4 linux lcd驱动框架分析

4 linux lcd驱动框架

Linux内核中lcd的驱动是基于帧缓冲framebuffer驱动框架设计的。帧缓冲framebuffer框架是在linux2.2.xx以后的版本中为显示设备提供的一种驱动程序接口，它将显示缓冲区framebuffer进行抽象，屏蔽掉硬件的底层差异，允许上层应用程序在图形模式下直接对显示缓冲区framebuffer进行读写和I/O控制操作。Framebuffer机制模仿显卡的功能，将显卡硬件抽象为一系列的数据结构，通过framebuffer的读写实现对显存的操作。用户可将他看成是显示内存的一个映像，将其映射到进程地址空间，就可以进行读写操作，而读写操作可反映到屏幕上。

framebuffer是个字符设备，主设备号是29，对应/dev/fb%d设备文件。

Linux内核中，framebuffer设备驱动的源码主要包含在\include\linux\Fb.h和drivers\video\Fbmem.h文件中。这两个文件是framebuffer设备驱动框架的中间层，为上层提供系统调用，为底层驱动提供接口。

下面就从这两个文件入手，开始分析framebuffer驱动程序的框架。

首先，从drivers\video\Fbmem.h的入口函数开始，module_init(fbmem_init)。分析fbmem_init的代码。

1. static?int?__init??
2. fbmem_init(void)??
3. {??
4. ????create_proc_read_entry("fb",?0,?NULL,?fbmem_read_proc,?NULL);??
5. ??
   ?
6. ????if?(register_chrdev(FB_MAJOR,"fb",&fb_fops))??//注册一个字符设备
7. ????????printk("unable?to?get?major?%d?for?fb?devs\n",?FB_MAJOR);??
8. ??
   ?
9. ????fb_class?=?class_create(THIS_MODULE,?"graphics");??//创建一个类
10. ????if?(IS_ERR(fb_class))?{??
11. ????????printk(KERN_WARNING?"Unable?to?create?fb?class;?errno?=?%ld\n",?PTR_ERR(fb_class));??
12. ????????fb_class?=?NULL;??
13. ????}??
14. ????return?0;??
15. }??

从上述代码可以看到，fbmem_init函数实现的工作和之前编写驱动程序时入口函数的工作相同。其中，

（1）、代码第6行，调用register_chrdev注册设备。FB_MAJOR主设备号，在Fb.h文件中定义为29。"fb"为设备名称。fb_fops是定义的file_operations结构体，包含了read、write、ioctl等和硬件相关的接口函数。

（2）、代码第9行，创建一个名为"graphics"的类。

用户通过open 函数打开设备，这里就是调用fb_open函数，下面来分析fb_open函数。

1. static?int??
2. fb_open(struct?inode?*inode,?struct?file?*file)??
3. {??
4. ????int?fbidx?=?iminor(inode);??//得到次设备号
5. ????struct?fb_info?*info;?????? //定义一个fb_info类型的结构体指针
6. ????int?res?=?0;??
7. ??
   ?
8. ????if?(fbidx?>=?FB_MAX)??
9. ????????return?-ENODEV;??
10. #ifdef?CONFIG_KMOD??
11. ????if?(!(info?=?registered_fb[fbidx]))??
12. ????????try_to_load(fbidx);??
13. #endif?/*?CONFIG_KMOD?*/??
14. ????if?(!(info?=?registered_fb[fbidx]))??//指针指向registered_fb[fbidx]
15. ????????return?-ENODEV;??
16. ????if?(!try_module_get(info->fbops->owner))??
17. ????????return?-ENODEV;??
18. ????file->private_data?=?info;??
19. ????if?(info->fbops->fb_open)?{??
20. ????????res?=?info->fbops->fb_open(info,1);??//调用registered_fb[fbidx]-> fbops->fb_open
21. ????????if?(res)??
22. ????????????module_put(info->fbops->owner);??
23. ????}??
24. ????return?res;??
25. }??
    1. 代码第4行，得到设备的次设备号fbidx?。
    2. 代码第5行，定义一个fb_info类型的结构体指针。
    3. 代码第14行，将第5行定义的指针info指向以次设备号为索引的registered_fb[fbidx]数组成员。
    4. 代码第20行，调用registered_fb[fbidx]-> fbops->fb_open打开函数。

由上述代码分析可知，registered_fb[fbidx]才是最终被用户空间调用的接口函数。那么数组registered_fb[]又是被谁赋值的，在哪里赋值呢？猜测一下，因为registered_fb[]数组中存放的就是和硬件相关的接口函数，所以应该在驱动层会有相关的注册函数，将实际的硬件接口和registered_fb[]数组关联起来。

通过搜索registered_fb，发现在register_framebuffer函数中有关于该数组的赋值操作。接下来来看看函数register_framebuffer。

1. int??
2. register_framebuffer(struct?fb_info?*fb_info)??
3. {??
4. ????int?i;??
5. ????struct?fb_event?event;??
6. ????struct?fb_videomode?mode;??
7. ??
   ?
8. ????if?(num_registered_fb?==?FB_MAX)??
9. ????????return?-ENXIO;??
10. ????num_registered_fb++;??
11. ????for?(i?=?0?;?i?<?FB_MAX;?i++)??
12. ????????if?(!registered_fb[i])??
13. ????????????break;??
14. ????fb_info->node?=?i;??
15. ??
    ?
16. ????fb_info->dev?=?device_create(fb_class,?fb_info->device,??
17. ?????????????????????MKDEV(FB_MAJOR,?i),?"fb%d",?i);??
18. ????if?(IS_ERR(fb_info->dev))?{??
19. ????????/*?Not?fatal?*/??
20. ????????printk(KERN_WARNING?"Unable?to?create?device?for?framebuffer?%d;?errno?=?%ld\n",?i,?PTR_ERR(fb_info->dev));??
21. ????????fb_info->dev?=?NULL;??
22. ????}?else??
23. ????????fb_init_device(fb_info);??
24. ??
    ?
25. ????if?(fb_info->pixmap.addr?==?NULL)?{??
26. ????????fb_info->pixmap.addr?=?kmalloc(FBPIXMAPSIZE,?GFP_KERNEL);??
27. ????????if?(fb_info->pixmap.addr)?{??
28. ????????????fb_info->pixmap.size?=?FBPIXMAPSIZE;??
29. ????????????fb_info->pixmap.buf_align?=?1;??
30. ????????????fb_info->pixmap.scan_align?=?1;??
31. ????????????fb_info->pixmap.access_align?=?32;??
32. ????????????fb_info->pixmap.flags?=?FB_PIXMAP_DEFAULT;??
33. ????????}??
34. ????}?????
35. ????fb_info->pixmap.offset?=?0;??
36. ??
    ?
37. ????if?(!fb_info->pixmap.blit_x)??
38. ????????fb_info->pixmap.blit_x?=?~(u32)0;??
39. ??
    ?
40. ????if?(!fb_info->pixmap.blit_y)??
41. ????????fb_info->pixmap.blit_y?=?~(u32)0;??
42. ??
    ?
43. ????if?(!fb_info->modelist.prev?||?!fb_info->modelist.next)??
44. ????????INIT_LIST_HEAD(&fb_info->modelist);??
45. ??
    ?
46. ????fb_var_to_videomode(&mode,?&fb_info->var);??
47. ????fb_add_videomode(&mode,?&fb_info->modelist);??
48. ????registered_fb[i]?=?fb_info;??
49. ??
    ?
50. ????event.info?=?fb_info;??
51. ????fb_notifier_call_chain(FB_EVENT_FB_REGISTERED,?&event);??
52. ????return?0;??
53. }??

首先我们来看一下结构体fb_info，他是linux内核中为实现framebuffer驱动框架定义的驱动层接口，在Fb.h文件中定义。它包含了许多底层函数，还包括了有关设备状态的数据。每一个framebuffer设备都与一个fb_info结构体相对应。其代码如下：

（1）node成员代表framebuffer设备的次设备号；

（2）fb_var_screeninfo结构体是用户可修改的显示控制器参数；

1. struct?fb_var_screeninfo?{??
2. ????__u32?xres;?????????/*?visible?resolution???????*/??
3. ????__u32?yres;??
4. ????__u32?xres_virtual;?????/*?virtual?resolution???????*/??
5. ????__u32?yres_virtual;??
6. ????__u32?xoffset;??????????/*?offset?from?virtual?to?visible?*/??
7. ????__u32?yoffset;??????????/*?resolution???????????*/??
8. ??
   ?
9. ????__u32?bits_per_pixel;???????/*?guess?what???????????*/??
10. ????__u32?grayscale;????????/*?!=?0?Graylevels?instead?of?colors?*/??
11. ??
    ?
12. ????struct?fb_bitfield?red;?????/*?bitfield?in?fb?mem?if?true?color,?*/??
13. ????struct?fb_bitfield?green;???/*?else?only?length?is?significant?*/??
14. ????struct?fb_bitfield?blue;??
15. ????struct?fb_bitfield?transp;??/*?transparency?????????*/????
16. ??
    ?
17. ????......??
18. };??

（3）fb_fix_screeninfo成员主要记录用户不能修改的显示控制器参数；

（4）fbops结构体是提供给底层设备的一个接口，上面提到的open函数，就是该结构体的成员。编写字符设备驱动时就需要实现一个file_operations结构体，和这个结构体的作用类似。

（1）、代码第16行，在类下面创建一个设备；

（2）、代码第23行，初始化刚刚创建的设备；

（3）、代码第26行，申请一个framebuffer空间；

（4）、代码第27~47行，对申请的framebuffer空间进行配置；

（5）、代码第48行，将已经配置好的fb_info节点放到registered_fb[]数组中。

由上述分析可知，register_framebuffer函数主要用于生成一个新的fb_info节点，并将其存放到registered_fb[]数组中。那么该函数由谁调用呢？

搜索register_framebuffer函数，在s3c2410fb.c文件中，发现s3c2410fb_probe函数调用了注册函数。

那么这里就以s3c2410fb.c为例，来分析一下lcd驱动。

首先进入drivers/video/s3c2410fb.c文件中，从入口函数s3c2410fb_init开始。

1. int?__devinit?s3c2410fb_init(void)??
2. {??
3. ????return?platform_driver_register(&s3c2410fb_driver);??
4. }??

入口函数中通过调用platform_driver_register函数注册平台驱动设备，说明该驱动时基于bus-drv-dev模型的，那么就将重点集中到probe函数上，即s3c2410fb_probe。

1. static?int?__init?s3c2410fb_probe(struct?platform_device?*pdev)??
2. {??
3. ????struct?s3c2410fb_info?*info;??
4. ????struct?fb_info?????*fbinfo;??
5. ????struct?s3c2410fb_hw?*mregs;??
6. ????int?ret;??
7. ????int?irq;??
8. ????int?i;??
9. ????u32?lcdcon1;??
10. ??//根据平台设备，获得某些硬件相关的信息
11. ????mach_info?=?pdev->dev.platform_data;??
12. ????mregs?=?&mach_info->regs;??
13. ????irq?=?platform_get_irq(pdev,?0);??
14. ?????//（1）申请一个?framebuffer空间
15. ????fbinfo?=?framebuffer_alloc(sizeof(struct?s3c2410fb_info),?&pdev->dev);??
16. ?????//（2）设置fbinfo
17. ????info?=?fbinfo->par;??
18. ????info->fb?=?fbinfo;??
19. ????info->dev?=?&pdev->dev;??
20. ????????.....??
21. ??//（3）硬件相关的操作，设置中断，lcd时钟，显存地址，
22. ????ret?=?request_irq(irq,?s3c2410fb_irq,?IRQF_DISABLED,?pdev->name,?info);??
23. ????info->clk?=?clk_get(NULL,?"lcd");??
24. ????clk_enable(info->clk);??
25. ????msleep(1);??
26. ??
    ?
27. ????/*?Initialize?video?memory?*/??
28. ????ret?=?s3c2410fb_map_video_memory(info);??
29. ????ret?=?s3c2410fb_init_registers(info);??
30. ????ret?=?s3c2410fb_check_var(&fbinfo->var,?fbinfo);??
31. ??//（4）注册fbinfo结构体
32. ????ret?=?register_framebuffer(fbinfo);??
33. ????if?(ret?<?0)?{??
34. ????????printk(KERN_ERR?"Failed?to?register?framebuffer?device:?%d\n",?ret);??
35. ????????goto?free_video_memory;??
36. ????}??
37. ????/*?create?device?files?*/??
38. ????device_create_file(&pdev->dev,?&dev_attr_debug);??
39. ????return?0;??
40. ???????.....??
41. }??

分析s3c2410fb_probe函数，大致可以梳理出framebuffer驱动的编写流程：

1. 申请一个fbinfo?结构体空间；
2. 设置fbinfo?；
3. 硬件相关的操作；
4. 注册fbinfo?。

?

原文地址：https://www.cnblogs.com/beijiqie1104/p/11445225.html