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基于ARM的平板电脑的底层硬件驱动设计.doc
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基于ARM的平板电脑的底层硬件驱动设计.doc
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摘 要
推出平板的目的是为了弥补手机和笔记本电脑之间的这块空白区域,就是为
人们提供一款和手机一样携带方便、操作简单,但比手机视觉效果更好,并能像
笔记本电脑一样可以快速流畅的上网、观看视频和玩游戏的产品。软件方面,除
苹果自己有自己的 IOS 外,不管是国内还是国外厂商,由于 google 的开源,基
本都选择了 andriod 操作系统作为开发平台。Android 是一个基于 linux 内核的操
作系统,在一款产品的开发过程中,硬件驱动程序的开发和调试是一项艰巨的任
务,驱动程序的质量直接影响产品的性能和稳定性,所以对平板上驱动程序的研
究和设计具有实际工程意义。此次设计针对平板电脑中常用的几个硬件驱动进行
了研究和设计,如 LCD 驱动,PWM 背光驱动,按键驱动等。旨在熟悉驱动设
计流程,掌握驱动设计的一般方法。
关键字:平板电脑,Android,linux,硬件驱动
ABSTRACT
The purpose of the launch of the tablet is in order to make up the piece of blank
area between mobile phones and laptop computers for people to offer a device as easy
as mobile phone to carry, simple to operate, but better than the mobile phone visual
effects, and the same as the laptop can quickly access to the Internet, watching videos
and playing games. On the software side, in addition to Apple's own IOS, whether
domestic or foreign manufacturers, because of google opened the android source code,
basically choose the andriod operating system as the development platform. Android
is a Linux kernel-based operating system, in the process of a product development,
developing and debugging hardware drivers is an arduous task, the quality of the
driver directly impact on product performance and stability, So the research and
design of the driver on the Tablet PC has a practical engineering significance. This
paper will research and design a few hardware drivers that commonly used in the
Tablet PC, such as LCD drivers, PWM backlight driver, key drivers and so on. The
purpose of this design is to familiar to the driver design process and grasp the general
approach to driver design.
Keywords: tablet pc, android, linux, hardware drivers
目 录
第一章 引言..................................................................................................................5
1.1 ARM 处理器介绍.................................................................................................5
1.2 android 操作系统介绍.........................................................................................6
1.3 平板电脑驱动开发概述......................................................................................7
第二章 软硬件平台介绍和启动过程分析 ..............................................................9
2.1 硬件平台介绍.........................................................................................................9
2.2 软件平台介绍.........................................................................................................9
2.3 启动过程分析.......................................................................................................10
第三章 LCD 驱动设计及实现...................................................................................13
3.1 显示控制器及显示器硬件配置...........................................................................13
3.1.1 S5PV210 显示控制器........................................................................................13
3.1.2 三星 9.7 寸 IPS 屏 LTN097XL02 .....................................................................13
3.1.3 显示模块硬件连接方式....................................................................................14
3.2 android 下的 LCD 驱动.........................................................................................15
3.2.1 LCD 硬件时序参数设置...................................................................................15
3.2.2 LCD 硬件设备注册............................................................................................16
3.2.3 frambuffer 驱动注册...........................................................................................18
第四章 PWM 背光驱动设计及实现 .........................................................................19
4.1 PWM 背光控制器硬件连接...................................................................................19
4.2 linux 内核 PWM 驱动 ...........................................................................................19
4.2.1 PWM 背光设备注册 ..........................................................................................19
4.2.2 PWM 背光驱动注册 ..........................................................................................20
4.3 PWM 背光在 android HAL 层移植....................................................................22
4.3.1 什么是硬件抽象层............................................................................................22
4.3.2 HAL 的实现机制................................................................................................23
4.3.3 pwm 背光的 HAL 层实现..................................................................................24
第五章 接键驱动设计及实现....................................................................................27
5.1 接键硬件链接以及功能要求...............................................................................27
5.2 内核空间按键驱动设计和实现............................................................................27
5.2 android 对按键的重映射.......................................................................................32
第六章 振动电机驱动设计及实现............................................................................35
6.1 功能要求以及硬件连接........................................................................................35
6.2 内核空间振动电机驱动设计及实现....................................................................35
6.2.1 什么是 timed GPIO ...........................................................................................35
6.2.2 振动电机的 Timed GPIO 驱动实现 .................................................................36
6.3 振动电机驱动 HAL 层的实现..............................................................................40
第七章 WM8976 声道自动切换设计及实现............................................................43
7.1 功能要求以及硬件链接........................................................................................43
7.2 内核空间声道自动切换设计及实现....................................................................44
7.2.1 什么是 switch IO ................................................................................................44
7.2.1 switch IO 耳机插拔检测驱动设计及实现 .......................................................44
7.2.2 wm8976 声道切换控制实现 ..............................................................................48
总结..............................................................................................................................51
参考文献......................................................................................................................52
致谢..............................................................................................................................53
外文资料原文..............................................................................................................54
译文..............................................................................................................................57
第一章 引言
2010 年 1 月份苹果公司发布了 iPad 平板电脑,从此为 IT 行业带来了一个全
新的产业。iPad 定位是介于智能手机和笔记本电脑之间的产品,提供浏览互联网、
收发电子邮件、观看电子书、播放音频或视频等功能。从产品定位我们可以看出,
苹果公司推出 iPad 的目的是为了弥补手机和笔记本电脑之间的这块空白区域,
就是为人们提供一款和手机一样携带方便、操作简单,但比手机视觉效果更好,
并能像笔记本电脑一样可以快速流畅的上网、观看视频和玩游戏的产品。iPad 的
推出,可以说开启了后 PC 时代,其火爆的销量让以前其他众多处于观望的厂商
也迅速杀入的这块市场。
得益于集成电路的高速发展,以前需要很多电路才可以完成的功能现在都被
高度整合到了 SOC 之中(片上系统)。所以和 PC 相比,平板电脑可以把体积做
得更小。功耗做得更底。从硬件和软件的角度来讲,最关键的分别是 SOC 和操
作系统。在 SOC 这一块,国外主要被高通、三星、TI、NVIDIA 这些厂商所占
据。这些厂商做出来的 SOC 集成度高,功能强劲,CPU 主频现一般在 1G-1.5G
左右。基本已经过渡到双核时代。终端制造厂商做出来的平板终端主要面向高端
消费市场。在国内,几家面向移动多媒体终端的 IC 设计公司也推出了性能优异
的 SOC 芯片。如:珠海全志,福州瑞芯微,北京君正,晶晨半导体等。这些厂
商的推出的 SOC 集成度也较高。主频从 800MHZ-1.2GHZ,均为单核处理器。整
体上比国外大厂要低一个档次。但是,用这些厂商做出来的平板方案成本很低,
更复合中国消费者的消费习惯。所以市场也非常的广阔。在软件方面。除苹果自
己有自己的 IOS 外,不管是国内还是国外厂商,由于 google 的开源,基本都选
择了 andriod 操作系统作为开发平台。所以在这个平台上的软件资源非常丰富。
对于方案设计商和终端制造商,只要具备一定的开发实力,都可以以这个平台做
出差异化地方案。
1.1 ARM 处理器介绍
ARM 是 Advanced RISC Machines 的缩写,即可以认为是一个公司的名字,
也可以认为是对一类微处理器的通称,还可以认为是种技术的名字。
目前,ARM 公司专门从事基于 RISC 技术芯片的设计开发,作为知识产
权供应商,ARM 的商业模式主要涉及 IP 的设计和许可,而非生产和销售实际
的半导体芯片。他们向合作伙伴(包括世界领先的半导体公司和系统公司)授予
IP 许可证。这些合作伙伴可利用 ARM 的 IP 设计创造和生产片上系统设计,
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oligaga
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