0 引 言

　　在手持式设备中，液晶显示屏的使用越来越广泛。由于LCD自身是不能发光的，它需要一个强劲的光源来给它提供背光，以便清晰地显示信息。这样的光源是非常耗电的，通常液晶显示屏的功耗常常占到系统总功耗的60%以上。以群创的7寸屏为例，通常背光灯的功耗为2.5W，而LCD的功耗只有0.825W。由此可见，背光光源的功耗在整个电源中的比重是相当高的。如果系统在不用显示屏时，也全功率的运行，系统的电池能量将很快被耗光。所以，调节LCD的背光源，降低系统在不用显示屏时的能耗是十分必要的工作。

　　另外，由于手持式设备工作环境的变化，也需要根据外界光线强度的变化，对背光的亮度做出相应的调节，以适合人眼观看的舒适度。

　　基于上述2种原因，考虑到设备功耗的降低以及使用的便利性，本文在嵌入式Linux下，设计了一种使用S3C2440的定时器产生PWM （Pulse Width Modulation）信号，根据设备实际使用需要，和外界光线强度的变化用按键调节LCD背光亮度的解决方案。

　　1 基于PWM 的背光调节原理

　　在中小尺寸液晶显示屏中，一般采用白光LED作为显示屏的背光光源。PWM 即脉宽调制，PWM 调光就是利用人眼的视觉暂停原理，以一定的频率和占空比的方波来控制LED的导通。LED正向电流在零电流到额定工作电流之间来回切换，通过高速开关背光，周期循环地提供不同占空比的方波，实现亮度的调节。只要导通时LED正向电流大小是恒定的，发出的白光就不会发生色偏，而且只要频率大干100Hz，人眼看到的将是连续的光源。

　　图1是脉宽调制信号的波形。假设高电平代表打开背光，低电平代表关闭背光，背光打开和关闭时间的比例不同会得到不同占空比的方波。从输出的波形来看，波的平均功率是不一样的，这样就得到了不同的亮度，实现了背光的调节。

图1 PWM 的波形

　　2 背光调节的硬件实现方案

　　S3C2440［4］是三星公司推出的一款基于ARM920T内核的16/32位RISC嵌入式微处理器。其内部有5个16位的定时器，其中前4 个定时器（TOUT0~TOUT3）具有PWM 功能，第5个定时器（TOUT4）是一个没有输出引脚的内部定时器，另外定时器TOUT0有一个死区发生器，通常用于大电流设备控制。

　　PWM 信号可以用硬件产生，也可以由软件产生。由于用软件定时产生PWM 信号外围电路简单，脉冲宽度精度高，控制灵活，所以本方案用S3C2440的定时器TOUT1，软件定时产生PWM 信号，通过改变TOUT1端口GPB1输出脉冲信号占空比，控制背光的开关。LCD背光调节电路如图2所示。

图2 LCD背光调节电路图

　　图2中ZXLD1100是一个电感式的PFM（PulseFrequency Modulation）升压转换器，用于驱动白光LED.当LCD正常工作时，ZXLD1100的EN 端被置高电平时，输出端将得到驱动LCD背光源所需的工作电压。将S3C2440的端口GPB1与ZXLD1100的使能端相连，通过PWM 信号使能ZXLD1100，可以使LCD背光工作在较低的功率下。

　　图2中按键S1_KEY用于调高背光亮度，S2_KEY用于调低背光亮度。S1_KEY和S2_KEY所用到的外部中断分别是EINT0和EINT13.当按键按下时，系统根据传入的按键编号控制GPB1输出PWM 信号占空比，由此完成了对设备背光的软件控制，实现背光亮度的调节。

　　3 背光调节的软件设计

　　背光调节的软件部分主要是驱动程序的设计，设备驱动程序是连接硬件和操作系统内核的桥梁，它为应用程序屏蔽了硬件的细节，应用程序将使用统一的系统调用接口来访问设备。Linux系统将设备分为3种基本类型，即字符设备、块设备和网络设备。本文涉及的背光驱动属于字符设备驱动程序。采用Linux作为嵌入式操作系统，内核版本为Linux 2.6.32，根文件系统采用Yaffs2，应用程序采用了Busybox.背光驱动程序的工作流程框图如图3所示。

图3 背光驱动程序工作流程框图