2019年7月25日星期四
一. linux系统IO应用实例 -> LCD液晶屏幕
1. 在linux下，一切都是文件。 -> 连LCD液晶屏幕都是文件。
既然LCD液晶是文件，那么文件名是什么？ --> 硬件设备文件去/dev下寻找。
/dev/ttySAC0 -> 拓展外接串口1
/dev/ttySAC1 -> 拓展外接串口2
/dev/ttySAC2
/dev/ttySAC3
/dev/fb0 -> LCD液晶屏幕
/dev/input/event0 -> 触摸屏
2. 液晶LCD参数：
1）屏幕尺寸：7寸
2）分辨率：蓝色：800*480 黑色：1024*600
什么是分辨率？ --> 指的就是屏幕中像素点的总个数。
3）每一个像素点都是由RGB组成，那么每一个像素点中有多少个字节？
[root@GEC6818 /]# cat /sys/class/graphics/fb0/bits_per_pixel -> 32 -> 每一个像素点都是32位 -> 4字节
像素点排布： ARGB
3. 举例子。
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
//1. 打开LCD液晶屏幕
int lcd = open("/dev/fb0",O_WRONLY);
//2. 写入颜色到LCD中
int color = 0x00FF00FF;
write(lcd,&color,4);
//3. 关闭文件
close(lcd);
return 0;
}
===========================================================
练习1：显示全屏紫色。
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
//1. 打开LCD液晶屏幕
int lcd = open("/dev/fb0",O_WRONLY);
//2. 写入颜色到LCD中
int color = 0x00FF00FF;
int i;
for(i=0;i<800*480;i++)
{
write(lcd,&color,4);
}
//3. 关闭文件
close(lcd);
return 0;
}
或者
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
//1. 打开LCD液晶屏幕
int lcd = open("/dev/fb0",O_WRONLY);
//2. 写入颜色到LCD中
int color[800*480];
int i;
for(i=0;i<800*480;i++)
{
color[i] = 0x00FF00FF;
}
write(lcd,color,800*480*4);
//3. 关闭文件
close(lcd);
return 0;
}
===========================================================
练习2：横向彩虹。红黄蓝绿...
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
//1. 打开LCD液晶屏幕
int lcd = open("/dev/fb0",O_WRONLY);
//2. 写入颜色到LCD中
int color[800*480];
int i;
for(i=0;i<800*160;i++)
{
color[i] = 0x00FF0000;
} //i=800*160
for( ;i<800*320;i++)
{
color[i] = 0x0000FF00;
}
for( ;i<800*480;i++)
{
color[i] = 0x000000FF;
}
write(lcd,color,800*480*4);
//3. 关闭文件
close(lcd);
return 0;
}
二.文件IO的处理方式
write() -> 访问文件，得到文件描述符fd -> 往文件描述符中写入数据 write(fd);
内存映射 -> 访问文件，得到文件描述符fd -> 根据文件描述符去内存空间中申请一片内存空间，得到地址p -> 用户只需要操作地址p上的数据 -> 文件就会有相对应的变化
一般，对于LCD液晶屏幕，大多数都是使用内存映射方式来进行数据IO。
内存映射方式：
1. 根据文件申请文件描述符fd。
int fd = open("xxxx");
2. 如何根据文件描述符fd申请内存空间？ -> mmap() -> man 2 mmap
功能： map files or devices into memory
使用格式：
#include <sys/mman.h>
void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
addr:
NULL -> 系统自动分配空间 99.99%
不为NULL -> 手动分配空间 0.01%
length: 内存映射的空间的长度 -> 例如：lcd就填800*480*4
prot: 保护权限
PROT_EXEC Pages may be executed.
PROT_READ Pages may be read.
PROT_WRITE Pages may be written.
PROT_NONE Pages may not be accessed.
如果有多个权限，则使用"|"连接在一起，例如： PROT_READ|PROT_WRITE
flags:
MAP_SHARED -> 公开
MAP_PRIVATE -> 私有
fd: 进行映射的文件描述符
offset: 文件的偏移量
返回值：
成功： 指向该内存空间的起始地址
失败： (void *)-1
3. 拷贝数据到空间中 -> memcpy() -> man 3 memcpy
NAME
memcpy - copy memory area -> 拷贝数据到内存空间中
#include <string.h>
void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n);
dest：目标地址 -> 地址上空间必须足够大。
src：需要拷贝的东西
n：需要拷贝的字节数
返回值：
成功： 指向dest的地址
失败： NULL
4. 撤销映射 -> munmap() -> man 2 munmap
使用格式：
#include <sys/mman.h>
int munmap(void *addr, size_t length);
addr：内存的起始地址
length：需要撤销的映射长度
返回值：
成功：0
失败：-1
练习3：使用内存映射的方式显示满屏紫色。
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
#include <string.h>
int main(int argc,char*argv[])
{
//1. 打开文件
int lcd;
lcd = open("/dev/fb0",O_RDWR);
if(lcd < 0)
printf("open lcd error!\n");
//2. 申请内存映射
char *p = mmap(NULL,800*480*4,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,lcd,0);
if(p == (void *)-1)
printf("mmap error!\n");
//3. 往内存空间中填充颜色
int color = 0x00FF00FF;
int i;
for(i=0;i<800*480*4;i+=4)
{
memcpy(&p[i],&color,4); 等价于： &p[i] = &*(p+i) = p+i
}
//4. 撤销映射
munmap(p,800*480*4);
//5. 关闭文件
close(lcd);
return 0;
}
练习4：将char *修改为int *
char *p = mmap(NULL,800*480*4,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,lcd,0);
if(p == (void *)-1)
printf("mmap error!\n");
修改为：
int *p = (int *)mmap(NULL,800*480*4,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,lcd,0);
if(p == (void *)-1)
printf("mmap error!\n");
for(i=0;i<800*480*4;i+=4)
{
memcpy(&p[i],&color,4); 等价于： &p[i] = &*(p+i) = p+i
}
修改为：
for(i=0;i<800*480;i++)
{
memcpy(p+i,&color,4);
}
练习5： 使用内存映射方式来显示横向彩虹 红黄蓝绿...
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
#include <string.h>
int main(int argc,char*argv[])
{
//1. 打开文件
int lcd;
lcd = open("/dev/fb0",O_RDWR);
if(lcd < 0)
printf("open lcd error!\n");
//2. 申请内存映射
int *p = (int *)mmap(NULL,800*480*4,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,lcd,0);
if(p == (void *)-1)
printf("mmap error!\n");
//3. 往内存空间中填充颜色
int red_color = 0x00FF0000;
int green_color = 0x0000FF00;
int blue_color = 0x000000FF;
int i;
for(i=0;i<800*160;i++)
{
memcpy(p+i,&red_color,4);
}
for(;i<800*320;i++)
{
memcpy(p+i,&green_color,4);
}
for(;i<800*480;i++)
{
memcpy(p+i,&blue_color,4);
}
//4. 撤销映射
munmap(p,800*480*4);
//5. 关闭文件
close(lcd);
return 0;
}
三. linux系统IO应用 ---> 触摸屏
1. linux下，一切都是文件。 -> 连触摸屏也是文件。
触摸屏设备文件名字： /dev/input/event0
2. 熟悉两个关于触摸屏专业术语。
1）事件
当一些外接设备(鼠标、键盘、WIFI、触摸屏)接入到嵌入式平台时，这些外接设备的状态发生改变，例如：鼠标的左键按了一下，键盘的R键松开，WIFI有人连接进来，触摸屏被滑动了。这个动作就称之为事件。也就是点击鼠标10次，就发生了20次事件(按下/松开都是属于一个事件）
2）输入子系统
专门用于处理事件的值，当一些事件发生了，输入子系统就会把该事件的值计算出来。
3. 触摸屏原理
见“触摸屏原理.jpg”
4. 分析读取触摸屏坐标/压力的过程。
1）访问设备，得到对应的文件描述符。
2）确定设备数据来源
外部 -> 设备 -> write() -> 例如： LCD液晶屏幕
设备 -> 外部 -> read() -> 例如： 触摸屏
3）确定读取出来的数据是什么类型？
究竟是char?int?结构体?数组?指针?
4）分析处理数据
5）关闭设备文件，回收资源。
5. 写例子尝试读取坐标
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
//1. 打开文件
int fd;
fd = open("/dev/input/event0",O_RDONLY);
if(fd < 0)
printf("open error!\n");
//2. 读取文件数据
char buf[50] = {0};
while(1)
{
read(fd,buf,sizeof(buf));
printf("%s\n",buf);
}
close(fd);
return 0;
}
结果： 都是乱码！
四. 究竟输入子系统从驱动发来的数据上计算出来的结果是什么样子？
其实是一个结构体来的，这个结构体专门是用于描述刚才发生事件的情况。这个结构体是被定义在一个头文件中：/usr/include/linux/input.h
struct input_event {
struct timeval time; -> 事件发生的时间 -> 一般不用！
__u16 type; -> 事件的类型
__u16 code; -> 事件的编码 -> 对事件类型做进一步的描述！
__s32 value; -> 事件的值
};
输入子系统中事件类型有哪些？ -> Event types
#define EV_KEY 0x01 -> 键盘、触摸屏压力设备
#define EV_ABS 0x03 -> 触摸屏坐标
输入子系统压力编码：
#define BTN_TOUCH 0x14a -> 触摸屏压力事件
#define ABS_X 0x00 -> X轴坐标
#define ABS_Y 0x01 -> Y轴坐标
输入子系统值：
压力值： 按下：1 松开：0
X坐标： 0~800 0~1024
Y坐标： 0~480 0~600
练习6： 当你的手点击屏幕松开时，就打印一句话"your hand leave lcd!"
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <linux/input.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
//1. 打开文件
int fd;
fd = open("/dev/input/event0",O_RDONLY);
if(fd < 0)
printf("open error!\n");
//2. 读取文件数据
struct input_event buf;
while(1)
{
read(fd,&buf,sizeof(buf)); //如果手已经触摸屏幕，那么buf就会有内容！
if(buf.type == EV_KEY && buf.code == BTN_TOUCH && buf.value == 0)
{
printf("your hand leave lcd!\n");
}
}
close(fd);
return 0;
}
练习7：当你的手在滑动时，把手的位置的坐标打印出来
(100,200)
(100,201)
(101,201)
...
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <linux/input.h>
int main()
{
int fd;
struct input_event buf;
int x,y
fd = open("/dev/input/event0",O_RDONLY);
while(1)
{
read(fd,&buf,sizeof(buf));
if(buf.type == EV_ABS && buf.code == ABS_X)
{
x = buf.value;
}
if(buf.type == EV_ABS && buf.code == ABS_Y)
{
y = buf.value;
}
printf("(%d , %d)\n",x,y);
}
close(fd);
return 0;
}
练习8：点击屏幕左边松手，打印一次"left"!
点击屏幕右边松手，打印一次"right"!