在Linux驅動之內核自帶的S3C2440的LCD驅動分析這篇博客中已經分析了編寫LCD驅動的步驟，接下來就按照這個步驟來字嘗試字節編寫LCD驅動。用的LCD屏幕為tft屏，每個像素點為16bit。對應與紅綠藍分別為565。
1、分配一個fb_info結構
2、設置fb_info結構
3、硬件相關的操作，配置LCD時鍾、配置IO端口、配置LCD寄存器。
4、最終注冊fbinfo結構到registered_fb數組
要理解LCD的工作原理，需要了解LCD的時鍾，在TFT的LCD中有如下的時鍾。這個幾個時鍾數據在配置LCD寄存器時都說需要設置的。
1、VCLK：兩個像素之間的時鍾，即兩個像素隔多長時間才能顯示下一個像素
2、HSYNC：水平同步時鍾，即第一行像素點顯示完成之后隔多長時間才能開始下一行的顯示
3、VSYNC：垂直方向的同步時鍾，也叫幀同步信號，即一幀數據顯示完成之后（一幀數據表示一個屏幕顯示完成，即一個顯存的數據全部取完），過多長下一幀數據才開始顯示
本節需要用到的函數:
void *dma_alloc_writecombine(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp); //分配DMA緩存區給顯存 //返回值為:申請到的DMA緩沖區的虛擬地址,若為NULL,表示分配失敗,則需要使用dma_free_writecombine()釋放內存,避免內存泄漏 //參數如下: //*dev:指針,這里填0,表示這個申請的緩沖區里沒有內容 //size:分配的地址大小(字節單位) //*handle:申請到的物理起始地址 //gfp:分配出來的內存參數,標志定義在<linux/gfp.h>,常用標志如下: //GFP_ATOMIC 用來從中斷處理和進程上下文之外的其他代碼中分配內存. 從不睡眠. //GFP_KERNEL 內核內存的正常分配. 可能睡眠. //GFP_USER 用來為用戶空間頁來分配內存; 它可能睡眠.
分配一段DMA緩存區,分配出來的內存會禁止cache緩存(因為DMA傳輸不需要CPU)
它和 dma_alloc_coherent ()函數相似,不過 dma_alloc_coherent ()函數是分配出來的內存會禁止cache緩存以及禁止寫入緩沖區
dma_free_writecombine(dev,size,cpu_addr,handle); //釋放緩存 //cpu_addr:虛擬地址, //handle:物理地址
釋放DMA緩沖區, dev和size參數和上面的一樣
struct fb_info *framebuffer_alloc(size_t size, struct device *dev); //申請一個fb_info結構體, //size:額外的內存, //*dev:指針, 這里填0,表示這個申請的結構體里沒有內容
int register_framebuffer(struct fb_info *fb_info); //向內核中注冊fb_info結構體,若內存不夠,注冊失敗會返回負數 int unregister_framebuffer(struct fb_info *fb_info) ; //注銷內核中fb_info結構體
本節需要用到的結構體:
fb_info結構體如下:
struct fb_info { ... ... struct fb_var_screeninfo var; //可變的參數 struct fb_fix_screeninfo fix; //固定的參數 ... ... struct fb_ops *fbops; //操作函數 ... ... char __iomem *screen_base; //顯存虛擬起始地址 unsigned long screen_size; //顯存虛擬地址長度 void *pseudo_palette; //假的16色調色板,里面存放了16色的數據,可以通過8bpp數據來找到調色板里面的16色顏色索引值,模擬出16色顏色來,節省內存,不需要的話就指向一個不用的數組即可 ... ... };
其中操作函數fb_info-> fbops 結構體寫法如下:
static struct fb_ops s3c_lcdfb_ops = { .owner = THIS_MODULE, .fb_setcolreg = my_lcdfb_setcolreg,//設置調色板fb_info-> pseudo_palette,自己構造該函數 .fb_fillrect = cfb_fillrect, //填充矩形,用/drivers/video/ cfbfillrect.c里的函數即可 .fb_copyarea = cfb_copyarea, //復制數據, 用/drivers/video/cfbcopyarea.c里的函數即可 .fb_imageblit = cfb_imageblit, //繪畫圖形, 用/drivers/video/imageblit.c里的函數即可 };
固定的參數fb_info-> fix 結構體如下:
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長度,字節為單位 __u32 type; //lcd類型,默認值0即可 __u32 type_aux; //附加類型,為0 __u32 visual; //畫面設置,常用參數如下 // FB_VISUAL_MONO01 0 單色,0:白色,1:黑色 // FB_VISUAL_MONO10 1 單色,1:白色,0:黑色 // FB_VISUAL_TRUECOLOR 2 真彩(TFT:真彩) // FB_VISUAL_PSEUDOCOLOR 3 偽彩 // FB_VISUAL_DIRECTCOLOR 4 直彩 __u16 xpanstep; /*如果沒有硬件panning就賦值為0 */ __u16 ypanstep; /*如果沒有硬件panning就賦值為0 */ __u16 ywrapstep; /*如果沒有硬件ywrap就賦值為0 */ __u32 line_length; /*一行的字節數 ,例:(RGB565)240*320,那么這里就等於240*16/8 */ /*以下成員都可以不需要*/ unsigned long mmio_start; /*內存映射IO的起始地址,用於應用層直接訪問寄存器,可以不需要*/ __u32 mmio_len; /* 內存映射IO的長度,可以不需要*/ __u32 accel; __u16 reserved[3]; };
可變的參數fb_info-> var 結構體如下:
structfb_var_screeninfo{ __u32xres; /*可見屏幕一行有多少個像素點*/ __u32 yres; /*可見屏幕一列有多少個像素點*/ __u32 xres_virtual; /*虛擬屏幕一行有多少個像素點 */ __u32 yres_virtual; /*虛擬屏幕一列有多少個像素點*/ __u32 xoffset; /*虛擬到可見屏幕之間的行偏移,若可見和虛擬的分辨率一樣,就直接設為0*/ __u32 yoffset; /*虛擬到可見屏幕之間的列偏移*/ __u32 bits_per_pixel; /*每個像素的位數即BPP,比如:RGB565則填入16*/ __u32 grayscale; /*非0時，指的是灰度,真彩直接填0即可*/ struct fb_bitfield red; //fb緩存的R位域, fb_bitfield結構體成員如下: //__u32 offset; 區域偏移值,比如RGB565中的R,就在第11位 //__u32 length; 區域長度,比如RGB565的R,共有5位 //__u32 msb_right; msb_right ==0,表示數據左邊最大, msb_right!=0,表示數據右邊最大 struct fb_bitfield green; /*fb緩存的G位域*/ struct fb_bitfield blue; /*fb緩存的B位域*/ /*以下參數都可以不填,默認為0*/ struct fb_bitfield transp; /*透明度,不需要填0即可*/ __u32nonstd; /* != 0表示非標准像素格式*/ __u32 activate; /*設為0即可*/ __u32height; /*外設高度(單位mm),一般不需要填*/ __u32width; /*外設寬度(單位mm),一般不需要填*/ __u32 accel_flags; /*過時的參數,不需要填*/ /* 除了pixclock本身外，其他的都以像素時鍾為 單位*/ __u32pixclock; /*像素時鍾(皮秒)*/ __u32 left_margin; /*行切換，從同步到繪圖之間的延遲*/ __u32right_margin; /*行切換，從繪圖到同步之間的延遲*/ __u32upper_margin; /*幀切換，從同步到繪圖之間的延遲*/ __u32lower_margin; /*幀切換，從繪圖到同步之間的延遲*/ __u32hsync_len; /*水平同步的長度*/ __u32 vsync_len; /*垂直同步的長度*/ __u32 sync; __u32 vmode; __u32 rotate; __u32reserved[5]; /*保留*/ }
1.寫驅動程序:
(驅動設置:參考自帶的LCD平台驅動drivers/video/s3c2410fb.c )
(LCD控制寄存器設置:參考之前的LCD裸機驅動:http://www.cnblogs.com/lifexy/p/7144890.html)
1.1 步驟如下:
在驅動init入口函數中:
1)分配一個fb_info結構體
2)設置fb_info
2.1)設置固定的參數fb_info-> fix
2.2) 設置可變的參數fb_info-> var
2.3) 設置操作函數fb_info-> fbops
2.4) 設置fb_info 其它的成員
3)設置硬件相關的操作
3.1)配置LCD引腳
3.2)根據LCD手冊設置LCD控制器
3.3)分配顯存(framebuffer),把地址告訴LCD控制器和fb_info
4)開啟LCD,並注冊fb_info: register_framebuffer()
4.1) 直接在init函數中開啟LCD(后面講到電源管理,再來優化)
控制LCDCON5允許PWREN信號,
然后控制LCDCON1輸出PWREN信號,
輸出GPB0高電平來開背光,
4.2) 注冊fb_info
在驅動exit出口函數中:
1)卸載內核中的fb_info
2) 控制LCDCON1關閉PWREN信號,關背光,iounmap注銷地址
3)釋放DMA緩存地址dma_free_writecombine()
4)釋放注冊的fb_info
1.2 具體代碼如下:
#include <linux/module.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/init.h> #include <asm/io.h> //含有iomap函數iounmap函數 #include <asm/uaccess.h>//含有copy_from_user函數 #include <linux/device.h>//含有類相關的處理函數 #include <linux/fb.h> //含有fb_info結構體定義 //#include <asm/dma-mapping.h> //含有dma_free_writecombine宏定義 #include <linux/dma-mapping.h> //含有dma_free_writecombine宏定義 #include <linux/platform_device.h>//含有平台設備總線模型相關變量 #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控制寄存器放在一個結構體里面*/ 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結構體 static volatile unsigned long *gpbcon;//GPB0用於lcd背光的控制 static volatile unsigned long *gpbdat;//GPB0用於lcd背光的控制 static volatile unsigned long *gpccon; static volatile unsigned long *gpdcon; static volatile unsigned long *gpgcon;//GPG4用於lcd電源 static volatile struct lcd_regs* lcd_regs;//lcd寄存器 static u32 pseudo_palette[16]; //調色板內存 /* from pxafb.c */ static inline unsigned int chan_to_field(unsigned int chan, struct fb_bitfield *bf) { chan &= 0xffff; //取出16bit的數據 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三原色構造出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 = { //操作函數結構體 .owner = THIS_MODULE, .fb_setcolreg = s3c_mylcdfb_setcolreg,//待會設置，這個是調色板，如果使用小於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、分配一個fb_info*/ s3c_mylcdfb_info = framebuffer_alloc(0,NULL);//size為額外分配的大小，這里不需要，所以設為0 if(s3c_mylcdfb_info==NULL) { printk("unframebuffer_alloc\n"); return 1; } /*2、設置*/ /*2.1 設置固定的參數*/ strcpy(s3c_mylcdfb_info->fix.id, "mylcd");//名字 //s3c_mylcdfb_info->fix.smem_start = ;//顯存的物理起始地址，后面設置 s3c_mylcdfb_info->fix.smem_len = 480*272*16/8;//單位為字節，每個像素點占用16bit :565，顯存的大小 s3c_mylcdfb_info->fix.type = FB_TYPE_PACKED_PIXELS;//LCD類型，填充像素的類型 tft //s3c_mylcdfb_info->fix.type_aux= //附加的LCD類型，不需要設置 s3c_mylcdfb_info->fix.visual = FB_VISUAL_TRUECOLOR;//視覺類型，選擇真彩色 s3c_mylcdfb_info->fix.line_length = 480*16/8; //一行的長度，單位為字節 // 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 設置可變的參數*/ 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方向的虛擬分辨率 s3c_mylcdfb_info->var.yres_virtual = 272;//y方向的虛擬分辨率 s3c_mylcdfb_info->var.bits_per_pixel = 16;//每個像素的大小，單位為bit s3c_mylcdfb_info->var.grayscale = 0;//灰度值 s3c_mylcdfb_info->var.red.length = 5;//紅色像素占用的長度，單位bit s3c_mylcdfb_info->var.green.length = 6;//綠色像素占用的長度，單位bit s3c_mylcdfb_info->var.blue.length = 5;//藍色像素占用的長度，單位bit s3c_mylcdfb_info->var.red.offset= 11;//紅色像素在16bit中的偏移值 s3c_mylcdfb_info->var.green.offset= 6;//綠色像素在16bit中的偏移值 s3c_mylcdfb_info->var.blue.offset=0;//藍色像素在16bit中的偏移值 s3c_mylcdfb_info->var.red.msb_right= 0;//低位在前還是高位在前，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;//使用默認參數，顯存立刻生效 /*2.3 設置操作函數*/ s3c_mylcdfb_info->fbops = &s3c_mylcdfb_ops; /*2.4 其它的一些設置 */ s3c_mylcdfb_info->pseudo_palette = pseudo_palette;//調色板的地址 //s3c_mylcdfb_info->screen_base = ;//顯存的虛擬基地址 s3c_mylcdfb_info->screen_size = 480*272*16/8;//單位為字節，每個像素點占用16bit :565，顯存的大小 /*3、硬件相關的操作 */ /*3.1、配置GPIO用於LCD*/ gpbcon = ioremap(0x56000010, 8);//將實際的寄存器地址轉換為虛擬地址 gpccon = ioremap(0x56000020 , 4); gpdcon = ioremap(0x56000030 , 4); gpgcon = ioremap(0x56000060 , 4); gpbdat = gpbcon + 1; *gpccon = 0xaaaaaaaa; /* GPIO管腳用於VD[7:0],LCDVF[2:0],VM,VFRAME,VLINE,VCLK,LEND */ *gpdcon = 0xaaaaaaaa; /* GPIO管腳用於VD[23:8] */ *gpbcon &= ~(3); /* GPB0設置為輸出引腳 */ *gpbcon |= 1; *gpbdat &= ~1; /* 輸出低電平關閉LCD背光 */ *gpgcon |= (3<<8); /* GPG4用作LCD_PWREN 電源*/ /*3.2、根據LCD手冊設置LCD控制器，比如VCLK的頻率等 */ 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顯示模式，選擇TFT模式 * * bit[4:1] :BPPMODE = 1100;像素=16bit 565 * * bit[0] :ENVID = 0;先關閉LCD控制器 */ lcd_regs->lcdcon1 = (4<<8) | (3<<5) | (0x0c<<1);// /* * [31:24] : VBPD = 幀同步信號發出后，過多長時間開始顯示數據,單位為行,理解為1行的時間 * 看LCD手冊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 = 一幀的數據傳輸完成之后，過多長時間開始下一幀數據的幀同步信號,單位為行,理解為1行的時間 * 看LCD手冊tvf = VFPD + 1 = 2;所以VFPD = 1 * * [5:0]:VSPW = 幀同步信號的脈沖寬度，單位為行 * 看LCD手冊tvp = VSPW + 1 =10;所以VSPW = 9 */ lcd_regs->lcdcon2 = (1<<24) | (271<<14) | (1<<6) | (9<<0); /* * [25:19]:HBPD = 行同步信號發出后，經過多少個VCLK，才發送像素的數據，單位為VCLK * 看LCD手冊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 = 一行的像素數據傳輸完成之后，經過多長時間，才能發送下一個行同步信號，單位為VCLK *看LCD手冊thf = HFPD + 1 = 2;所以HFPD = 1； */ lcd_regs->lcdcon3 = (1<<19) | (479<<8) | (1<<0); /* * [7:0]:HSPW = 行同步信號的脈沖寬度，單位為VCLK * 看LCD手冊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在哪個邊沿取數據 = 0表示下降沿取數據 * [9] :INVVLINE = 1;行同步信號是否需要反轉= 1需要反轉 * [8] :INVVFRAME = 1;幀同步信號是否需要反轉= 1需要反轉 * [7] :INVVD = 0; 數據是否需要反轉 * [6] :INVVDEN = 0; 數據使能信號是否需要反轉 * [5] :INVPWREN = 0;電源使能信號是否需要反轉 * [4] :INVLEND = 0;行結束信號是否需要反轉 * [3] :PWREN = 0;電源使能信號，先不使能 * [2] :ENLEND = 1;//行結束信號先使能 * [1:0] :BSWP 、HWSWP = 0 1;字節內部不需要交換，字節間需要交換 */ lcd_regs->lcdcon5= (1<<11) | (3<<8) | (1<<2) | (1<<0); /*3.3、顯存和調色板設置 */ /* *利用dma_alloc_writecombine分配一塊連續的顯存 */ s3c_mylcdfb_info->screen_base = dma_alloc_writecombine(NULL,s3c_mylcdfb_info->screen_size,(&(s3c_mylcdfb_info->fix.smem_start)),GFP_KERNEL);//返回虛擬地址 if(s3c_mylcdfb_info->screen_base==NULL) //如果顯存分配失敗，直接返回 { printk("undma_alloc_writecombine\n"); return 1; } /* *將顯存的地址告訴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;//結束地址 lcd_regs->lcdsaddr3 = (480*16/16); /* 一行的長度(單位: 2字節) */ //s3c_lcd->fix.smem_start = xxx; /* 顯存的物理地址 */ /* 啟動LCD */ lcd_regs->lcdcon1 |= (1<<0); /* 使能LCD控制器 */ lcd_regs->lcdcon5 |= (1<<3); /* 使能LCD本身電源 */ *gpbdat |= 1; /* 輸出高電平, 使能背光 */ /*4、注冊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); /* 關閉LCD本身 */ *gpbdat &= ~1; /* 關閉背光 */ 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.重新編譯內核,去掉默認的LCD
make menuconfig ,進入menu菜單重新設置內核參數:
進入Device Drivers-> Graphics support: <M> S3C2410 LCD framebuffer support //將自帶的LCD驅動設為模塊, 不編進內核中
然后make uImage 編譯內核
make modules 編譯模塊
為什么要編譯模塊？
因為LCD驅動相關的文件也沒有編進內核,而fb_ops里的成員fb_fillrect(), fb_copyarea(), fb_imageblit()用的都是drivers/video下面的3個文件,所以需要這3個的.ko模塊,如下圖所示:
3.掛載驅動
將編譯好的LCD驅動模塊 和drivers/video里的3個.ko模塊 放入nfs文件系統目錄中
然后燒寫內核, 先裝載3個/drivers/video下編譯好的模塊,再來裝載LCD驅動模塊
掛載LCD驅動后, 如下圖,可以通過 ls -l /dev/fb* 命令查看已掛載的LCD設備節點:
4.測試運行
測試有兩種:
(echo和cat命令詳解入口地址: http://www.cnblogs.com/lifexy/p/7601122.html)
echo hello> /dev/tty1 // LCD上便顯示hello字段
cat Makefile>/dev/tty1 // LCD上便顯示Makeflie文件的內容
4.1使用上節的鍵盤驅動在LCD終端打印命令行
vi /etc/inittab //修改inittab, inittab:配置文件,用於啟動init進程時,讀取inittab 添加->tty1::askfirst:-/bin/sh //將sh進程(命令行)輸出到tty1里,也就是使LCD輸出信息
然后重啟,insmod裝載3個/drivers/video下編譯好的模塊,再來insmod裝載LCD驅動模塊,tty1設備便有了,就能看到提示信息:
如下圖,我們insmod上一節的鍵盤驅動后,按下enter鍵,便能在LCD終端上操作linux了
(上一節的鍵盤驅動詳解入口地址: http://www.cnblogs.com/lifexy/p/7553861.html)
從上圖可以看到按下enter鍵,它就啟動了一個進程號772的-sh進程,如下圖發現這個-sh的描述符都指向了tty1:
以上內容轉載自16.Linux-LCD驅動(詳解)