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分类: 嵌入式

2010-08-20 10:43:11

摘 要:嵌入式应用中,由于计算能力以及硬件资源的限制,常需要降低颜色深度,以获得较高的分辨率,因此调色板彩色显示是一种很重要的手段。在此以ARM9核的S3C2410芯片为例,探讨分析调色板的概念及配置方法,通过修改驱动程序,实现了调色板彩色显示,给出了编程实例,总结了实现方法。试验表明,当LCD分辨率较高时,采用调色板彩色显示,解决了屏幕抖动和不连贯现象的发生。 
  关键词:ARM体系; 调色板; 嵌入式Linux; S3C2410 
  中图分类号:TN21; TP368.1 文献标识码:A 
  文章编号:1004-373X(2010)08-0046-02 
   
  Color Display of S3C2410 Palette Working with Embedded Linux 
  CHEN Xi-chun, WU Zheng 
  (Shijiazhuang Mechanized Infantry School, Shijiazhuang 050083, China) 
  Abstract: In embedded application, a higher resolution is obtained by lowering the color depth quite of ten because ofthe limitation of computation capalility and hardware resources, so color display ofthe paletteis very important in these areas. Taking S3C2410 as an example, the concept of the palette and its configuration is analyzed, and the palette color display is implemented by modifying the driving program of LCD. Several programming examples and implementation methods are given. The research result shows that the screen dither can be avoided by the application ofpalette color display while theresolution ofLCD is high. 
  Keywords:ARM system; palette; embedded Linux; S3C2410 
   
  对于一个显示设备,数据的更新率正比于画面的像素数和色彩深度的乘积。在嵌入式Linux系统中,受处理器资源配置和运算能力的制约,当使用大分辨率显示时(如在一些屏幕尺寸较大的终端上,往往需要640×480以上),需要降低显示的色彩深度。否则,由于数据处理负担过重会造成画面的抖动和不连贯。这时,调色板技术将发挥重要作用。 
  ARM9内核的S3C2410在国内的嵌入式领域有着广泛的应用,芯片中带有LCD控制器,可支持多种分辨率、多种颜色深度的LCD显示输出。在此,将S3C2410的调色板技术,以及嵌入式Linux系统下调色板显示的实现方法进行分析。 
  1 S3C2410调色板技术概述 
  1.1 调色板的概念 
  在计算机图像技术中,一个像素的颜色是由它的R,G,B分量表示的,每个分量又经过量化,一个像素总的量化级数就是这个显示系统的颜色深度。量化级数越高,可以表示的颜色也就越多,最终的图像也就越逼真。当量化级数达到16位以上时,被称为真彩色。但是,量化级数越高,就需要越高的数据宽度,给处理器带来的负担也就越重;量化级数在8位以下时,所能表达的颜色又太少,不能够满足用户特定的需求。 
  为了解决这个问题,可以采取调色板技术。所谓调色板?\,就是在低颜色深度的模式下,在有限的像素值与RGB颜色之间建立对应关系的一个线性表。比如说,从所有的16位彩色中抽取一定数量的颜色,编制索引。当需要使用某种彩色时,不需要对这种颜色的RGB分量进行描述,只需要引用它的索引号,就可以使用户选取自己需要的颜色。索引号的编码长度远远小于RGB分量的编码长度,因此在彩色显示的同时,也大大减轻了系统的负担。 
  以256色调色板为例,调色板中存储256种颜色的RGB值,每种颜色的RGB值是16位。用这256种颜色编制索引时,从00H~FFH只需要8位数据宽度,而每个索引所对应的颜色却是16位宽度的颜色信息。在一些对色彩种类要求不高的场合,如仪表终端、信息终端等,调色板技术便巧妙地解决了数据宽度与颜色深度之间的矛盾。 
  1.2 S3C2410中的调色板 
  ARM9核的S3C2410芯片可通过内置的LCD控制器来实现对LCD显示的控制。以TFT LCD为例,S3C2410芯片的LCD控制器可以对TFT LCD提供1位、2位、4位、8位调色板彩色显示和16位、24位真彩色显示,并支持多种不同的屏幕尺寸。 
  S3C2410的调色板?\其实是256个16位的存储单元,每个单元中存储有16位的颜色值。根据16位颜色数据中,RGB分量所占位数的不同,调色板还可以采取5∶6∶5(R∶G∶B)和5∶5∶5∶1(R∶G∶B∶1)两种格式。当采用5∶6∶5(R∶G∶B)格式时,它的调色板如表1所示?\。 
  表1 S3C2410调色板的结构 
  索引号 
  数据位位置 
  15…1110…54…0地址 
  00HR4…R0G5…G0B4…B00x4D000400 
  01HR4…R0G5…G0B4…B00x4D000404 
  ? ???? 
  FFHR4…R0G5…G0B4…B00x4D0007FC 
  表1中,第一列为颜色索引,中间三列是R,G,B三个颜色分量对应的数据位,分别是5位、6位和5位,最后一列是对应颜色条目的物理地址。当采用5∶5∶5∶1(R∶G∶B∶1)格式时,R,G,B三个颜色分量的数据位长度都是5位,最低位为1。 
  用户编程时,应首先对调色板进行初始化处理?\(可由操作系统提供的驱动程序来完成),赋予256色调色板相应的颜色值;在进行图像编程时,可以将图像对象赋予所需的颜色索引值。程序运行时,由芯片的LCD控制器查找调色板,按相应的值进行输出。S3C2410芯片图像数据输出端口VD[23:0]有24位,当使用不同的色彩深度时,这24位数据可以表示一个或多个点的颜色信息?\。 
  1.3 调色板颜色的选择 
  调色板中颜色的选择可以由用户任意定义,但为了编程方便,颜色的选取应遵循一定的规律。例如在Windows编程中,系统保留了20种颜色。另外,在Web编程中,也定义了216种Web安全色,这些颜色可以尽量保留。 
  2 S3C2410调色板在嵌入式Linux系统下的使用 
  ARM实现图像显示时,由LCD控制器将存储系统中的视频缓冲内容以及各种控制信号传送到外部LCD驱动器,然后由LCD驱动器实现图像数据的显示。实际应用中,常通过驱动程序由操作系统对寄存器、调色板进行配置。以Linux 2.4内核为例,对调色板的配置是在驱动程序S3C2410fb.c中完成的?\。 在一些公司Linux源码包的S3C2410fb.c文件中,并没有对调色板进行配置,因此在8位以下的显示设置下,LCD不能正常工作。若需要使用调色板,必须对此文件进行修改。
2.1 驱动程序的修改 
  查S3C2410数据手册,调色板的物理起始地址为0x4d000400,应先将调色板的物理地址映射到内核中的虚拟地址,然后对其进行赋值。具体步骤如下: 
  (1)在S3C2410.h文件中添加: 
   
  #define MYPAL(Nb) __REG(0x4d000400 + (Nb)*4) 
  其作用是实现物理地址到虚拟地址的映射。 
  (2)在S3C2410fb.h文件,通过下列语句定义256种颜色。 
   
  static const u_short my_color[256] = {0x0000,0x8000,…}; 
  数组中的每个16位二进制数表示一种颜色,RGB分量采用的是5∶6∶5格式。 
  (3) 在S3C2410fb.c文件的S3C2410fb_activate_var(…)函数中,通过下列语句对这256个调色板进行赋值。
   
  for(i = 0; i < 256; i++) 
  { 
  MYPAL(i) = my_color[i] ; 
  } 
  (4) 另外,注意改变LCD控制寄存器LCDCON1的BPPMODE值,设定为需要的颜色深度。 
  (5) 重新编译内核,烧写内核。 
  2.2 应用程序的编写 
  当S3C2410用于嵌入式Linux操作系统时,其图形功能一般是依靠帧缓存(Frame buffer)?\实现的。屏幕上的每个点都被映射成一段线性内存空间,通过应用程序改变这段内存的值,就可以改变屏幕的颜色。当色深在16位以上时,用户直接指定颜色的RGB分量;当色深在8位以下时,用户应当指定颜色在调色板中的索引值。当使用MiniGUI等嵌入式图形系统?\时,只需要将界面元素的颜色值设为所需颜色的索引值即可。例如: 
   
  WinElementColors[i] = 142; 
  就是将WinElementColors[i]的颜色设置为索引号为142的调色板颜色。 
  3 结 语 
  在笔者开发的某型指挥车仿真终端中,其显示分辨率设置为640×480。如果色深设置为16 b/p,在系统使用时,画面将会出现明显的抖动、不连贯,这是由于芯片的运算负荷过重造成的。如果按本文中提到的方法对显示驱动加以修改,采用8位色深显示,颜色的选取可以满足需要,画面的显示将明显稳定。 
  这说明,在显示分辨率较高,色彩种类要求比较简单的嵌入式应用中,调色板技术是一个非常值得重视的选择。 
   
  参考文献 
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  [6]齐开悦, 陈剑波. 基于Linux操作系统的液晶显示屏驱动程序的开发[J]. 计算机工程, 2003, 29(6): 188190. 
  [7]孙天泽, 袁文菊. 嵌入式设计及Linux驱动开发指南——基于ARM9处理器[M]. 北京: 电子工业出版社, 2006. 
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  [9]FMSoft. MiniGUI programming guide[M]. \: FMSoft, 2006.
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