基于OMAP5912的手持多媒体终端的人机接口实现
时间：2009-12-13 01:15:17
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[导读]基于OMAP5912的手持多媒体终端的人机接口实现
0引言
手持多媒体终端以其高渗透力的移动数字媒体方式、全新的业务理念和巨大的市场潜力而倍受关注，已成为世界各国广播和电信产业积极研究和发展的重要领域。手持多媒体终端具有高集成度、低功耗以及使用灵活等优点，故可广泛运用于各种领域。手持多媒体终端对人机接口的设计也越来越人性化、多元化。本系统之所以选用OMAP5912微处理器，除了它具有低功耗、高性能的特性外，其丰富的外圈接口可提供对各种人机接口的支持，也是其重要因素之一。
1 LCD显示设计
1.1接口框架
本终端设计中包含的人机接口为键盘、触摸屏以及LCD显示屏，图1所示是其接口结构框架。在下面的章节中将对各功能模块分别进行介绍。
1.2 LCD控制器
本设计中的LCD控制器的内部结构如图2所示。图中，VSYNC信号是垂直同步信号(也称帧同步信号)，用来指示新的一帧图像的开始；HSYNC信号是水平同步信号(或行同步信号)，用来给出新的一行扫描信号的开始：Ac-bias为使能信号。本控制器中每行的点阵数和行数均可编程，并可分别由寄存器timing 0和timing 1来控制。本系统选用的TFT为samsung的LTV350QV_FOE，它采用320×240像素液晶输出方式。
1.3 LCD的驱动实现
帧缓冲设备属于字符设备，其目的是通过配置寄存器在一段制定的内存与LCD间建立一个自动传输通道。这样，任何程序只要修改这段内存中的数据，就可改变LCD上的显示内容。帧缓冲设备驱动也采用“文件层-驱动层”的接口方式。
framebuffer驱动的最重要结构体就是fb_info，它记录了帧缓冲设备，即当前显卡的全部信息，包括设备的参数、状态以及操作函数指针等。每一个帧缓冲设备都必须对应一个这样的结构体。
帧缓冲设备对应的设备文件为／dev／fb*。如果系统有多个显卡，Linux还可支持多个帧缓冲设备，最多可达32个，分别为／dev／fb0～／dev／fb31，而／dev／fb则为当前缺省的帧缓冲设备，通常指向／dev／fb0。当然，在嵌入式系统中，通常支持一个显示设备就够了。帧缓冲设备为标准字符设备，主设备号为29，次设备号为0到31，分别对应／dev／fb0～／dev／fb31。因此，显示模块加载过程中通常包含以下几个步骤：
(1)分配dma地址；
(2)初始化结构体；
(3)初始化硬件，配置相应寄存器；
(4)申请中断；
(5)注册frame buffer设备。
在文件层次上，Linux为其定义了读操作、写操作、映射操作、打开操作和关闭操作等，其定义代码如下：
file_operations结构中的open()和release()操作不需底层支持，而read、write接口和普通的字符驱动没什么不同，只是读写的对象变为framebuffer。是纯粹的内存操作。由于Linux工作在保护模式，每个应用程序都有自己的虚拟地址空间，而在应用程序中不能直接访问物理缓冲区地址，为此，linux在文件操作file_operations结构中提供了mmap函数，通常可将文件的内容映射到用户空间。而对于帧缓冲设备，则可通过映射操作将屏幕缓冲区的物理地址映射到用户空间的一段虚拟地址中，之后，用户就可通过读写这段虚拟地址来访问屏幕缓冲区。实际上，使用帧缓冲设备的应用程序都是通过映射操作来显示图形。
2触摸屏输入设计
2.1触摸屏芯片ADS7843
ADS7843是TI公司生产的四线电阻触摸屏转换接口芯片。它是一款具有同步串行接口的12位取样模数转换器。其中引脚X+、Y+、X-、Y-是转换器模拟输入端；DCLK是外部时钟输入；CS是片选端；DIN是串行输入，控制数据可通过该引脚输入；DOUT是串行数据输出，可用于输出转换后的触摸位置数据；IN3、IN4是辅助输入；PENIRQ是PEN中断引脚。
本设计主要通过MCSI接口来实现与ADS7843的命令、数据的串行输入输出，并通过KB.C引脚复用成GPIO，然后实现PENIRQ与BUSY信号的中断触发。图3所示是ADS7843连接到OMAP5912的接口电路图。[!--empirenews.page--]
2.2触摸屏驱动
由于本设计是由DSP侧的MCSI接口来发送命令和读取触摸屏数据，而由ARM侧的操作系统将数据传递至界面程序进行处理，所以，本驱动程序应用MAILBOX双核通信来实现中间的传递。
ARM侧的处理流程如下：
(1)ARM侧的MAILBOX中断；
(2)由MAILBOX中断服务程序从数据寄存器DSP2ARM和命令寄存器DSP2ARM2B读取X、Y，并将其封装成触摸屏返回结构TS_RET，最后通过写指针写入队列；
(3)由应用程序通过读指针读取数据并进行相应处理。
驱动程序中有下面两个比较重要的结构：
3键盘输入设计
OMAP5912可以支持键盘专用的8×8 I／O接口以及KB.R[7：0]和KB.C[7：0]。其中KBR_LATCH为键盘行输入，KBC_REG为键盘列输出，通过对这两个寄存器进行读写，可以进行行、列的扫描。本设计为了节省系统资源，提高使用效率，因而采用中断和扫描相结合的方法来实现3×3键盘驱动。
当按键中断产生时，为了消除抖动，先不判断按键值，而是启动定时器，并在定时器中断中读取键值。读取键值的过程是首先判断行线，然后通过列扫描码来确定按键值。
下面给出的是键盘中断服务程序：
定时器中断服务程序如下：
下面是扫描程序：
4结束语
本文介绍了OMAP5912平台下人机接口的驱动开发方法，完成后的驱动程序可在MontavistaLinux操作系统下正常运行，因而对于在此平台下开发其他设备的驱动程序具有一定的启发作用。OMAP开放式多媒体应用平台也为今后系统的拓展预留了足够的空间，相信该系统会具有巨大的市场潜力。
手持多媒体终端以其高渗透力的移动数字媒体方式、全新的业务理念和巨大的市场潜力而倍受关注，已成为世界各国广播和电信产业积极研究和发展的重要领域。手持多媒体终端具有高集成度、低功耗以及使用灵活等优点，故可广泛运用于各种领域。手持多媒体终端对人机接口的设计也越来越人性化、多元化。本系统之所以选用OMAP5912微处理器，除了它具有低功耗、高性能的特性外，其丰富的外圈接口可提供对各种人机接口的支持，也是其重要因素之一。
1 LCD显示设计
1.1接口框架
本终端设计中包含的人机接口为键盘、触摸屏以及LCD显示屏，图1所示是其接口结构框架。在下面的章节中将对各功能模块分别进行介绍。
1.2 LCD控制器
本设计中的LCD控制器的内部结构如图2所示。图中，VSYNC信号是垂直同步信号(也称帧同步信号)，用来指示新的一帧图像的开始；HSYNC信号是水平同步信号(或行同步信号)，用来给出新的一行扫描信号的开始：Ac-bias为使能信号。本控制器中每行的点阵数和行数均可编程，并可分别由寄存器timing 0和timing 1来控制。本系统选用的TFT为samsung的LTV350QV_FOE，它采用320×240像素液晶输出方式。
1.3 LCD的驱动实现
帧缓冲设备属于字符设备，其目的是通过配置寄存器在一段制定的内存与LCD间建立一个自动传输通道。这样，任何程序只要修改这段内存中的数据，就可改变LCD上的显示内容。帧缓冲设备驱动也采用“文件层-驱动层”的接口方式。
framebuffer驱动的最重要结构体就是fb_info，它记录了帧缓冲设备，即当前显卡的全部信息，包括设备的参数、状态以及操作函数指针等。每一个帧缓冲设备都必须对应一个这样的结构体。
帧缓冲设备对应的设备文件为／dev／fb*。如果系统有多个显卡，Linux还可支持多个帧缓冲设备，最多可达32个，分别为／dev／fb0～／dev／fb31，而／dev／fb则为当前缺省的帧缓冲设备，通常指向／dev／fb0。当然，在嵌入式系统中，通常支持一个显示设备就够了。帧缓冲设备为标准字符设备，主设备号为29，次设备号为0到31，分别对应／dev／fb0～／dev／fb31。因此，显示模块加载过程中通常包含以下几个步骤：
(1)分配dma地址；
(2)初始化结构体；
(3)初始化硬件，配置相应寄存器；
(4)申请中断；
(5)注册frame buffer设备。
在文件层次上，Linux为其定义了读操作、写操作、映射操作、打开操作和关闭操作等，其定义代码如下：
file_operations结构中的open()和release()操作不需底层支持，而read、write接口和普通的字符驱动没什么不同，只是读写的对象变为framebuffer。是纯粹的内存操作。由于Linux工作在保护模式，每个应用程序都有自己的虚拟地址空间，而在应用程序中不能直接访问物理缓冲区地址，为此，linux在文件操作file_operations结构中提供了mmap函数，通常可将文件的内容映射到用户空间。而对于帧缓冲设备，则可通过映射操作将屏幕缓冲区的物理地址映射到用户空间的一段虚拟地址中，之后，用户就可通过读写这段虚拟地址来访问屏幕缓冲区。实际上，使用帧缓冲设备的应用程序都是通过映射操作来显示图形。
2触摸屏输入设计
2.1触摸屏芯片ADS7843
ADS7843是TI公司生产的四线电阻触摸屏转换接口芯片。它是一款具有同步串行接口的12位取样模数转换器。其中引脚X+、Y+、X-、Y-是转换器模拟输入端；DCLK是外部时钟输入；CS是片选端；DIN是串行输入，控制数据可通过该引脚输入；DOUT是串行数据输出，可用于输出转换后的触摸位置数据；IN3、IN4是辅助输入；PENIRQ是PEN中断引脚。
本设计主要通过MCSI接口来实现与ADS7843的命令、数据的串行输入输出，并通过KB.C引脚复用成GPIO，然后实现PENIRQ与BUSY信号的中断触发。图3所示是ADS7843连接到OMAP5912的接口电路图。[!--empirenews.page--]
2.2触摸屏驱动
由于本设计是由DSP侧的MCSI接口来发送命令和读取触摸屏数据，而由ARM侧的操作系统将数据传递至界面程序进行处理，所以，本驱动程序应用MAILBOX双核通信来实现中间的传递。
ARM侧的处理流程如下：
(1)ARM侧的MAILBOX中断；
(2)由MAILBOX中断服务程序从数据寄存器DSP2ARM和命令寄存器DSP2ARM2B读取X、Y，并将其封装成触摸屏返回结构TS_RET，最后通过写指针写入队列；
(3)由应用程序通过读指针读取数据并进行相应处理。
驱动程序中有下面两个比较重要的结构：
3键盘输入设计
OMAP5912可以支持键盘专用的8×8 I／O接口以及KB.R[7：0]和KB.C[7：0]。其中KBR_LATCH为键盘行输入，KBC_REG为键盘列输出，通过对这两个寄存器进行读写，可以进行行、列的扫描。本设计为了节省系统资源，提高使用效率，因而采用中断和扫描相结合的方法来实现3×3键盘驱动。
当按键中断产生时，为了消除抖动，先不判断按键值，而是启动定时器，并在定时器中断中读取键值。读取键值的过程是首先判断行线，然后通过列扫描码来确定按键值。
下面给出的是键盘中断服务程序：
定时器中断服务程序如下：
下面是扫描程序：
4结束语
本文介绍了OMAP5912平台下人机接口的驱动开发方法，完成后的驱动程序可在MontavistaLinux操作系统下正常运行，因而对于在此平台下开发其他设备的驱动程序具有一定的启发作用。OMAP开放式多媒体应用平台也为今后系统的拓展预留了足够的空间，相信该系统会具有巨大的市场潜力。
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