《I.MX6U嵌入式Linux C应用编程指南 V1.1》第二十三章 LCD横屏切换为竖屏

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1）实验平台：正点原子阿尔法Linux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 V1.1》
3）购买链接:https://detail.tmall.com/item.htm?id=609033604451
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6）正点原子阿尔法Linux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；


23.1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：

1. base + ((height - 1- x) * width + y)) * pix_bytes;

复制代码

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。
23.2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

1. /***************************************************************
   
2. Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2021. All rights reserved.
   
3. 文件名 : lcd_vertical_display.c
   
4. 作者 : 邓涛
   
5. 版本 : V1.0
   
6. 描述 : FrameBuffer应用编程之横屏切换为竖屏显示
   
7. 其他 : 无
   
8. 论坛 : <a href="www.openedv.com" target="_blank">www.openedv.com</a>
   
9. 日志 : 初版 V1.0 2021/6/15 邓涛创建
   
10. ***************************************************************/
    
11. 
    
12. #include <stdio.h>
    
13. #include <stdlib.h>
    
14. #include <sys/types.h>
    
15. #include <sys/stat.h>
    
16. #include <fcntl.h>
    
17. #include <unistd.h>
    
18. #include <sys/ioctl.h>
    
19. #include <sys/mman.h>
    
20. #include <linux/fb.h>
    
21. 
    
22. #define argb8888_to_rgb565(color)   ({ \
    
23.             unsigned int temp = (color); \
    
24.             ((temp & 0xF80000UL) >> 8) | \
    
25.             ((temp & 0xFC00UL) >> 5) | \
    
26.             ((temp & 0xF8UL) >> 3); \
    
27.             })
    
28. 
    
29. static int lcd_width;                   //LCD X分辨率
    
30. static int lcd_height;                  //LCD Y分辨率
    
31. static int lcd_max_y;                   //LCD Y坐标最大值
    
32. static int user_width;                  //竖屏模式下X分辨率
    
33. static int user_height;                 //竖屏模式下Y分辨率
    
34. static unsigned short *screen_base = NULL;      //映射后的显存基地址
    
35. 
    
36. /********************************************************************
    
37. * 函数名称： lcd_draw_point
    
38. * 功能描述： 打点
    
39. * 输入参数： x, y, color
    
40. * 返 回 值： 无
    
41. ********************************************************************/
    
42. static void lcd_draw_point(unsigned int x, unsigned int y, unsigned int color)
    
43. {
    
44.     unsigned short rgb565_color = argb8888_to_rgb565(color);//得到RGB565颜色值
    
45. 
    
46.     /* 对传入参数的校验 */
    
47.     if (x >= user_width)
    
48.         x = user_width - 1;
    
49.     if (y >= user_height)
    
50.         y = user_height - 1;
    
51. 
    
52.     /* 填充颜色 */
    
53.     screen_base[(lcd_max_y-x) * lcd_width + y] = rgb565_color;
    
54. }
    
55. 
    
56. /********************************************************************
    
57. * 函数名称： lcd_draw_line
    
58. * 功能描述： 画线（水平或垂直线）
    
59. * 输入参数： x, y, dir, length, color
    
60. * 返 回 值： 无
    
61. ********************************************************************/
    
62. static void lcd_draw_line(unsigned int x, unsigned int y, int dir,
    
63.             unsigned int length, unsigned int color)
    
64. {
    
65.     unsigned short rgb565_color = argb8888_to_rgb565(color);//得到RGB565颜色值
    
66.     unsigned int end;
    
67.     unsigned long temp;
    
68. 
    
69.     /* 对传入参数的校验 */
    
70.     if (x >= user_width)
    
71.         x = user_width - 1;
    
72.     if (y >= user_height)
    
73.         y = user_height - 1;
    
74. 
    
75.     /* 填充颜色 */
    
76.     temp = (lcd_max_y-x) * lcd_width + y;
    
77.     if (dir) {  //水平线
    
78.         end = x + length - 1;
    
79.         if (end >= user_width)
    
80.             end = user_width - 1;
    
81. 
    
82.         for ( ; x <= end; x++, temp -= lcd_width)
    
83.             screen_base[temp] = rgb565_color;
    
84.     }
    
85.     else {  //垂直线
    
86.         end = y + length - 1;
    
87.         if (end >= user_height)
    
88.             end = user_height - 1;
    
89. 
    
90.         for ( ; y <= end; y++, temp++)
    
91.             screen_base[temp] = rgb565_color;
    
92.     }
    
93. }
    
94. 
    
95. /********************************************************************
    
96. * 函数名称： lcd_draw_rectangle
    
97. * 功能描述： 画矩形
    
98. * 输入参数： start_x, end_x, start_y, end_y, color
    
99. * 返 回 值： 无
    
100. ********************************************************************/
     
101. static void lcd_draw_rectangle(unsigned int start_x, unsigned int end_x,
     
102.             unsigned int start_y, unsigned int end_y,
     
103.             unsigned int color)
     
104. {
     
105.     int x_len = end_x - start_x + 1;
     
106.     int y_len = end_y - start_y - 1;
     
107. 
     
108.     lcd_draw_line(start_x, start_y, 1, x_len, color);//上边
     
109.     lcd_draw_line(start_x, end_y, 1, x_len, color); //下边
     
110.     lcd_draw_line(start_x, start_y + 1, 0, y_len, color);//左边
     
111.     lcd_draw_line(end_x, start_y + 1, 0, y_len, color);//右边
     
112. }
     
113. 
     
114. /********************************************************************
     
115. * 函数名称： lcd_fill
     
116. * 功能描述： 将一个矩形区域填充为参数color所指定的颜色
     
117. * 输入参数： start_x, end_x, start_y, end_y, color
     
118. * 返 回 值： 无
     
119. ********************************************************************/
     
120. static void lcd_fill(unsigned int start_x, unsigned int end_x,
     
121.             unsigned int start_y, unsigned int end_y,
     
122.             unsigned int color)
     
123. {
     
124.     unsigned short rgb565_color = argb8888_to_rgb565(color);//得到RGB565颜色值
     
125.     unsigned long temp;
     
126.     unsigned long step_size_count;
     
127.     int x;
     
128. 
     
129.     /* 对传入参数的校验 */
     
130.     if (end_x >= user_width)
     
131.         end_x = user_width - 1;
     
132.     if (end_y >= user_height)
     
133.         end_y = user_height - 1;
     
134. 
     
135.     /* 填充颜色 */
     
136.     temp = (lcd_max_y-start_x) * lcd_width + start_y;
     
137.     for ( ; start_y <= end_y; start_y++, temp++) {
     
138. 
     
139.         step_size_count = 0;
     
140.         for (x = start_x; x <= end_x; x++, step_size_count += lcd_width)
     
141.             screen_base[temp - step_size_count] = rgb565_color;
     
142.     }
     
143. }
     
144. 
     
145. int main(int argc, char *argv[])
     
146. {
     
147.     struct fb_fix_screeninfo fb_fix;
     
148.     struct fb_var_screeninfo fb_var;
     
149.     unsigned int screen_size;
     
150.     int fd;
     
151. 
     
152.     /* 打开framebuffer设备 */
     
153.     if (0 > (fd = open("/dev/fb0", O_RDWR))) {
     
154.         perror("open error");
     
155.         exit(EXIT_FAILURE);
     
156.     }
     
157. 
     
158.     /* 获取参数信息 */
     
159.     ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &fb_var);
     
160.     ioctl(fd, FBIOGET_FSCREENINFO, &fb_fix);
     
161. 
     
162.     screen_size = fb_fix.line_length * fb_var.yres;
     
163.     lcd_width = fb_var.xres;
     
164.     lcd_height = fb_var.yres;
     
165.     lcd_max_y = lcd_height - 1;
     
166.     user_width = fb_var.yres;
     
167.     user_height = fb_var.xres;
     
168. 
     
169.     /* 将显示缓冲区映射到进程地址空间 */
     
170.     screen_base = mmap(NULL, screen_size, PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
     
171.     if (MAP_FAILED == (void *)screen_base) {
     
172.         perror("mmap error");
     
173.         close(fd);
     
174.         exit(EXIT_FAILURE);
     
175.     }
     
176. 
     
177.     /* 画正方形方块 */
     
178.     int w = user_height * 0.25;//方块的宽度为1/4屏幕高度
     
179.     lcd_fill(0, user_width-1, 0, user_height-1, 0x0); //清屏（屏幕显示黑色）
     
180.     lcd_fill(0, w, 0, w, 0xFF0000); //红色方块
     
181.     lcd_fill(user_width-w, user_width-1, 0, w, 0xFF00);   //绿色方块
     
182.     lcd_fill(0, w, user_height-w, user_height-1, 0xFF);   //蓝色方块
     
183.     lcd_fill(user_width-w, user_width-1, user_height-w, user_height-1, 0xFFFF00);//黄色方块
     
184. 
     
185.     /* 画线: 十字交叉线 */
     
186.     lcd_draw_line(0, user_height * 0.5, 1, user_width, 0xFFFFFF);//白色水平线
     
187.     lcd_draw_line(user_width * 0.5, 0, 0, user_height, 0xFFFFFF);//白色垂直线
     
188. 
     
189.     /* 画矩形 */
     
190.     unsigned int s_x, s_y, e_x, e_y;
     
191.     s_x = 0.25 * user_width;
     
192.     s_y = w;
     
193.     e_x = user_width - s_x;
     
194.     e_y = user_height - s_y;
     
195. 
     
196.     for ( ; (s_x <= e_x) && (s_y <= e_y);
     
197.             s_x+=5, s_y+=5, e_x-=5, e_y-=5)
     
198.         lcd_draw_rectangle(s_x, e_x, s_y, e_y, 0xFFFFFF);
     
199. 
     
200.     /* 退出 */
     
201.     munmap(screen_base, screen_size);  //取消映射
     
202.     close(fd);  //关闭文件
     
203.     exit(EXIT_SUCCESS);    //退出进程
     
204. }

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。