基于Linux的LED點陣應(yīng)用程序設(shè)計

張紹龍，趙 寧，丁建國，曹曉霞

（1.遷西縣氣象局，河北 唐山 064300；2.石家莊鐵道大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，河北 石家莊 050043；3.石家莊鐵道大學(xué) 材料學(xué)院，河北 石家莊 050043；4.唐山市氣象局 科技服務(wù)中心，河北 唐山 063000）

設(shè)備驅(qū)動程序在Linux內(nèi)核中扮演著特殊的角色，它類似于一個獨立的黑盒子，使某個特定的硬件可以響應(yīng)一個良好的內(nèi)部編程接口，同時完成隱藏設(shè)備的工作。凡是操作系統(tǒng)控制的外部設(shè)備，即使是最簡單的硬件電路，也是需要驅(qū)動程序的。設(shè)備驅(qū)動程序在Linux里，除了直接修改系統(tǒng)的核心源代碼，把設(shè)備驅(qū)動程序加進(jìn)核心之外，還可以把設(shè)備驅(qū)動程序作為可加載的模塊，由系統(tǒng)管理員動態(tài)加載，使之成為核心的一部分。編寫驅(qū)動程序的主要工作就是編寫子函數(shù)，并填充file_operations各個域。

此應(yīng)用程序是在LED驅(qū)動加載之后使用，否則無法正常運(yùn)行。本設(shè)計首先將LED點陣驅(qū)動起來，通過編寫測試程序，使其能夠按照設(shè)定的意圖顯示。

1 LED點陣數(shù)碼管工作原理

圖1 LED點陣示意圖

LED顯示選用8×8發(fā)光二極管點陣，用于發(fā)布消息、顯示漢字的點陣式LED顯示屏通常由若干塊LED點陣顯示模塊組成，8×8顯示點陣模塊每塊有64個獨立發(fā)光二極管，為了減少引腳且便于封裝，各種LED顯示點陣模塊都采用陣列形式排布，即在行列線的交點處接有顯示LED，因此，LED點陣顯示模塊的顯示驅(qū)動只能采用動態(tài)驅(qū)動方式，每次最多只能點亮一行LED（共陽形式LED顯示點陣模塊）或一列LED（共陰形式LED顯示點陣模塊）。如圖1所示的顯示驅(qū)動原理圖中，點陣為共陰，由總線鎖存芯片74573為點陣顯示模塊提供列驅(qū)動電流，8個行信號則由集電極開路門驅(qū)動器7407控制，行線和列線都掛在總線上，微處理器可以通過總線操作來完成對每一個LED點陣顯示模塊內(nèi)每個LED顯示點的亮、暗控制。

當(dāng)對應(yīng)的某一列置1電平，某一行置0電平，則相應(yīng)的二極管就亮；控制一個燈亮需使某一列的置‘1’，其它行為‘0’，其余的都為‘1’；如第一行，第八列的燈亮，其它的都滅，則DR8，DR7，DR6，DR5，DR4，DR3，DR2，DR1為 11111110，OC8，OC7，OC6，OC5，OC4，OC3，OC2，OC1為10000000可實現(xiàn)相應(yīng)的燈亮。

2 驅(qū)動程序和應(yīng)用程序的設(shè)計方案

在此設(shè)計中，整個LED顯示模塊是作為一個I/O進(jìn)行控制的，共16位輸入數(shù)據(jù)，LED的鎖存信號由系統(tǒng)總線的寫信號和地址信號經(jīng)過簡單的組合邏輯而成，在板載的CPLD中完成。控制該顯示模塊的IO地址為0x08000000。

圖2 系統(tǒng)電路連接圖

編寫驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)在Linux下控制LED點陣顯示，加載驅(qū)動程序后，顯示的效果是64位全亮。實驗步驟為打開終端窗口，利用ifconfig命令設(shè)置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，將宿主PC機(jī)的根目錄掛載到S3C2410-RP目標(biāo)板的mnt目錄下，而后通過insmod加載驅(qū)動程序，通過lsmod命令查看系統(tǒng)已經(jīng)加載好的驅(qū)動程序，最后運(yùn)行測試程序。

可將DR8-DR1作為高8位和OC8-OC1作為低8位連接起來構(gòu)成16位二進(jìn)制數(shù)，再將此數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)控制所有燈的滅與亮。例如上述的就可以用111111101000000來表示，對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)65152來控制燈亮。以下函數(shù)可實現(xiàn)點亮64個點：

Int moban[8]={1,2,4,8,16,32,64,128};

For(i=0;i<8;i++)

For(j=0;j<8;j++)

A[i][j]=256*(255-moban[i])+moban[j];

以此可求出控制每一個的相應(yīng)數(shù)字，就可以輸出任何一種圖形。采用一個循環(huán)實現(xiàn)控制控制點的移動；再分別設(shè)計豎柱的右移，行柱的下移，平面的右移，平面的下移，數(shù)字循環(huán)顯示等。每種顯示的方案如下：

（1）豎柱循環(huán)右移

采用moban[8]中的數(shù)字依次顯示可以實現(xiàn)豎柱的右移。

（2）行柱的下移

采用語句

for(i=0;i<8;i++)

Row[i]=256*(255-moban[i])+255;求出每一行的控制數(shù)字后讓它們依次顯示，就是行柱下移。

（3）平面右移

先點亮一列，再點亮兩列，依次增加，直至全亮，可實現(xiàn)平面右移的效果。采用語句

for(i=0;i<8;i++) MianR[i]=2i+1-1;

求出的八個數(shù)實現(xiàn)平面右移的數(shù)字。

（4）平面下移

同上，先點亮一行，再點亮兩行，依次增加，直到八行全亮。采用語句

for(i=0;i<8;i++)

MianD[i]=256*(255-(2i+1-1))+255;

求出八個數(shù)就是實現(xiàn)平面下移的數(shù)字。

（5）0-9的數(shù)字循環(huán)

同樣依照上述算法計算。

3 結(jié)束語

利用驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)最基本的顯示，而后通過編寫測試程序?qū)崿F(xiàn)各種顯示，如果再進(jìn)一步完善，可以編寫QT設(shè)計簡單測試界面，在顯示屏上可以有更直觀的效果。