在Linux驱动之内核自带的S3C2440的LCD驱动分析这篇博客中已经分析了编写LCD驱动的步骤，接下来就按照这个步骤来字尝试字节编写LCD驱动。用的LCD屏幕为tft屏，每个像素点为16bit。对应与红绿蓝分别为565。
1、分配一个fb_info结构
2、设置fb_info结构
3、硬件相关的操作，配置LCD时钟、配置IO端口、配置LCD寄存器。
4、最终注册fbinfo结构到registered_fb数组
要理解LCD的工作原理，需要了解LCD的时钟，在TFT的LCD中有如下的时钟。这个几个时钟数据在配置LCD寄存器时都说需要设置的。
1、VCLK：两个像素之间的时钟，即两个像素隔多长时间才能显示下一个像素
2、HSYNC：水平同步时钟，即第一行像素点显示完成之后隔多长时间才能开始下一行的显示
3、VSYNC：垂直方向的同步时钟，也叫帧同步信号，即一帧数据显示完成之后（一帧数据表示一个屏幕显示完成，即一个显存的数据全部取完），过多长下一帧数据才开始显示
本节需要用到的函数:
void *dma_alloc_writecombine(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp); //分配DMA缓存区给显存 //返回值为:申请到的DMA缓冲区的虚拟地址,若为NULL,表示分配失败,则需要使用dma_free_writecombine()释放内存,避免内存泄漏 //参数如下: //*dev:指针,这里填0,表示这个申请的缓冲区里没有内容 //size:分配的地址大小(字节单位) //*handle:申请到的物理起始地址 //gfp:分配出来的内存参数,标志定义在<linux/gfp.h>,常用标志如下: //GFP_ATOMIC 用来从中断处理和进程上下文之外的其他代码中分配内存. 从不睡眠. //GFP_KERNEL 内核内存的正常分配. 可能睡眠. //GFP_USER 用来为用户空间页来分配内存; 它可能睡眠.
分配一段DMA缓存区,分配出来的内存会禁止cache缓存(因为DMA传输不需要CPU)
它和 dma_alloc_coherent ()函数相似,不过 dma_alloc_coherent ()函数是分配出来的内存会禁止cache缓存以及禁止写入缓冲区
dma_free_writecombine(dev,size,cpu_addr,handle); //释放缓存 //cpu_addr:虚拟地址, //handle:物理地址
释放DMA缓冲区, dev和size参数和上面的一样
struct fb_info *framebuffer_alloc(size_t size, struct device *dev); //申请一个fb_info结构体, //size:额外的内存, //*dev:指针, 这里填0,表示这个申请的结构体里没有内容
int register_framebuffer(struct fb_info *fb_info); //向内核中注册fb_info结构体,若内存不够,注册失败会返回负数 int unregister_framebuffer(struct fb_info *fb_info) ; //注销内核中fb_info结构体
本节需要用到的结构体:
fb_info结构体如下:
struct fb_info { ... ... struct fb_var_screeninfo var; //可变的参数 struct fb_fix_screeninfo fix; //固定的参数 ... ... struct fb_ops *fbops; //操作函数 ... ... char __iomem *screen_base; //显存虚拟起始地址 unsigned long screen_size; //显存虚拟地址长度 void *pseudo_palette; //假的16色调色板,里面存放了16色的数据,可以通过8bpp数据来找到调色板里面的16色颜色索引值,模拟出16色颜色来,节省内存,不需要的话就指向一个不用的数组即可 ... ... };
其中操作函数fb_info-> fbops 结构体写法如下:
static struct fb_ops s3c_lcdfb_ops = { .owner = THIS_MODULE, .fb_setcolreg = my_lcdfb_setcolreg,//设置调色板fb_info-> pseudo_palette,自己构造该函数 .fb_fillrect = cfb_fillrect, //填充矩形,用/drivers/video/ cfbfillrect.c里的函数即可 .fb_copyarea = cfb_copyarea, //复制数据, 用/drivers/video/cfbcopyarea.c里的函数即可 .fb_imageblit = cfb_imageblit, //绘画图形, 用/drivers/video/imageblit.c里的函数即可 };
固定的参数fb_info-> fix 结构体如下:
struct fb_fix_screeninfo { char id[16]; //id名字 unsigned long smem_start; //framebuffer物理起始地址 __u32 smem_len; //framebuffer长度,字节为单位 __u32 type; //lcd类型,默认值0即可 __u32 type_aux; //附加类型,为0 __u32 visual; //画面设置,常用参数如下 // FB_VISUAL_MONO01 0 单色,0:白色,1:黑色 // FB_VISUAL_MONO10 1 单色,1:白色,0:黑色 // FB_VISUAL_TRUECOLOR 2 真彩(TFT:真彩) // FB_VISUAL_PSEUDOCOLOR 3 伪彩 // FB_VISUAL_DIRECTCOLOR 4 直彩 __u16 xpanstep; /*如果没有硬件panning就赋值为0 */ __u16 ypanstep; /*如果没有硬件panning就赋值为0 */ __u16 ywrapstep; /*如果没有硬件ywrap就赋值为0 */ __u32 line_length; /*一行的字节数 ,例:(RGB565)240*320,那么这里就等于240*16/8 */ /*以下成员都可以不需要*/ unsigned long mmio_start; /*内存映射IO的起始地址,用于应用层直接访问寄存器,可以不需要*/ __u32 mmio_len; /* 内存映射IO的长度,可以不需要*/ __u32 accel; __u16 reserved[3]; };
可变的参数fb_info-> var 结构体如下:
structfb_var_screeninfo{ __u32xres; /*可见屏幕一行有多少个像素点*/ __u32 yres; /*可见屏幕一列有多少个像素点*/ __u32 xres_virtual; /*虚拟屏幕一行有多少个像素点 */ __u32 yres_virtual; /*虚拟屏幕一列有多少个像素点*/ __u32 xoffset; /*虚拟到可见屏幕之间的行偏移,若可见和虚拟的分辨率一样,就直接设为0*/ __u32 yoffset; /*虚拟到可见屏幕之间的列偏移*/ __u32 bits_per_pixel; /*每个像素的位数即BPP,比如:RGB565则填入16*/ __u32 grayscale; /*非0时，指的是灰度,真彩直接填0即可*/ struct fb_bitfield red; //fb缓存的R位域, fb_bitfield结构体成员如下: //__u32 offset; 区域偏移值,比如RGB565中的R,就在第11位 //__u32 length; 区域长度,比如RGB565的R,共有5位 //__u32 msb_right; msb_right ==0,表示数据左边最大, msb_right!=0,表示数据右边最大 struct fb_bitfield green; /*fb缓存的G位域*/ struct fb_bitfield blue; /*fb缓存的B位域*/ /*以下参数都可以不填,默认为0*/ struct fb_bitfield transp; /*透明度,不需要填0即可*/ __u32nonstd; /* != 0表示非标准像素格式*/ __u32 activate; /*设为0即可*/ __u32height; /*外设高度(单位mm),一般不需要填*/ __u32width; /*外设宽度(单位mm),一般不需要填*/ __u32 accel_flags; /*过时的参数,不需要填*/ /* 除了pixclock本身外，其他的都以像素时钟为 单位*/ __u32pixclock; /*像素时钟(皮秒)*/ __u32 left_margin; /*行切换，从同步到绘图之间的延迟*/ __u32right_margin; /*行切换，从绘图到同步之间的延迟*/ __u32upper_margin; /*帧切换，从同步到绘图之间的延迟*/ __u32lower_margin; /*帧切换，从绘图到同步之间的延迟*/ __u32hsync_len; /*水平同步的长度*/ __u32 vsync_len; /*垂直同步的长度*/ __u32 sync; __u32 vmode; __u32 rotate; __u32reserved[5]; /*保留*/ }
1.写驱动程序:
(驱动设置:参考自带的LCD平台驱动drivers/video/s3c2410fb.c )
(LCD控制寄存器设置:参考之前的LCD裸机驱动:http://www.cnblogs.com/lifexy/p/7144890.html)
1.1 步骤如下:
在驱动init入口函数中:
1)分配一个fb_info结构体
2)设置fb_info
2.1)设置固定的参数fb_info-> fix
2.2) 设置可变的参数fb_info-> var
2.3) 设置操作函数fb_info-> fbops
2.4) 设置fb_info 其它的成员
3)设置硬件相关的操作
3.1)配置LCD引脚
3.2)根据LCD手册设置LCD控制器
3.3)分配显存(framebuffer),把地址告诉LCD控制器和fb_info
4)开启LCD,并注册fb_info: register_framebuffer()
4.1) 直接在init函数中开启LCD(后面讲到电源管理,再来优化)
控制LCDCON5允许PWREN信号,
然后控制LCDCON1输出PWREN信号,
输出GPB0高电平来开背光,
4.2) 注册fb_info
在驱动exit出口函数中:
1)卸载内核中的fb_info
2) 控制LCDCON1关闭PWREN信号,关背光,iounmap注销地址
3)释放DMA缓存地址dma_free_writecombine()
4)释放注册的fb_info
1.2 具体代码如下:
#include <linux/module.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/init.h> #include <asm/io.h> //含有iomap函数iounmap函数 #include <asm/uaccess.h>//含有copy_from_user函数 #include <linux/device.h>//含有类相关的处理函数 #include <linux/fb.h> //含有fb_info结构体定义 //#include <asm/dma-mapping.h> //含有dma_free_writecombine宏定义 #include <linux/dma-mapping.h> //含有dma_free_writecombine宏定义 #include <linux/platform_device.h>//含有平台设备总线模型相关变量 #include <linux/mm.h> #include <linux/slab.h> //#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> /*lcd控制寄存器放在一个结构体里面*/ 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_info *s3c_mylcdfb_info;//fb_info结构体 static volatile unsigned long *gpbcon;//GPB0用于lcd背光的控制 static volatile unsigned long *gpbdat;//GPB0用于lcd背光的控制 static volatile unsigned long *gpccon; static volatile unsigned long *gpdcon; static volatile unsigned long *gpgcon;//GPG4用于lcd电源 static volatile struct lcd_regs* lcd_regs;//lcd寄存器 static u32 pseudo_palette[16]; //调色板内存 /* from pxafb.c */ static inline unsigned int chan_to_field(unsigned int chan, struct fb_bitfield *bf) { chan &= 0xffff; //取出16bit的数据 chan >>= 16 - bf->length; // return chan << bf->offset; } static int s3c_mylcdfb_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 struct fb_ops s3c_mylcdfb_ops = { //操作函数结构体 .owner = THIS_MODULE, .fb_setcolreg = s3c_mylcdfb_setcolreg,//待会设置，这个是调色板，如果使用小于16bit的像素需要用到 .fb_fillrect = cfb_fillrect, .fb_copyarea = cfb_copyarea, .fb_imageblit = cfb_imageblit, }; static int lcd_drv_init(void) { /*1、分配一个fb_info*/ s3c_mylcdfb_info = framebuffer_alloc(0,NULL);//size为额外分配的大小，这里不需要，所以设为0 if(s3c_mylcdfb_info==NULL) { printk("unframebuffer_alloc\n"); return 1; } /*2、设置*/ /*2.1 设置固定的参数*/ strcpy(s3c_mylcdfb_info->fix.id, "mylcd");//名字 //s3c_mylcdfb_info->fix.smem_start = ;//显存的物理起始地址，后面设置 s3c_mylcdfb_info->fix.smem_len = 480*272*16/8;//单位为字节，每个像素点占用16bit :565，显存的大小 s3c_mylcdfb_info->fix.type = FB_TYPE_PACKED_PIXELS;//LCD类型，填充像素的类型 tft //s3c_mylcdfb_info->fix.type_aux= //附加的LCD类型，不需要设置 s3c_mylcdfb_info->fix.visual = FB_VISUAL_TRUECOLOR;//视觉类型，选择真彩色 s3c_mylcdfb_info->fix.line_length = 480*16/8; //一行的长度，单位为字节 // s3c_mylcdfb_info->fix.mmio_start = //控制lcd的寄存器的物理地址 // s3c_mylcdfb_info->fix.mmio_len = //控制lcd的寄存器的大小 /*2.2 设置可变的参数*/ s3c_mylcdfb_info->var.xres = 480;//x方向的分辨率 s3c_mylcdfb_info->var.yres = 272;//y方向的分辨率 s3c_mylcdfb_info->var.xres_virtual = 480;//x方向的虚拟分辨率 s3c_mylcdfb_info->var.yres_virtual = 272;//y方向的虚拟分辨率 s3c_mylcdfb_info->var.bits_per_pixel = 16;//每个像素的大小，单位为bit s3c_mylcdfb_info->var.grayscale = 0;//灰度值 s3c_mylcdfb_info->var.red.length = 5;//红色像素占用的长度，单位bit s3c_mylcdfb_info->var.green.length = 6;//绿色像素占用的长度，单位bit s3c_mylcdfb_info->var.blue.length = 5;//蓝色像素占用的长度，单位bit s3c_mylcdfb_info->var.red.offset= 11;//红色像素在16bit中的偏移值 s3c_mylcdfb_info->var.green.offset= 6;//绿色像素在16bit中的偏移值 s3c_mylcdfb_info->var.blue.offset=0;//蓝色像素在16bit中的偏移值 s3c_mylcdfb_info->var.red.msb_right= 0;//低位在前还是高位在前，一般高位在前，也就是小端模式 s3c_mylcdfb_info->var.green.msb_right= 0; s3c_mylcdfb_info->var.blue.msb_right=0; s3c_mylcdfb_info->var.activate = FB_ACTIVATE_NOW;//使用默认参数，显存立刻生效 /*2.3 设置操作函数*/ s3c_mylcdfb_info->fbops = &s3c_mylcdfb_ops; /*2.4 其它的一些设置 */ s3c_mylcdfb_info->pseudo_palette = pseudo_palette;//调色板的地址 //s3c_mylcdfb_info->screen_base = ;//显存的虚拟基地址 s3c_mylcdfb_info->screen_size = 480*272*16/8;//单位为字节，每个像素点占用16bit :565，显存的大小 /*3、硬件相关的操作 */ /*3.1、配置GPIO用于LCD*/ gpbcon = ioremap(0x56000010, 8);//将实际的寄存器地址转换为虚拟地址 gpccon = ioremap(0x56000020 , 4); gpdcon = ioremap(0x56000030 , 4); gpgcon = ioremap(0x56000060 , 4); gpbdat = gpbcon + 1; *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; /* 输出低电平关闭LCD背光 */ *gpgcon |= (3<<8); /* GPG4用作LCD_PWREN 电源*/ /*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)); /* * bit[17:8] : VCLK = HCLK / [(CLKVAL+1) x 2] * 10M = 100M/[(CLKVAL+1) x 2] * CLKVAL = 4 * * bit[6:5] :PNRMODE = 11显示模式，选择TFT模式 * * bit[4:1] :BPPMODE = 1100;像素=16bit 565 * * bit[0] :ENVID = 0;先关闭LCD控制器 */ lcd_regs->lcdcon1 = (4<<8) | (3<<5) | (0x0c<<1);// /* * [31:24] : VBPD = 帧同步信号发出后，过多长时间开始显示数据,单位为行,理解为1行的时间 * 看LCD手册tvb = VBPD + 1 = 2;所以VBPD = 1 * * [23:14]:LINEVAL + 1= 272;,所以LINEVAL = 271;垂直方向尺寸，多少行 * * [13:6]:VFPD = 一帧的数据传输完成之后，过多长时间开始下一帧数据的帧同步信号,单位为行,理解为1行的时间 * 看LCD手册tvf = VFPD + 1 = 2;所以VFPD = 1 * * [5:0]:VSPW = 帧同步信号的脉冲宽度，单位为行 * 看LCD手册tvp = VSPW + 1 =10;所以VSPW = 9 */ lcd_regs->lcdcon2 = (1<<24) | (271<<14) | (1<<6) | (9<<0); /* * [25:19]:HBPD = 行同步信号发出后，经过多少个VCLK，才发送像素的数据，单位为VCLK * 看LCD手册thb = HBPD + 1 = 2;所以HBPD=1 * * [18:8]:HOZVAL + 1 = 480,所以 HOZVAL = 479；水平方向尺寸，多少列 * *[7:0]:HFPD = 一行的像素数据传输完成之后，经过多长时间，才能发送下一个行同步信号，单位为VCLK *看LCD手册thf = HFPD + 1 = 2;所以HFPD = 1； */ lcd_regs->lcdcon3 = (1<<19) | (479<<8) | (1<<0); /* * [7:0]:HSPW = 行同步信号的脉冲宽度，单位为VCLK * 看LCD手册thp = HSPW + 1 = 41;所以HSPW = 40 * */ lcd_regs->lcdcon4 = (40<<0); /* * [11] :FRM565 = 1;16位模式的格式 R:G:B = 5:6:5 * [10] :INVVCLK = 0;VCLK在哪个边沿取数据 = 0表示下降沿取数据 * [9] :INVVLINE = 1;行同步信号是否需要反转= 1需要反转 * [8] :INVVFRAME = 1;帧同步信号是否需要反转= 1需要反转 * [7] :INVVD = 0; 数据是否需要反转 * [6] :INVVDEN = 0; 数据使能信号是否需要反转 * [5] :INVPWREN = 0;电源使能信号是否需要反转 * [4] :INVLEND = 0;行结束信号是否需要反转 * [3] :PWREN = 0;电源使能信号，先不使能 * [2] :ENLEND = 1;//行结束信号先使能 * [1:0] :BSWP 、HWSWP = 0 1;字节内部不需要交换，字节间需要交换 */ lcd_regs->lcdcon5= (1<<11) | (3<<8) | (1<<2) | (1<<0); /*3.3、显存和调色板设置 */ /* *利用dma_alloc_writecombine分配一块连续的显存 */ s3c_mylcdfb_info->screen_base = dma_alloc_writecombine(NULL,s3c_mylcdfb_info->screen_size,(&(s3c_mylcdfb_info->fix.smem_start)),GFP_KERNEL);//返回虚拟地址 if(s3c_mylcdfb_info->screen_base==NULL) //如果显存分配失败，直接返回 { printk("undma_alloc_writecombine\n"); return 1; } /* *将显存的地址告诉LCD控制器(物理地址) */ lcd_regs->lcdsaddr1 = (s3c_mylcdfb_info->fix.smem_start >> 1) & (~(3<<30));//起始地址 lcd_regs->lcdsaddr2 = ((s3c_mylcdfb_info->fix.smem_start + s3c_mylcdfb_info->screen_size) >> 1) & 0x1fffff;//结束地址 lcd_regs->lcdsaddr3 = (480*16/16); /* 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本身电源 */ *gpbdat |= 1; /* 输出高电平, 使能背光 */ /*4、注册LCD*/ register_framebuffer(s3c_mylcdfb_info); printk("register_framebuffer\n"); return 0; } static void lcd_drv_exit(void) { unregister_framebuffer(s3c_mylcdfb_info); lcd_regs->lcdcon1 &= ~(1<<0); /* 关闭LCD本身 */ *gpbdat &= ~1; /* 关闭背光 */ dma_free_writecombine(NULL, s3c_mylcdfb_info->fix.smem_len, s3c_mylcdfb_info->screen_base, s3c_mylcdfb_info->fix.smem_start); iounmap(lcd_regs); iounmap(gpbcon); iounmap(gpccon); iounmap(gpdcon); iounmap(gpgcon); framebuffer_release(s3c_mylcdfb_info); } module_init(lcd_drv_init); module_exit(lcd_drv_exit); MODULE_LICENSE("GPL");
2.重新编译内核,去掉默认的LCD
make menuconfig ,进入menu菜单重新设置内核参数:
进入Device Drivers-> Graphics support: <M> S3C2410 LCD framebuffer support //将自带的LCD驱动设为模块, 不编进内核中
然后make uImage 编译内核
make modules 编译模块
为什么要编译模块？
因为LCD驱动相关的文件也没有编进内核,而fb_ops里的成员fb_fillrect(), fb_copyarea(), fb_imageblit()用的都是drivers/video下面的3个文件,所以需要这3个的.ko模块,如下图所示:
3.挂载驱动
将编译好的LCD驱动模块 和drivers/video里的3个.ko模块 放入nfs文件系统目录中
然后烧写内核, 先装载3个/drivers/video下编译好的模块,再来装载LCD驱动模块
挂载LCD驱动后, 如下图,可以通过 ls -l /dev/fb* 命令查看已挂载的LCD设备节点:
4.测试运行
测试有两种:
(echo和cat命令详解入口地址: http://www.cnblogs.com/lifexy/p/7601122.html)
echo hello> /dev/tty1 // LCD上便显示hello字段
cat Makefile>/dev/tty1 // LCD上便显示Makeflie文件的内容
4.1使用上节的键盘驱动在LCD终端打印命令行
vi /etc/inittab //修改inittab, inittab:配置文件,用于启动init进程时,读取inittab 添加->tty1::askfirst:-/bin/sh //将sh进程(命令行)输出到tty1里,也就是使LCD输出信息
然后重启,insmod装载3个/drivers/video下编译好的模块,再来insmod装载LCD驱动模块,tty1设备便有了,就能看到提示信息:
如下图,我们insmod上一节的键盘驱动后,按下enter键,便能在LCD终端上操作linux了
(上一节的键盘驱动详解入口地址: http://www.cnblogs.com/lifexy/p/7553861.html)
从上图可以看到按下enter键,它就启动了一个进程号772的-sh进程,如下图发现这个-sh的描述符都指向了tty1:
以上内容转载自16.Linux-LCD驱动(详解)