CN108536621A

CN108536621A - Ssd1306 oled驱动方法及spi子***

Info

Publication number: CN108536621A
Application number: CN201810306399.4A
Authority: CN
Inventors: 王鹏
Original assignee: Zhengzhou Yunhai Information Technology Co Ltd
Current assignee: Zhengzhou Yunhai Information Technology Co Ltd
Priority date: 2018-04-08
Filing date: 2018-04-08
Publication date: 2018-09-14

Abstract

本发明公开SSD1306 OLED驱动方法，涉及服务器技术，首先注册包含SPI设备信息的spi_board_info数组；SPI主机控制器根据SPI设备信息创建spi_device；然后SPI设备驱动注册spi_driver，完成SPI设备的初始化；所述SSD1306 OLED驱动实现的过程包括：1)spi_driver实例化及注册，2)probe实现，3)OLED写数据接口封装，4)OLED控制接口封装。本发明实现了对SSD OLED的驱动，遵照主机驱动和外设驱动分离的设计思想，简化了设备驱动的实现，具有更好的可维护性，为驱动的维护升级提供了最大限度的便利。本发明还公开了一种SPI子***。

Description

SSD1306 OLED驱动方法及SPI子***

技术领域

本发明涉及服务器技术，具体的说是SSD1306 OLED驱动方法及SPI子***。

背景技术

Linux中的SPI、IIC、USB等子***都利用了典型主机驱动和外设驱动分离的想法，让主机端只负责产生总线上的传输波形，而外设端只是通过标准的API(ApplicationProgramming Interface,应用程序编程接口)来让主机端以适当的波形访问自身；这里涉及了4个软件模块：

1)主机端的驱动，根据具体的IIC、SPI、USB等控制器的硬件手册，操作具体的IIC、SPI、USB等控制器，产生总线的各种波形；

2)连接主机和外设的纽带。外设不直接调用主机端的驱动来产生波形，而是调一个标准的API。由这个标准的API把这个波形的传输请求间接“转发”给具体的主机端驱动，同时最好把关于波形的描述以某种数据结构标准化；

3)外设端的驱动。外设接在IIC、SPI、USB这样的总线上，它们本身可以是触摸屏、网卡、声卡或者任意一种类型的设备。可以在相关的i2c_driver、spi_driver、 usb_driver这种xxx_driver的probe()函数中去注册它具体的类型。当这些外设要求 IIC、SPI、USB等去访问它时，它调用“连接主机和外设的纽带”模块的标准API；

4)板级逻辑，用来描述主机和外设是如何互联的，相当于一个“路由表”。假设板子上有多个SPI控制器和多个SPI外设，通过板级逻辑来管理它们间的互联关系。这部分通常出现在arch/arm/mach-xxx下面或者arch/arm/boot/dts下面。

良好的软件设计，需满足让正确的代码出现在正确的位置。不要在错误的时间、错误的地点，编写一段错误的代码。在LKML中，代码出现在错误的位置，常用代码“out ofplace”来表述。

Linux通过上述的设计方法，把一堆杂乱不友好的代码变成了4个轻量级的小模块，每个模块都各得其所。主机端只负责产生波形；外设端不需要知道自己接在主机的哪个控制器上；板级逻辑来管理多个控制器与外设之间的互联关系。基于主机驱动与外设驱动分离的设计思想，本发明提出了基于SPI接口的SSD1306OLED驱动设计方案，实现SSD1306OLED的驱动。这里，SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)总线***是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种***设备以串行方式进行通信以交换信息。

发明内容

本发明针对目前技术发展的需求和不足之处，提供一种SSD1306OLED驱动方法及SPI子***。

本发明所述SSD1306OLED驱动方法，解决上述技术问题采用的技术方案如下：所述SSD1306OLED驱动方法，实现步骤包括：

步骤一，注册包含SPI设备信息的spi_board_info数组；

Linux启动过程中，在机器的init_machine()中，通过spi_register_board_info注册包含SPI设备信息的spi_board_info到spi_board_info数组；

步骤二，SPI主机控制器根据SPI设备信息创建spi_device；

SPI主机控制器注册时，去遍历spi_board_info数组中的设备信息，找到挂接其下面的SPI设备信息，调用spi_new_device创建spi_device；

步骤三，SPI设备驱动注册spi_driver，完成SPI设备的初始化；

SPI设备驱动注册spi_device时，去匹配***中已注册的spi_device，若匹配成功，则调用SPI设备驱动中的probe()函数，完成实际SPI设备的初始化。

具体的，所述SSD1306OLED驱动实现的过程包括四个方面：1)spi_driver实例化及注册，2)probe实现，3)OLED写数据接口封装，4)OLED控制接口封装。

具体的，所述1)spi_driver实例化及注册，具体操作如下：

在Linux中，用spi_driver结构体来描述一个SPI外设驱动，所述spi_driver 结构体包括接口probe()、remove()、suspend()、resume()，以及device_driver的实例。

具体的，所述2)probe实现：

spi_oled_probe函数在spi_driver和spi_device匹配上之后被调用，用于软硬件资源的初始化；

具体操作如下：(1)获取DC引脚并将其设为输出；(2)申请用于数据传输的全局buffer；(3)注册面向上层的接口函数集file_operations；(4)创建设备节点。

具体的，所述3)OLED写数据接口封装：

在SPI外设驱动中，使用一套统一接口通过SPI总线进行数据传输；这套接口的第一个关键数据结构是用来描述SPI传输的spi_transfer；一次完整的SPI传输流程会包含多个spi_transfer，这些spi_transfer通过spi_message组织起来；通过 spi_message_init()初始化spi_message，调用spi_message_add_tail()将 spi_transfer添加到spi_message队列。

具体的，所述3)OLED写数据接口封装：

发起一次spi_message传输有同步和异步两种方式，同步API方式下，会阻塞等待这个消息被处理完，使用的API是spi_sync()；异步API方式下，在spi_message 的complete字段挂接一个回调函数，当消息被处理完成后，该函数被调用，此时使用的API是spi_async()。

具体的，所述4)OLED控制接口封装：

oled_ioctl()提供给上层的控制操作有：OLED_CMD_INIT、OLED_CMD_CLEAR_ALL、OLED_CMD_CLEAR_PAGE、OLED_CMD_SET_POS；所述OLED_CMD_INIT用于初始化OLED寄存器、设置页地址模式、清屏、使能显示，实现封装在OLEDInit()函数。

具体的，所述SSD1306OLED分辨率为128*64，每个像素用一位来表示，这一位是 0则该像素熄灭，是1则点亮；

代码中使用的Page addressing mode地址模式把显存的64行分为8页，每页对应8行，选择某页之后再选择某个列地址，然后往里面写数据，每写一个数据列地址指针自动加1，当列地址指针到达显存最右端时自动复位到最左端的列地址；用户在列地址指针复位显存最左端时，重新设置新的页和列地址以便访问新的页对应的RAM内容；

上述操作动作封装在OLEDClear()、OLEDClearPage()、OLEDSetPos()，对应的ioctl 命令分别是OLED_CMD_CLEAR_ALL、OLED_CMD_CLEAR_PAGE、OLED_CMD_SET_POS。

本发明还提出了一种SPI子***，其***框架包括：SPI设备驱动、SPI核心层、 SPI控制器驱动；

SPI设备驱动：

SPI控制器驱动：

当SPI主机控制器注册时，去遍历spi_board_info数组中的设备信息，找到挂接到自己下面的SPI设备信息，调用spi_new_device创建spi_device；

SPI设备驱动注册spi_driver时，去匹配***中已注册的spi_device，若匹配成功，则调用SPI设备驱动中的probe()函数，完成实际SPI设备的初始化。

具体的，所述SPI核心层实现spi_write()，在SPI外设驱动进行纯写操作时直接调用spi_write()；具体实现调用spi_message_init()、spi_message_add_tail()、 spi_sync()。

本发明所述SSD1306OLED驱动方法及SPI子***，与现有技术相比具有的有益效果是：本发明实现了对SSD OLED的驱动，遵照主机驱动和外设驱动分离的设计思想，在设备模型的基础上进一步简化了设备驱动的实现，具有更好的可维护性，为驱动的维护升级提供了最大限度的便利。

具体实施方式

为使本发明的技术方案、解决的技术问题和技术效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清查、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有实施例,都在本发明的保护范围之内。

实施例1:

本实施例提出SSD1306OLED驱动方法，基于主机驱动和外设驱动分离的设计思想，实现SSD1306OLED的驱动；主要实现步骤包括：

步骤一，注册包含SPI设备信息的spi_board_info数组；

具体的，Linux启动过程中，在机器的init_machine()中，通过 spi_register_board_info注册包含SPI设备信息的spi_board_info到 spi_board_info数组。

SSD1306OLED板级信息：SSD1306OLED实例化的spi_board_info具体如下：

其中，OLED模组的需求时钟是10000000Hz；SPICLK初始状态为低电平，上升沿采样数据，即CPOL＝0，CPHA＝0，故spi mode设置为SPI_MODE_0；OLED接在SPI控制器 1上，即总线号为1，片选引脚接在GPF1上；D/C引脚接在GPG4上，表示DO引脚上传输的是数据还是命令；且modalias用于匹配spi_driver。

步骤二，SPI主机控制器根据SPI设备信息创建spi_device；

具体的，SPI主机控制器注册时，去遍历spi_board_info数组中的设备信息，找到挂接到自己下面的SPI设备信息，调用spi_new_device创建spi_device。

步骤三，SPI设备驱动注册spi_driver，完成SPI设备的初始化；

具体的，SPI设备驱动注册spi_device时，去匹配***中已注册的spi_device，若匹配成功，则调用SPI设备驱动中的probe()函数，完成实际SPI设备的初始化。

此外，ARM Linux 3.x之后的内核在改为设备树后，不再需要在arch/arm/mach-xxx 中编码SPI的板级信息，而是在SPI控制器节点下填写子节点。

本实施例还提出了一个SPI子***，SPI子***框架包括：SPI设备驱动、SPI核心层、SPI控制器驱动。

SPI设备驱动：

SPI控制器驱动：

实施例2：

本实施例提出的SSD1306OLED驱动方法，是在实施例1网卡时钟转接板装置的基础上,给出本发明的另一个具体实施方式,进一步增加本实施例技术方案的可行性和实用性。

下面来详细说明SSD1306OLED驱动实现的过程，主要包括四个方面：1)spi_driver实例化及注册，2)probe实现，3)OLED写数据接口封装，4)OLED控制接口封装。

1)spi_driver实例化及注册，具体操作如下：

在Linux中，用spi_driver结构体来描述一个SPI外设驱动，该SPI外设驱动视为spi_master的客户端驱动。spi_driver结构体包括接口probe()、remove()、 suspend()、resume()，以及device_driver的实例。OLED驱动中对spi_driver实例化如下：

其中，"oled"用于device和device_driver的匹配，入口函数中调用 spi_register_driver注册实例化好的spi_oled_drv。

2)probe实现

spi_oled_probe函数在spi_driver和spi_device匹配上之后被调用，用于软硬件资源的初始化；具体操作如下：

(1)获取DC引脚并将其设为输出

spi_oled_dc_pin＝(int)spi->dev.platform_data；

s3c2410_gpio_cfgpin(spi_oled_dc_pin,S3C2410_GPIO_OUTPUT)；

s3c2410_gpio_cfgpin(spi->chip_select,S3C2410_GPIO_OUTPUT)；

(2)申请用于数据传输的全局buffer

ker_buf＝kmalloc(4096,GFP_KERNEL)；

(3)注册面向上层的接口函数集file_operations

major＝register_chrdev(0,"oled",&oled_ops)；

(4)创建设备节点

class＝class_create(THIS_MODULE,"oled")；

device_create(class,NULL,MKDEV(major,0),NULL,"oled")；

3)OLED写数据接口封装；具体操作如下：

在SPI外设驱动中，使用一套统一接口通过SPI总线进行数据传输。这套接口的第一个关键数据结构是spi_transfer，用来描述SPI传输。一次完整的SPI传输流程可能包含多个spi_transfer，这些spi_transfer通过spi_message组织起来。通过 spi_message_init()初始化spi_message，调用spi_message_add_tail()将 spi_transfer添加到spi_message队列。

发起一次spi_message传输有同步和异步两种方式，同步API方式下，会阻塞等待这个消息被处理完，使用的API是spi_sync()；异步API方式下，不会阻塞等待这个消息被处理完，会在spi_message的complete字段挂接一个回调函数，当消息被处理完成后，该函数被调用，此时使用的API是spi_async()。

OLED驱动封装的写函数如下：

其中，copy_from_user将用户空间传下来的数据拷贝到OLED驱动维护的ker_buf。OLED_Set_DC(1)将DC引脚拉高，表示接下来传输的是数据。spi_write()是SPI核心层实现的通用快捷API，在SPI外设驱动进行纯写操作时直接调用，具体调用 spi_message_init()、spi_message_add_tail()、spi_sync()。

4)OLED控制接口封装，具体操作包括：

oled_ioctl()提供给上层的控制操作有：OLED_CMD_INIT、OLED_CMD_CLEAR_ALL、OLED_CMD_CLEAR_PAGE、OLED_CMD_SET_POS。

其中，OLED_CMD_INIT用于初始化OLED寄存器、设置页地址模式、清屏、使能显示，实现封装在OLEDInit()函数；SSD1306OLED分辨率为128*64，每个像素用一位来表示，这一位是0这个像素就熄灭，是1就点亮。代码中使用的Page addressing mode地址模式把显存的64行分为8页，每页对应8行，选择某页之后再选择某个列地址，然后往里面写数据，每写一个数据列地址指针自动加1，当列地址指针到达显存最右端时自动复位到最左端的列地址，此时页地址指针不会自动加1，用户需要在列地址指针复位显存最左端时，重新设置新的页和列地址以便访问新的页对应的RAM内容。上述操作动作封装在OLEDClear()、OLEDClearPage()、OLEDSetPos()，对应的ioctl命令分别是 OLED_CMD_CLEAR_ALL、OLED_CMD_CLEAR_PAGE、OLED_CMD_SET_POS。

oled_ioctl()封装如下：

本实施例中，同时通过测试用例oled_test.c实现对OLED的初始化控制操作，以及向OLED指定位置写数据的操作。代码片段如下：

以上应用具体个例对本发明的原理及实施方式进行了详细阐述，这些实施例只是用于帮助理解本发明的核心技术内容，并不用于限制本发明的保护范围，本发明的技术方案不限制于上述具体实施方式内。基于本发明的上述具体实施例，本技术领域的技术人员在不脱离本发明原理的前提下，对本发明所作出的任何改进和修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims

1.SSD1306OLED驱动方法，其特征在于，实现步骤包括：

步骤一，注册包含SPI设备信息的spi_board_info数组；步骤二，SPI主机控制器根据SPI设备信息创建spi_device；

步骤二，SPI主机控制器根据SPI设备信息创建spi_device；

步骤三，SPI设备驱动注册spi_driver，完成SPI设备的初始化；

2.根据权利要求1所述SSD1306OLED驱动方法，其特征在于，所述SSD1306OLED驱动实现的过程包括四个方面：1)spi_driver实例化及注册，2)probe实现，3)OLED写数据接口封装，4)OLED控制接口封装。

3.根据权利要求2所述SSD1306OLED驱动方法，其特征在于，所述1)spi_driver实例化及注册，具体操作如下：

在Linux中，用spi_driver结构体来描述一个SPI外设驱动，所述spi_driver结构体包括接口probe()、remove()、suspend()、resume()，以及device_driver的实例。

4.根据权利要求3所述SSD1306OLED驱动方法，其特征在于，所述2)probe实现：

5.根据权利要求4所述SSD1306OLED驱动方法，其特征在于，所述3)OLED写数据接口封装：

在SPI外设驱动中，使用一套统一接口通过SPI总线进行数据传输；这套接口的第一个关键数据结构是用来描述SPI传输的spi_transfer；一次完整的SPI传输流程会包含多个spi_transfer，这些spi_transfer通过spi_message组织起来；通过spi_message_init()初始化spi_message，调用spi_message_add_tail()将spi_transfer添加到spi_message队列。

6.根据权利要求5所述SSD1306OLED驱动方法，其特征在于，所述3)OLED写数据接口封装：

发起一次spi_message传输有同步和异步两种方式，同步API方式下，会阻塞等待这个消息被处理完，使用的API是spi_sync()；异步API方式下，在spi_message的complete字段挂接一个回调函数，当消息被处理完成后，该函数被调用，此时使用的API是spi_async()。

7.根据权利要求6所述SSD1306OLED驱动方法，其特征在于，所述4)OLED控制接口封装：

8.根据权利要求7所述SSD1306OLED驱动方法，其特征在于，所述SSD1306 OLED分辨率为128*64，每个像素用一位来表示，这一位是0则该像素熄灭，是1则点亮；

上述操作动作封装在OLEDClear()、OLEDClearPage()、OLEDSetPos()，对应的ioctl命令分别是OLED_CMD_CLEAR_ALL、OLED_CMD_CLEAR_PAGE、OLED_CMD_SET_POS。

9.SPI子***，其特征在于，其***框架包括：SPI设备驱动、SPI核心层、SPI控制器驱动；

SPI设备驱动：

SPI控制器驱动：

10.根据权利要求9所述SPI子***，其特征在于，所述SPI核心层实现spi_write()，在SPI外设驱动进行纯写操作时直接调用spi_write()；具体实现调用spi_message_init()、spi_message_add_tail()、spi_sync()。