1、简介
lcd是liquid crystal display的简称，液晶显示器按驱动方式分为静态驱动、简单矩阵驱动及主动矩阵驱动。其中简单矩阵驱动又可细分为扭转向列型（TN）和超转向列型（STN）两种，而主动矩阵驱动则以TFT为主。下面具体来说一下：
TN型驱动液晶，是LCD中最基本的，其它LCD都以TN型改进而得。它只能将入射光旋转90度，视角只有30度，色彩单一，对比度低，用于电子表和电子计算器。
STN型驱动液晶，可将入射光旋转180度至270度，也改善了视角。它通过搭配色彩滤光片，将单色矩阵的任意像素分成3个子像素成红绿蓝，再经由三色按比例调和，显示出逼近全彩模式的色彩。
TN和STN都场电压驱动方式，如果显示尺寸加大，中心部分对电极变化的反应时间就会变长，显示器的速度跟不上，为了解决这个问题，主动矩阵驱动TFT被提出。它通过晶体管显示信号开启或关闭液晶分子的电压，从而避免了显示器对电场效应的依靠。
2、显示原理
一块lcd屏显示图像不但需要lcd驱动器，还需要lcd控制器。很多芯片cpu集成了lcd控制器。所有lcd显示图像的原理都是从上到下，从左到右的。一副图像可以看作是一个矩形，由许多排列整齐的点一行一行组成，这些店成为像素。依据显示原理：作为帧同步信号的vsync，每发出一个脉冲，都意味着新的一副图像数据开始发送。而作为行同步信号的hsync，每发出一个脉冲，都表明新的一行图像资料开始发送。我们可以看一下时序图：
我们来解释一下各信号的含义：
VSYNC：帧同步信号
每发出一个脉冲，表示新的一屏图像数据开始传送。
HSYNC：行同步信号
每发出一个脉冲，表示新的一行图像数据开始传送。
VCLK：像素时钟信号
每发出一个脉冲，表示新的一个点图像数据开始传送。
LEND：行结束信号
VBPD：表示在一帧图像开始时，帧同步信号以后的无效的行数，对应驱动中的upper_margin；
VFBD：表示在一帧图像结束后，帧同步信号以前的无效的行数，对应驱动中的lower_margin；
VSPW：表示垂直同步脉冲的宽度，用行数计算，对应驱动中的nvync_len；
HBPD：表示从水平同步信号开始到一行的有效数据开始之间的vclk的个数，对应驱动中的left_margin；
HFPD：表示一行的有效数据结束到下一个水平同步信号开始之间的vclk的个数，对应驱动中的right_margin；
HSPW：表示水平同步信号的宽度，用vclk计算，对应驱动中的hsync_nc；
3、帧缓冲
（1）这是一个十分重要的概念，framebuffer从本质来说是图形设备的硬件抽象。对开发者而言，framebuffer是一块显示缓存，往显示缓存里写入特定格式的数据就意味着向屏幕输出内容。通过不断的向framebuffer中写入数据，显示控制器就自动的从framebuffer中取数据并显示出来。
（2）帧缓冲设备对应的设备文件为/dev/fb*，如果系统有多个显示卡，linux下还可以支持多个帧缓冲设备，最多可达32个，分别为/dev/fb0到/dev/fb31，而/dev/fb则为当前缺省的帧缓冲设备，通常指向/dev/fb0。帧缓冲设备为标准的字符型设备，主设备号为29，次设备号为0到31。
我们可以通过一下命令来演示一下：
清除lcd：dd if=/dev/zero of=/dev/fb0 bs=240 count=320
运行应用程序，画图：./LCD
清除lcd：dd if=/dev/zero of=/dev/fb0 bs=240 count=320
显示图片：cat 7.bmp>/dev/fb0
4、系统构架
我们要完成的工作只有两个，一是配置这个fb_info结构体，二是注册这个结构体
5、一些结构体与函数
（1）设备描述
linux内核用struct fb_info来描述帧缓冲设备
struct fb_info {
int node;
int flags;
struct mutex lock;
/* Lock for open/release/ioctl funcs */
struct fb_var_screeninfo var;
/* Current var见注释1*/
struct fb_fix_screeninfo fix;
/* Current fix固定参数 */
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;//帧缓冲操作函数
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 */
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;
};
注释1：struct fb_var_screeninfo记录用户可修改的显示控制器参数，包括屏幕的分辨率和每个像素点的比特数，具体内容如下：
struct fb_var_screeninfo {
__u32 xres;
/* visible resolution */
__u32 yres;
__u32 xres_virtual;
/* virtual resolution */
__u32 yres_virtual;
__u32 xoffset;
/* offset from virtual to visible */
__u32 yoffset;
/* resolution */
__u32 bits_per_pixel;
/* guess what */
__u32 grayscale;
/* != 0 Graylevels instead of colors */
struct fb_bitfield red;
/* bitfield in fb mem if true color, */
struct fb_bitfield green;
/* else only length is significant */
struct fb_bitfield blue;
struct fb_bitfield transp;
/* transparency */
__u32 nonstd;
/* != 0 Non standard pixel format */
__u32 activate;
/* see FB_ACTIVATE_* */
__u32 height;
/* height of picture in mm */
__u32 width;
/* width of picture in mm */
__u32 accel_flags;
/* (OBSOLETE) see fb_info.flags */
/* Timing: All values in pixclocks, except pixclock (of course) */
__u32 pixclock;
/* pixel clock in ps (pico seconds) */
__u32 left_margin;
/* time from sync to picture */
__u32 right_margin;
/* time from picture to sync */
__u32 upper_margin;
/* time from sync to picture */
__u32 lower_margin;
__u32 hsync_len;
/* length of horizontal sync */
__u32 vsync_len;
/* length of vertical sync */
__u32 sync;
/* see FB_SYNC_* */
__u32 vmode;
/* see FB_VMODE_* */
__u32 rotate;
/* angle we rotate counter clockwise */
__u32 reserved[5];
/* Reserved for future compatibility */
}
注释2：struct fb_fix_screeninfo fix，记录了用户不能修改的显示控制器参数，如显示缓存的物理地址，具体代码如下：
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 */
unsigned long mmio_start;
/* Start of Memory Mapped I/O */
/* (physical address) */
__u32 mmio_len;
/* Length of Memory Mapped I/O */
__u32 accel;
/* Indicate to driver which */
/* specific chip/card we have
*/
__u16 reserved[3];
/* Reserved for future compatibility */
};
注释3：这是一个类似于file_operations的可实现文件设备操作的数据结构
struct fb_ops {
/* open/release and usage marking */
struct module *owner;
int (*fb_open)(struct fb_info *info, int user);
int (*fb_release)(struct fb_info *info, int user);
/* For framebuffers with strange non linear layouts or that do not
* work with normal memory mapped access
*/
ssize_t (*fb_read)(struct fb_info *info, char __user *buf,
size_t count, loff_t *ppos);
ssize_t (*fb_write)(struct fb_info *info, const char __user *buf,
size_t count, loff_t *ppos);
/* checks var and eventually tweaks it to something supported,
* DO NOT MODIFY PAR */
int (*fb_check_var)(struct fb_var_screeninfo *var, struct fb_info *info);
/* set the video mode according to info->var */
int (*fb_set_par)(struct fb_info *info);
/* set color register */
int (*fb_setcolreg)(unsigned regno, unsigned red, unsigned green,
unsigned blue, unsigned transp, struct fb_info *info);
/* set color registers in batch */
int (*fb_setcmap)(struct fb_cmap *cmap, struct fb_info *info);
/* blank display */
int (*fb_blank)(int blank, struct fb_info *info);
/* pan display */
int (*fb_pan_display)(struct fb_var_screeninfo *var, struct fb_info *info);
/* Draws a rectangle */
void (*fb_fillrect) (struct fb_info *info, const struct fb_fillrect *rect);
/* Copy data from area to another */
void (*fb_copyarea) (struct fb_info *info, const struct fb_copyarea *region);
/* Draws a image to the display */
void (*fb_imageblit) (struct fb_info *info, const struct fb_image *image);
/* Draws cursor */
int (*fb_cursor) (struct fb_info *info, struct fb_cursor *cursor);
/* Rotates the display */
void (*fb_rotate)(struct fb_info *info, int angle);
/* wait for blit idle, optional */
int (*fb_sync)(struct fb_info *info);
/* perform fb specific ioctl (optional) */
int (*fb_ioctl)(struct fb_info *info, unsigned int cmd,
unsigned long arg);
/* Handle 32bit compat ioctl (optional) */
int (*fb_compat_ioctl)(struct fb_info *info, unsigned cmd,
unsigned long arg);
/* perform fb specific mmap */
int (*fb_mmap)(struct fb_info *info, struct vm_area_struct *vma);
/* save current hardware state */
void (*fb_save_state)(struct fb_info *info);
/* restore saved state */
void (*fb_restore_state)(struct fb_info *info);
/* get capability given var */
void (*fb_get_caps)(struct fb_info *info, struct fb_blit_caps *caps,
struct fb_var_screeninfo *var);
};
（2）fb_bitfield结构体：描述每一像素显示缓冲区的组织方式，包含位域偏移、位域长度和MSB指示：
struct fb_bitfield {
__u32 offset;
/* beginning of bitfield */
__u32 length;
/* length of bitfield */
__u32 msb_right;
/* != 0 : Most significant bit is */
/* right */
};
（3）注册函数：register_framebuffer(struct fb_info *fb_info)
注销函数：unregister_framebuffer(struct fb_info *fb_info)
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