《韦东山视频第二期》——LCD驱动

时间:2021-08-22 18:53:07

一、LCD驱动程序框架分析


app: open("/dev/fb0", ...)     主设备号:29, 次设备号:0

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kernel:(核心文件/drivers/video/fbmem.c)

                fb_open

                          int fbidx = iminor(inode);
                          struct fb_info *info;

                          info = registered_fb[fbidx];      //根据次设备号获得从底层注册的struct fb_info结构体中

                         file->private_data = info;
                         if (info->fbops->fb_open) {                         //调用底层struct fb_info结构体中的fb_open函数
                                 res = info->fbops->fb_open(info,1);
                                 if (res)
                                 module_put(info->fbops->owner);
                         }

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app:    read()

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kernel:

                fb_read

                            struct inode *inode = file->f_path.dentry->d_inode;
                            int fbidx = iminor(inode);
                            struct fb_info *info = registered_fb[fbidx];

                            if (info->fbops->fb_read)
                           return info->fbops->fb_read(info, buf, count, ppos);


                          src = (u32 __iomem *) (info->screen_base + p);
                          dst = buffer;
                         *dst++ = fb_readl(src++);

                         copy_to_user(buf, buffer, c)          


怎么写LCD驱动程序?

1.分配一个fb_info结构体:framebuffer_alloc()

2.设置

3.注册:register_framebuffer

4.硬件相关的操作  

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/fb.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/dma-mapping.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/workqueue.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/clk.h>

#include <asm/io.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/div64.h>

#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/arch/regs-lcd.h>
#include <asm/arch/regs-gpio.h>
#include <asm/arch/fb.h>

struct lcd_regs {
    unsigned long    lcdcon1;
    unsigned long    lcdcon2;
    unsigned long    lcdcon3;
    unsigned long    lcdcon4;
    unsigned long    lcdcon5;
    unsigned long    lcdsaddr1;
    unsigned long    lcdsaddr2;
    unsigned long    lcdsaddr3;
    unsigned long    redlut;
    unsigned long    greenlut;
    unsigned long    bluelut;
    unsigned long    reserved[9];
    unsigned long    dithmode;
    unsigned long    tpal;
    unsigned long    lcdintpnd;
    unsigned long    lcdsrcpnd;
    unsigned long    lcdintmsk;
    unsigned long    lpcsel;
};

static struct fb_ops* s3c_lcdfb_ops = {
    .owner          = THIS_MODULE,
//  .fb_setcplreg = atmel_lcdfb_setolreg,
    .fb_fillrect  = cfb_fillrect,
    .fb_copyarea  = cfb_copyarea,
    .fb_imageblit = cfb_imageblit,
};

static struct fb_info* s3c_lcd;

static volatile unsigned long *gpbcon;
static volatile unsigned long *gpbdat;
static volatile unsigned long *gpccon;
static volatile unsigned long *gpdcon;
static volatile unsigned long *gpgcon;
static volatile struct lcd_regs* lcd_regs;

static u32 pseudo_palette[16];    //为了兼容,设置假的调色板
/* from pxafb.c */
static inline unsigned int chan_to_field(unsigned int chan, struct fb_bitfield *bf)
{
    chan &= 0xffff;
    chan >>= 16 - bf->length;
    return chan << bf->offset;
}


static int s3c_lcdfb_setcolreg(unsigned int regno, unsigned int red,
                 unsigned int green, unsigned int blue,
                 unsigned int transp, struct fb_info *info)
{
    unsigned int val;
    
    if (regno > 16)
        return 1;

    /* 用red,green,blue三原色构造出val */
    val  = chan_to_field(red,    &info->var.red);
    val |= chan_to_field(green, &info->var.green);
    val |= chan_to_field(blue,    &info->var.blue);
    
    //((u32 *)(info->pseudo_palette))[regno] = val;
    pseudo_palette[regno] = val;
    return 0;
}

static int lcd_init(void)
{
    /* 1. 分配一个fb_info结构体 */

    s3c_lcd = framebuffer_alloc(0, NULL);

    /* 2. 设置 */
    /* 2.1 设置固定的参数 */
    strcpy(s3c_lcd->fix.id, "mylcd");
    s3c_lcd->fix.smem_len    = 320*240*32/8; /* MINI2440的LCD位宽是24,但是2440里会分配4字节即32位(浪费1字节) */
    s3c_lcd->fix.type        = FB_TYPE_PACKED_PIXELS;
    s3c_lcd->fix.visual      = FB_VISUAL_TRUECOLOR;     /* 真彩色 */
    s3c_lcd->fix.line_length = 320 * 4;    /* 1行的字节数 */
    
    /* 2.2 设置可变的参数 */
    s3c_lcd->var.xres          = 320;
    s3c_lcd->var.yres          = 240;
    s3c_lcd->var.xres_virtual  = 320;
    s3c_lcd->var.yres_virtual  = 240;
    s3c_lcd->var.bits_per_pixel = 32;    /* 每个像素所占的位数 */

    /* RGB: 565 */
    s3c_lcd->var.red.offset    = 16;
    s3c_lcd->var.red.length    = 8;

    s3c_lcd->var.green.offset  = 8;
    s3c_lcd->var.green.length  = 8;

    s3c_lcd->var.blue.offset   = 0;
    s3c_lcd->var.blue.length   = 0;

    s3c_lcd->var.activate      = FB_ACTIVATE_NOW;
    
    
    /* 2.3 设置操作函数 */
    s3c_lcd->fops   = &s3c_lcdfb_ops;
        
    /* 2.4 其他设置 */
    //s3c_lcd->pseudo_palette =; //
    //s3c_lcd->screen_base  = ;  /* 显存的虚拟地址 */ 
    s3c_lcd->screen_size   = 320*240*32/8;

    /* 3. 硬件相关的操作 */
    /* 3.1 配置GPIO用于LCD */
    gpbcon = ioremap(0x56000010, 8);
    gpbdat = gpbcon+1;
    gpccon = ioremap(0x56000020, 4);
    gpdcon = ioremap(0x56000030, 4);
    gpgcon = ioremap(0x56000060, 4);

    *gpccon  = 0xaaaaaaaa;   /* GPIO管脚用于VD[7:0],LCDVF[2:0],VM,VFRAME,VLINE,VCLK,LEND */
    *gpdcon  = 0xaaaaaaaa;   /* GPIO管脚用于VD[23:8] */
    
//    *gpbcon &= ~(3);  /* GPB0设置为输出引脚 */
//    *gpbcon |= 1;
//    *gpbdat &= ~1;     /* 输出低电平 */

    *gpgcon |= (3<<8); /* GPG4用作LCD_PWREN */


    /* 3.2 根据LCD手册设置LCD控制器,比如VCLK的频率等 */
    lcd_regs = ioremap(0x4D000000, sizeof(struct lcd_regs));
    
    /*
     * MINI2440 LCD 3.5英寸 ZQ3506_V0 SPEC.pdf 第11、12页
     *
     * LCD手册11,12页和2440手册"Figure 15-6. TFT LCD Timing Example"一对比就知道参数含义了
     */

    /* bit[17:8]: VCLK = HCLK / [(CLKVAL+1) x 2], LCD手册11 (Dclk=6.4MHz~11MHz)
     *            7.1MHz = 100MHz / [(CLKVAL+1) x 2]
     *            CLKVAL = 6
     * bit[6:5]: 0b11, TFT LCD
     * bit[4:1]: 0b1101, 24 bpp for TFT
     * bit[0]  : 0 = Disable the video output and the LCD control signal.
     */
    lcd_regs->lcdcon1  = (6<<8) | (3<<5) | (0x0d<<1);

    /* 垂直方向的时间参数
     * 根据数据手册
     * bit[31:24]: VBPD, VSYNC之后再过多长时间才能发出第1行数据
     *             LCD手册 tvb=18
     *             VBPD=17
     * bit[23:14]: 多少行, 240, 所以LINEVAL=240-1=239
     * bit[13:6] : VFPD, 发出最后一行数据之后,再过多长时间才发出VSYNC
     *             LCD手册tvf=4, 所以VFPD=4-1=3
     * bit[5:0]  : VSPW, VSYNC信号的脉冲宽度, LCD手册tvp=1, 所以VSPW=1-1=0
     */
     
    /* 使用这些数值, 图像有下移的现象, 应该是数据手册过时了
     * 自己微调一下, 上下移动调VBPD和VFPD
     * 保持(VBPD+VFPD)不变, 减小VBPD图像上移, 取VBPD=11, VFPD=9
     * 多试几次, 我试了10多次
     */
  //lcd_regs->lcdcon2  = (17<<24) | (239<<14) | (3<<6) | (0<<0);
    lcd_regs->lcdcon2  = (11<<24) | (239<<14) | (9<<6) | (0<<0);


    /* 水平方向的时间参数
     * bit[25:19]: HBPD, VSYNC之后再过多长时间才能发出第1行数据
     *             LCD手册 thb=38
     *             HBPD=37
     * bit[18:8]: 多少列, 320, 所以HOZVAL=320-1=319
     * bit[7:0] : HFPD, 发出最后一行里最后一个象素数据之后,再过多长时间才发出HSYNC
     *             LCD手册thf>=2, th=408=thp+thb+320+thf, thf=49, HFPD=49-1=48
     */

    /* 使用这些数值, 图像有左移的现象, 应该是数据手册过时了
     * 自己微调一下, 上下移动调HBPD和HFPD
     * 保持(VBPD+VFPD)不变, 增加HBPD图像右移, 取HBPD=69, HFPD=16
     * 多试几次, 我试了10多次
     */

//    lcd_regs->lcdcon3 = (37<<19) | (319<<8) | (48<<0);
    lcd_regs->lcdcon3 = (69<<19) | (319<<8) | (16<<0);


    /* 水平方向的同步信号
     * bit[7:0]    : HSPW, HSYNC信号的脉冲宽度, LCD手册Thp=1, 所以HSPW=1-1=0
     */    
    lcd_regs->lcdcon4 = 0;

    /* 信号的极性 
     * bit[11]: 1=565 format, 对于24bpp这个不用设
     * bit[10]: 0 = The video data is fetched at VCLK falling edge
     * bit[9] : 1 = HSYNC信号要反转,即低电平有效 
     * bit[8] : 1 = VSYNC信号要反转,即低电平有效 
     * bit[6] : 0 = VDEN不用反转
     * bit[3] : 0 = PWREN输出0
     *
     * BSWP = 0, HWSWP = 0, BPP24BL = 0 : 当bpp=24时,2440会给每一个象素分配32位即4字节,哪一个字节是不使用的? 看2440手册P412
         * bit[12]: 0, LSB valid, 即最高字节不使用
     * bit[1] : 0 = BSWP
     * bit[0] : 0 = HWSWP
     */
    lcd_regs->lcdcon5 = (0<<10) | (1<<9) | (1<<8) | (0<<12) | (0<<1) | (0<<0);

    /* 3.3 分配显存(framebuffer),并把地址告诉LCD控制器 */
    s3c_lcd->screen_base = dma_alloc_writecombine(NULL, s3c_lcd->fix.smem_len, &s3c_lcd->fix.smem_start, GFP_KERNEL);
    
    lcd_regs->lcdsaddr1  = (s3c_lcd->fix.smem_start >> 1) & ~(3<<30);
    lcd_regs->lcdsaddr2  = ((s3c_lcd->fix.smem_start + s3c_lcd->fix.smem_len) >> 1) & 0x1fffff;
    lcd_regs->lcdsaddr3  = (320*32/16);  /* 一行的长度(单位: 2字节) */    
    
    //s3c_lcd->fix.smem_start = xxx;  /* 显存的物理地址 */
    /* 启动LCD */
    lcd_regs->lcdcon1 |= (1<<0); /* 使能LCD控制器 */
    lcd_regs->lcdcon5 |= (1<<3); /* 使能LCD本身: LCD_PWREN */
//    *gpbdat |= 1;     /* MINI2440的背光电路也是通过LCD_PWREN来控制的, 不需要单独的背光引脚 */


    
    /* 4. 注册 */
    register_framebuffer(s3c_lcd);

    return 0;

}

static void lcd_exit()
{
    unregister_framebuffer(s3c_lcd);
    lcd_regs->lcdcon1 &= ~(1<<0); /* 关闭LCD控制器 */
    lcd_regs->lcdcon1 &= ~(1<<3); /* 关闭LCD本身 */
//    *gpbdat &= ~1;     /* 关闭背光 */
    dma_free_writecombine(NULL, s3c_lcd->fix.smem_len, s3c_lcd->screen_base, s3c_lcd->fix.smem_start);
    iounmap(lcd_regs);
    iounmap(gpbcon);
    iounmap(gpccon);
    iounmap(gpdcon);
    iounmap(gpgcon);
    framebuffer_release(s3c_lcd);
}

module_init(lcd_init);
module_exit(lcd_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

测试:
1. make menuconfig去掉原来的驱动程序
-> Device Drivers
  -> Graphics support
<M> S3C2410 LCD framebuffer support

2. make uImage
                cp arch/arm/boot/uImage /home/null/work/yaffs/mini2440_rootfs/rootfs
   make modules  

3. 使用新的uImage启动开发板:

4. null@ubuntu:~/work/linux-kernel/linux-2.6.32.2/drivers/video$ cp cfb*.ko /home/null/work/yaffs/mini2440_rootfs/rootfs/wds_2

insmod cfbcopyarea.ko
insmod cfbfillrect.ko
insmod cfbimgblt.ko
insmod lcd.ko

echo hello > /dev/tty1  // 可以在LCD上看见hello
cat lcd.ko > /dev/fb0   // 花屏

5. 修改 /etc/inittab
tty1::askfirst:-/bin/sh
用新内核重启开发板

insmod cfbcopyarea.ko
insmod cfbfillrect.ko
insmod cfbimgblt.ko
insmod lcd.ko
insmod buttons.ko