浅谈linux的LCD驱动

一.硬件基础

1.硬件框图

2.LCD控制器

了解硬件最直接的办法就是看手册，在这里我只会简单介绍下LCD的硬件。具体的我会在下面结合程序讲解。

a.REGBANK是LCD控制器的寄存器，含17个寄存器以及一块256*16的调色内存，用来设置各项参数。

b.LCDCDMA是LCD控制器专用的DMA信道。

c.TIMEGEN和LPC3600负责产生LCD屏所需要的控制时序。

d.VIDPRCS需要与LCDCDMA中的数组合成特定的格式，然后从VD[23:0]发送给LCD屏幕。

3.时序理解

二.驱动框架

我们从上面这幅图看，帧缓冲设备在Linux中也可以看做是一个完整的子系统，大体由fbmem.c和xxxfb.c组成。向上给应用程序提供完善的设备文件操作接口(即对FrameBuffer设备进行read、write、ioctl等操作)，接口在Linux提供的fbmem.c文件中实现；向下提供了硬件操作的接口，只是这些接口Linux并没有提供实现，因为这要根据具体的LCD控制器硬件进行设置，所以这就是我们要做的事情了(即xxxfb.c部分的实现)。

三.改写驱动

1.程序代码

#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>

static int s3c_lcdfb_setcolreg(unsigned int regno, unsigned int red,
			     unsigned int green, unsigned int blue,
			     unsigned int transp, struct fb_info *info);

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_setcolreg	= s3c_lcdfb_setcolreg,
	.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];

/* from pxafb.c */
static inline unsigned int chan_to_field(unsigned int chan, struct fb_bitfield *bf)
{
	chan &= 0xffff;          //清零高16位
	chan >>= 16 - bf->length;  //保留高8位置
	return chan << bf->offset;  //左移起始地址（得到的值就是颜色了）
}

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;
}
/*入口函数*/
static int lcd_init(void)
{
	/* 1. 分配一个fb_info */
	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; /* TFT */
	s3c_lcd->fix.line_length = 240*4;    /*一行240没个占4个字节*/

	/* 2.2 设置可变的参数 */
	s3c_lcd->var.xres           = 240;
	s3c_lcd->var.yres           = 320;
	s3c_lcd->var.xres_virtual   = 240;
	s3c_lcd->var.yres_virtual   = 320;
	s3c_lcd->var.bits_per_pixel = 32;

	/* 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    = 8;

	s3c_lcd->var.activate       = FB_ACTIVATE_NOW;

	/* 2.3 设置操作函数 */
	s3c_lcd->fbops              = &s3c_lcdfb_ops;

	/* 2.4 其他的设置 */
	s3c_lcd->pseudo_palette = pseudo_palette; /*调色板*/
	//s3c_lcd->screen_base  = ;  /* 显存的虚拟地址 */
	s3c_lcd->screen_size   = 320*240*32/8;       /*显存大小*/

	/* 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29 (150ns)
	 *            6.7MHz = 100MHz / [(CLKVAL+1) x 2]
	 *            CLKVAL = 7
	 * 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  = (7<<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 2
	 *             VBPD=17
	 * bit[23:14]: 多少行, 320, 所以LINEVAL=320-1=319
	 * 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2
	 * bit[5:0]  : VSPW, VSYNC信号的脉冲宽度, LCD手册tvp=1, 所以VSPW=1-1=0
	 */

	lcd_regs->lcdcon2  = (2<<24) | (319<<14) | (2<<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 20
	 * bit[18:8]: 多少列, 240, 所以HOZVAL=240-1=239
	 * 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10
	 */

	lcd_regs->lcdcon3 = (20<<19) | (239<<8) | (10<<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HSPW=10
	 */
	lcd_regs->lcdcon4 = 10;

	/* 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); //最高两位清零
	lcd_regs->lcdsaddr2  = ((s3c_lcd->fix.smem_start + s3c_lcd->fix.smem_len) >> 1) & 0x1fffff;
	lcd_regs->lcdsaddr3  = (240*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;
}

/*出口函数*/
static void lcd_exit(void)
{
	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");

2.功能实现 （LCD四部曲）

a. 分配一个fb_info结构体: framebuffer_alloc

上面框图我们可以知道，我们所有的操作都是通过fb_info结构体与上面交互的。所以首先先分配一个结构体。

b. 设置

1.设置固定参数

参考\linux-2.6.22.6\linux-2.6.22.6\include\linux\fb.h中的struct fb_fix_screeninfo { }

2.设置可变参数

参考\linux-2.6.22.6\linux-2.6.22.6\include\linux\fb.h中的struct fb_var_screeninfo{ }

3.设置操作函数

4.其他设置

c.硬件相关的操作

1.配置GPIO用于LCD

相信看了上面的手册，应该明白为什么这么设置了。0xaaaaaaaa就是都设成了1010......（相信小伙伴都懂我说的是啥了）

2.根据LCD手册设置LCD控制器, 比如VCLK的频率等

这个是重点，一般改写LCD只改写这里就行了。

首先建立映射，LCD Controller比较多，我们把它放到一个结构体里面。

下面开始设置比较重要的几个寄存器：

首先贴出LCD手册中的设置

a.  LCDCON1

LINECNT只读的不用设置

CLKVAL根据公式TFT: VCLK = HCLK / [(CLKVAL+1) x 2]

根据 6.39MHz = 100MHz
/ [(CLKVAL+1) x 2]可以算出CLKVAL约等于CLKVAL
= 7

VCLK是根据LCD芯片手册上

MMODE为0              
PNRMODE为11 TFT模式           BPPMODE  为1101 = 24 bpp for TFT

ENVID
先设置为0

b.  LCDCON2

/* 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 2

*             VBPD=17

* bit[23:14]: 多少行, 320, 所以LINEVAL=320-1=319

* 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2

* bit[5:0]  : VSPW, VSYNC信号的脉冲宽度, LCD手册tvp=1, 所以VSPW=1-1=0

*/

c.  LCDCON3

/* 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 20

* bit[18:8]: 多少列, 240, 所以HOZVAL=240-1=239

* 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10

*/

d.  LCDCON4

/* 水平方向的同步信号

* bit[7:0]    : HSPW, HSYNC信号的脉冲宽度, LCD手册HSPW=10

*/

e.  LCDCON5

/* 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

*/

3.分配显存(framebuffer), 并把地址告诉LCD控制器

a.分配

	s3c_lcd->screen_base = dma_alloc_writecombine(NULL, s3c_lcd->fix.smem_len, &s3c_lcd->fix.smem_start, GFP_KERNEL);

b.设置

LCDSADDR1

我们只需要将LCD地址右移1位置。然后将前两位（没用到的）清零即可。

	lcd_regs->lcdsaddr1  = (s3c_lcd->fix.smem_start >> 1) & ~(3<<30); //最高两位清零

LCDSADDR2

这里用到结束地址（其实就是开始地址+长度）然后右移动1位，最后将没用到的位清零。

	lcd_regs->lcdsaddr2  = ((s3c_lcd->fix.smem_start + s3c_lcd->fix.smem_len) >> 1) & 0x1fffff;

LCDSADDR3

表示的一行的长度，用半字（2字节）表示：

	lcd_regs->lcdsaddr3  = (240*32/16);  /* 一行的长度(单位: 2字节) */

d.注册: register_framebuffer

我们做的这些要叫内核知道，所以最后要注册一下

参考：韦东山视频二期

黄刚的S3C2440上LCD驱动(FrameBuffer)实例开发讲解
www.linuxidc.com/Linux/2011-03/33600.htm

时间： 2024-11-08 03:03:58

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