : 表示y轴的坐标
     *		str : 表示要显示的汉子的字符编码
     */
    void lcd_show_single_chinese(int x, int y, char* str)
    {
    	/* 确定汉子在字符中的位置 */
    	int area = str[0] - 0xa1;
    	int where = str[1] - 0xa1;
    	unsigned char* buffer = (unsigned char *)(hzk16mem + (area * 94 + where) * 32);
    	unsigned short data;
    	int i, j;
    
    	/* 循环的将汉子的点阵写入到LCD液晶屏的显存当中 */
    	for(i = 0; i < 16; i++)
    	{
    		data = (buffer[i * 2] << 8) | buffer[i * 2 + 1];
    		for(j = 0; j < 16; j++)
    		{
    			if(data & 0x8000)
    			{
    				lcd_put_pixel(x + j, y + i, WHITE);  /*白色*/
    			}
    			else
    			{
    				lcd_put_pixel(x + j, y + i, BLACK);  /*黑色*/
    			}
    			data = data << 1;
    		}
    	}
    }

### 3、LCD液晶进行中英文混合显示 ###

这个函数的具体实现如下：

/*	LCD中英文混合显示函数
     *		 x : 表示x轴坐标
     *		 y : 表示y轴坐标
     *		 str : 表示要显示的字符串的首地址
     */
    void lcd_show_str_chn(int x, int y, char *str)
    {
    	int i = 0;
    	for(i = 0; str[i] != '\0'; )	// 判断是否显示完
    	{
    		if(str[i] < 128)	// 表示是英文字符
    		{
    			if((x + 8) > var.xres)
    			{
    				x = 0;
    				y = y + 16;
    				if(y > var.yres)
    					y = 0;
    			}
    			lcd_show_char(x, y, str[i]);
    			x = x + 8;
    			i = i + 1;
    		}
    		else 		// 表示是中文字符
    		{
    			if((x + 16) > var.xres)
    			{
    				x = 0;
    				y = y + 16;
    				if(y > var.yres)
    					y = 0;
    			}
    			lcd_show_single_chinese(x, y, &str[i]);
    			x = x + 16;
    			i = i + 2;
    		}
    	}
    }

4、LCD液晶的清屏函数

这个函数的主要功能是清除整个屏幕为指定的颜色，它的实现如下：

/*	LCD液晶清屏
     *		color : 表示要将屏幕成的颜色
     */
    void lcd_clear_screen(int color)
    {
    	memset(fbmem, color, screen_size);
    }

## 四、测试 ##

对上面实现的基本函数进行测试，看看能不能正常进行中文显示，英文显示以及中英文混合显示，具体实现如下：

/* 将整个液晶屏清屏为黑色 */
    	lcd_clear_screen(BLACK);
    
    	/* 在液晶屏上进行中英文的显示操作 */
    	lcd_show_string(100, 100, "Hello world!");
    	lcd_show_string(100, 120, "Welcome to Embedded world!");
    	lcd_show_chinese(100, 140, "学习嵌入式开发");
    	lcd_show_str_chn(100, 160, "**农业大学, www.syau.edu.cn");

通过编译并执行可以得出相应的结果。

## 附录：完整的程序代码所在的位置。 ##

[http://download.csdn.net/download/tech\_pro/9871728][Link 1]

[Link 1]: http://download.csdn.net/download/tech_pro/9871728