LCD之 调色板_小木瓜的博客-程序员宅基地

技术标签: c  linux  终端  编程  存储  嵌入式  

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OOH~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:O]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。2S3C2410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(Ox4d000400+(Nb)*4)
 
    其作用是实现物理地址到虚拟地址的映射。
 
  (2)在S3C24lOfb.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。
 
  (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
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