LCD（GEC6818）

此篇博客是基于GEC6818开发板使用

1、液晶屏的基本概念

像素：屏幕上显示颜色的最小单位，英文叫pixel。注意，位图（jpg，bmp等格式的常见图片）也是由一个个的像素点构成的，跟屏幕的像素点的概念一样。原理上讲，将一张位图显示到屏幕上，就是将图片上的像素点一个个复制到屏幕像素点。

分辨率：宽高两个像素点。分辨率越高，所需要的显存越大

色深：每个像素点所对应的内存字节数，一般有8位、16位、24位或32位

 GEC6818开发板的屏幕的色深是32位的

32位色深的屏幕一般被称为真彩屏，或1600万色屏

色深决定了一个像素点所能表达的颜色的丰富程度，色深越大，色彩表现力越强

2、lcd

lcd的设备名字：/dev/fb0                (fb=framebuffer 帧缓冲)

开发板和虚拟机都在该路径下

lcd的分辨率（lcd的大小）：800 * 480（像素点）

将像素点转化为字节单位（1个像素点等于4个字节）

1个像素点1等于ARGB（4个字节）

A-->透明度（决定颜色的深浅，实际要看硬件的参数是否有）

R-->red

G-->green

B-->blue

说明：挑选颜色=windows的画图软件+计算器（程序员）

struct fb_fix_screeninfo
{
    char id[16];              /* identification string eg "TT Builtin" */
    unsigned long smem_start; /* Start of frame buffer mem */
                              /* (physical address) */
    __u32 smem_len;           /* Length of frame buffer mem */
    __u32 type;               /* see FB_TYPE_*        */
    __u32 type_aux;           /* Interleave for interleaved Planes */
    __u32 visual;             /* see FB_VISUAL_*        */ 
    __u16 xpanstep;           /* zero if no hardware panning  */
    __u16 ypanstep;           /* zero if no hardware panning  */
    __u16 ywrapstep;          /* zero if no hardware ywrap    */
    __u32 line_length;        /* length of a line in bytes    */
    ...
    ...
};

struct fb_var_screeninfo
{
    __u32 xres;           /* 可见区宽度（单位：像素） */
    __u32 yres;           /* 可见区高度（单位：像素） */
    __u32 xres_virtual;   /* 虚拟区宽度（单位：像素） */
    __u32 yres_virtual;   /* 虚拟区高度（单位：像素） */
    __u32 xoffset;        /* 虚拟区到可见区x轴偏移量 */
    __u32 yoffset;        /* 虚拟区到可见区y轴偏移量 */

    __u32 bits_per_pixel; /* 色深 */

    // 像素内颜色结构
    struct fb_bitfield red;   // 红色  
    struct fb_bitfield green; // 绿色
    struct fb_bitfield blue;  // 蓝色
    struct fb_bitfield transp;// 透明度
    ...
    ...
};

struct fb_bitfield
{
    __u32 offset;   /* 颜色在像素内偏移量 */
    __u32 length;   /* 颜色占用数位长度 */
    ...
    ...
};

//上述结构体的具体定义在系统的如下路径中
/usr/include/linux/fb.h

3、lcd刷颜色操作

lcd刷颜色是最基本的使用，步骤一共有四步:

1、打开lcd

2、填充刷lcd的buf

3、将buf写到lcd中

4、关闭lcd

实现代码如下

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


int main(int argc,char** argv)
{
    //1、打开lcd
    int fd_lcd,ret;           // --->  lcd也是一个文件，需要使用一个文件描述符
    fd_lcd = open("/dev/fb0",O_RDWR);
    if(fd_lcd == -1)
    {
        perror("open lcd fail");
        return -1;
    }

    //2、填充刷lcd的buf
    //方法一
    //int buf[800*480] = { 0 };    
    //int color = 0x00ffffff;        //刷图的颜色
    //for(int i = 0;i < 800*480;i++)
    //{
    //    buf[i] = color;
    //}

    //方法二
    int buf[800*480] = {0};
	//给这一个buf的每一个像素点赋值
	int x=0; //x表示lcd的横轴
	int y=0; //y表示lcd的纵轴
	//用xy表示LCD的每一个像素点，然后一行一行的写(从第0行开始写)
	for(y=0;y<480;y++)
	{
		for(x=0;x<800;x++)
		{
			//y=0 x=0 第0行第0个像素点
			//y=1 x=1 第1行的第1个像素点(4个字节)  	
			buf[y*800+x] = green; 
		}		
	}

    //3、将buf写到lcd中
    write(fd_lcd,buf,sizeof(buf));

    //4、关闭lcd
    close(fd_lcd)
  
    return 0
}

4、内存映射

为什么要使用内存映射呢？

当我们使用普通的read，write函数读写lcd时，发现lcd显示颜色的时候：

1、逐渐显示的过程

2、每条颜色之间存在毛刺的现象

3、显示颜色的时间稍长

这就引出内存映射（mmap）这种方法，内存映射函数接口如下：

//mmap()函数   --->  man 2 mmap
//功能：将文件或设备映射到内存中

#include 

void* mmap(void* addr,size_t length,int port,int flag,int fd,off_t offset);
参数说明：
        addr:不为NULL  --->  用户选择内存空间的起始地址      0.00001%
              为NULL   --->  系统为用户去自动分配某一块空间 99.99999%
        length:映射的内存大小(字节数)
        port:PROT_EXEC    页面可能会被执行
             PROT_READ    可以阅读页面
             PROT_WRITE    可以写页面
             PROT_NONE    页面可能无法访问
             如果需要多个权限，则使用“ | ” 连接在一起
        flag：MAP_SHARED:    1、进程共享内存    2、内存数据的变更同步到对应的文件
              MAP_PRIVATE:    1、内存私有    2、内存数据的变更不会影响到对应的内存
        fd:文件描述符
        offset:文件偏移量（从文件的哪个地方开始进行映射）
返回值：成功：指向那片内存空间的区域的地址
        失败：NULL

//munmap()函数  --->  man 2 munmap
//功能：将文件或设备取消映射到内存

#include 

int munmap(void* addr,size_t length);
参数说明：
        addr:需要撤销映射的内存的起始地址 --->  mmap()函数的返回值
        length:撤销的长度
返回值：成功：0DD
        失败：-1
每次lcd映射完完了之后需要释放掉   ---> 使用munmap()函数

内存映射的实现步骤：

1、打开lcd（open）

2、内存映射（mmap）

3、操作映射空间

4、取消内存映射（munmap）

5、关闭lcd（close）

测试代码如下：

#include 
#include 
#inclued 
#include 
#include 
#include 

int main(int argc,char** agrv)
{
    int fd_lcd;
    int* addr = NULL;
    int color = 0x00ff00ff;
    
    //1、打开lcd（open）
    fd_lcd = open("/dev/fb0",O_RDWR);
    if(fd_lcd == -1)
    {
        perror("open lcd fail");
        return 0; 
    }

    //2、内存映射（mmap）
    addr = mmap(NULL,800*480*4,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd_lcd,0);
    if(addr == NULL)    
    {
        perror("mmap fail");
        return -1;
    }

    //3、操作映射空间
    /*开始操作这段映射空间*/
	//给指针指向的这段空间赋值(效率要高于读写LCD) 
	int x=0;//x是横轴
	int y=0;//y是纵轴
	//一行一行的给指针指向的像素点赋值
	for(y=0;y<480;y++)
	{
		for(x=0;x<800;x++)
			//指针偏移是指向的下一个单位
			//先指针偏移然后解引用
			*(addr+y*800+x) =  color; //颜色
	}    

    //4、取消内存映射（munmap）
    munmap(addr,800*480*4);    

    //5、关闭lcd（close）
    close(fd_lcd);

    return 0;
}