《I.MX6U嵌入式Linux C应用编程指南》第二十三章 LCD横屏切竖屏

正点原子 · 发表于 2021-8-26 15:32:29

1）实验平台：正点原子i.MX6ULL Linux阿尔法开发板
2) 章节摘自【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux C应用编程指南
3）购买链接:https://item.taobao.com/item.htm?&id=603672744434
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6）正点原子Linux技术交流群：1027879335

第二十三章 LCD横屏切换为竖屏

之前在技术交流群里边有人提到了LCD横屏切换为竖屏的问题，笔者觉得还是很有必要给大家讲一下，所以这里单独做一章内容来讲一讲怎么样实现LCD横屏切换为竖屏，其实个人觉得还是非常简单地。首先给大家普及一个基本的知识点，这种横屏、竖屏的切换与驱动程序无关，是应用层需要去解决的一个问题！
本章将会讨论如下主题。
横屏显示如何切换为竖屏显示；
编写代码验证；

1.1横屏显示如何切换为竖屏显示
开发板配套使用的这些LCD屏都是横屏显示的，包括正点原子4.3寸480*272、4.3寸800*480、7寸800*480、7寸1024*600以及10.1寸1280*800等这些RGB LCD屏；LCD屏正向放置情况下（以800*480分辨率为例），它的左上角就是坐标(0, 0)、左下角坐标是(0, 480-1)、右上角坐标是(800-1, 0)、右下角坐标是(800-1, 480-1)，如下所示：

图 23.1.1 LCD屏正向放置

这是硬件上固定的，它是一种不可修改的硬件属性，譬如你不能对LCD硬件进行配置，将屏幕左下角设置为起点(0, 0)，这是不可以的；像素点的排列顺序是从左到右、从上到下，我们对LCD上不同像素点进行操作时，需要找到该像素点对应的显存地址，同样也是基于这种标准来的；假设显存基地址为(unsigned char *)base，那么定位一个(x, y)坐标像素点对应的地址的公式为base + (y * width + x) * pix_bytes，其中pix_bytes表示一个像素点使用pix_bytes个字节来描述。
示意图如下所示：

图 23.1.2 LCD像素点与显存对应关系示意图

   上图已经很直观、明了的说明了LCD屏上各个像素点与显存空间的对应关系。
   但是在很多的应用场合中，往往需要以竖屏的方式来显示画面，譬如手机就是一个很好的例子，相信大家的手机都是竖屏方式显示的；甚至还有一些电子产品既能支持横屏也能支持竖屏显示，当然这是针对应用程序而言。
   那我们的应用程序中如何将LCD屏修改为竖屏显示呢？其实原理上非常简单，我相信大家都可以想到，图 23.1.1所示屏幕，如果我们要将其作为竖屏显示，譬如在应用程序中将左下角作为起点(0, 0)，那么左上角对应就是(480-1, 0)、右下角对应就是(0, 800-1)、右上角对应就是(480-1, 800-1)，如下图所示：

图 23.1.3 竖屏方式坐标分布

   以上便是竖屏显示情况下，其中的一种坐标分布情况，当然这是应用程序认为的一种坐标分布，对于LCD硬件来说，实际物理上的起点坐标依然是图 23.1.1中左上角的位置。
   那么在上图中竖屏这种情况下，应用程序的坐标对应的像素点，它的显存地址就不能使用base + (y * width + x) * pix_bytes公式进行计算了；譬如上图竖屏方式下，起点坐标(0, 0)对应的实际物理坐标是(0, 480-1)，同理它的显存地址也是通过实际物理坐标(0, 480-1)这个坐标计算而来、而不是通过(0, 0)计算。
   在上图中竖屏方式下，应用程序的(x, y)坐标点对应的显存地址可通过如下公式进行计算：
base + ((height - 1- x) * width + y)) * pix_bytes;
   公式中的x和y分别表示竖屏方式下的(x, y)坐标，当然这个公式仅适用于上图这种竖屏方式；你也可以把图 23.1.3旋转180度倒过来，同样也是竖屏，这种情况就不能用上面这条公式了。公式推导非常简单，没什么可解释的。
1.2编写示例代码
   通过上小节的介绍，我们已经知道了如何将横屏切换为竖屏显示，本小节我们将对示例代码 20.4.1进行修改，将其修改为竖屏显示，示例代码笔者已经给出，如下所示。
本例程源码对应的路径为：开发板光盘->11、Linux C应用编程例程源码->23_lcd_vertical_display->lcd_vertical_display.c。
   示例代码 23.2.1 LCD横屏切换为竖屏显示

/***************************************************************
文件名 : lcd_vertical_display.c
作者 : 邓涛
版本 : V1.0
描述 : FrameBuffer应用编程之横屏切换为竖屏显示
其他 : 无
论坛 : <a href="www.openedv.com" target="_blank">www.openedv.com</a>
日志 : 初版 V1.0 2021/6/15 邓涛创建
***************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <linux/fb.h>
#define argb8888_to_rgb565(color) ({ \
unsigned int temp = (color); \
((temp & 0xF80000UL) >> 8) | \
((temp & 0xFC00UL) >> 5) | \
((temp & 0xF8UL) >> 3); \
})
static int lcd_width; //LCD X分辨率
static int lcd_height; //LCD Y分辨率
static int lcd_max_y; //LCD Y坐标最大值
static int user_width; //竖屏模式下X分辨率
static int user_height; //竖屏模式下Y分辨率
static unsigned short *screen_base = NULL; //映射后的显存基地址
/********************************************************************
* 函数名称： lcd_draw_point
* 功能描述：打点
* 输入参数： x, y, color
* 返回值：无
********************************************************************/
static void lcd_draw_point(unsigned int x, unsigned int y, unsigned int color)
{
unsigned short rgb565_color = argb8888_to_rgb565(color);//得到RGB565颜色值
/* 对传入参数的校验 */
if (x >= user_width)
x = user_width - 1;
if (y >= user_height)
y = user_height - 1;
/* 填充颜色 */
screen_base[(lcd_max_y-x) * lcd_width + y] = rgb565_color;
}
/********************************************************************
* 函数名称： lcd_draw_line
* 功能描述：画线（水平或垂直线）
* 输入参数： x, y, dir, length, color
* 返回值：无
********************************************************************/
static void lcd_draw_line(unsigned int x, unsigned int y, int dir,
unsigned int length, unsigned int color)
{
unsigned short rgb565_color = argb8888_to_rgb565(color);//得到RGB565颜色值
unsigned int end;
unsigned long temp;
/* 对传入参数的校验 */
if (x >= user_width)
x = user_width - 1;
if (y >= user_height)
y = user_height - 1;
/* 填充颜色 */
temp = (lcd_max_y-x) * lcd_width + y;
if (dir) { //水平线
end = x + length - 1;
if (end >= user_width)
end = user_width - 1;
for ( ; x <= end; x++, temp -= lcd_width)
screen_base[temp] = rgb565_color;
}
else { //垂直线
end = y + length - 1;
if (end >= user_height)
end = user_height - 1;
for ( ; y <= end; y++, temp++)
screen_base[temp] = rgb565_color;
}
}
/********************************************************************
* 函数名称： lcd_draw_rectangle
* 功能描述：画矩形
* 输入参数： start_x, end_x, start_y, end_y, color
* 返回值：无
********************************************************************/
static void lcd_draw_rectangle(unsigned int start_x, unsigned int end_x,
unsigned int start_y, unsigned int end_y,
unsigned int color)
{
int x_len = end_x - start_x + 1;
int y_len = end_y - start_y - 1;
lcd_draw_line(start_x, start_y, 1, x_len, color);//上边
lcd_draw_line(start_x, end_y, 1, x_len, color); //下边
lcd_draw_line(start_x, start_y + 1, 0, y_len, color);//左边
lcd_draw_line(end_x, start_y + 1, 0, y_len, color);//右边
}
/********************************************************************
* 函数名称： lcd_fill
* 功能描述：将一个矩形区域填充为参数color所指定的颜色
* 输入参数： start_x, end_x, start_y, end_y, color
* 返回值：无
********************************************************************/
static void lcd_fill(unsigned int start_x, unsigned int end_x,
unsigned int start_y, unsigned int end_y,
unsigned int color)
{
unsigned short rgb565_color = argb8888_to_rgb565(color);//得到RGB565颜色值
unsigned long temp;
unsigned long step_size_count;
int x;
/* 对传入参数的校验 */
if (end_x >= user_width)
end_x = user_width - 1;
if (end_y >= user_height)
end_y = user_height - 1;
/* 填充颜色 */
temp = (lcd_max_y-start_x) * lcd_width + start_y;
for ( ; start_y <= end_y; start_y++, temp++) {
step_size_count = 0;
for (x = start_x; x <= end_x; x++, step_size_count += lcd_width)
screen_base[temp - step_size_count] = rgb565_color;
}
}
int main(int argc, char *argv[])
{
struct fb_fix_screeninfo fb_fix;
struct fb_var_screeninfo fb_var;
unsigned int screen_size;
int fd;
/* 打开framebuffer设备 */
if (0 > (fd = open("/dev/fb0", O_RDWR))) {
perror("open error");
exit(EXIT_FAILURE);
}
/* 获取参数信息 */
ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &fb_var);
ioctl(fd, FBIOGET_FSCREENINFO, &fb_fix);
screen_size = fb_fix.line_length * fb_var.yres;
lcd_width = fb_var.xres;
lcd_height = fb_var.yres;
lcd_max_y = lcd_height - 1;
user_width = fb_var.yres;
user_height = fb_var.xres;
/* 将显示缓冲区映射到进程地址空间 */
screen_base = mmap(NULL, screen_size, PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
if (MAP_FAILED == (void *)screen_base) {
perror("mmap error");
close(fd);
exit(EXIT_FAILURE);
}
/* 画正方形方块 */
int w = user_height * 0.25;//方块的宽度为1/4屏幕高度
lcd_fill(0, user_width-1, 0, user_height-1, 0x0); //清屏（屏幕显示黑色）
lcd_fill(0, w, 0, w, 0xFF0000); //红色方块
lcd_fill(user_width-w, user_width-1, 0, w, 0xFF00); //绿色方块
lcd_fill(0, w, user_height-w, user_height-1, 0xFF); //蓝色方块
lcd_fill(user_width-w, user_width-1, user_height-w, user_height-1, 0xFFFF00);//黄色方块
/* 画线: 十字交叉线 */
lcd_draw_line(0, user_height * 0.5, 1, user_width, 0xFFFFFF);//白色水平线
lcd_draw_line(user_width * 0.5, 0, 0, user_height, 0xFFFFFF);//白色垂直线
/* 画矩形 */
unsigned int s_x, s_y, e_x, e_y;
s_x = 0.25 * user_width;
s_y = w;
e_x = user_width - s_x;
e_y = user_height - s_y;
for ( ; (s_x <= e_x) && (s_y <= e_y);
s_x+=5, s_y+=5, e_x-=5, e_y-=5)
lcd_draw_rectangle(s_x, e_x, s_y, e_y, 0xFFFFFF);
/* 退出 */
munmap(screen_base, screen_size); //取消映射
close(fd); //关闭文件
exit(EXIT_SUCCESS); //退出进程
}

复制代码

   示例代码中自定义的4个函数：lcd_draw_point()、lcd_draw_line()、lcd_draw_rectangle()、lcd_fill()都是基于竖屏显示方式进行定义的，我们传入的坐标都是竖屏坐标，函数内部会将其转为实际的物理坐标，然后操作写对应的显存地址。
   代码就不在讲解了，没什么好说，主要是一些转换上的逻辑代码，理解了上小节所介绍的内容，这个代码是不难理解的。
   接着我们编译示例代码，将编译得到的可执行文件拷贝到开发板Linux系统家目录下，执行测试程序，此时LCD显示效果如下所示：

图 23.2.1 LCD显示效果

大家可以与图 20.4.3进行对比，画面的显示的效果，一个是横向显示、另一个是竖向显示。

《I.MX6U嵌入式Linux C应用编程指南》第二十三章 LCD横屏切竖屏

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