11.LCD驱动

1.LCD显示原理

在这里插入图片描述

2.LCD驱动框架：

1.分配fb_info
2.设置
3.注册register_framebuffer
4.硬件相关操作

3.关于fb_info

Linux内核将所有的Framebuffer抽象为一个叫做fb_info的结构体，fb_info结构体包含了Framebuffer设备的完整属性和操作集合，因此每一个Framebuffer设备都必须有一个fb_info。换言之就是，LCD的驱动就是构建fb_info，并且向系统注册 fb_info的过程。fb_info结构体定义在include/linux/fb.h文件里面
fb_info结构体成员变量很多，重点关注以下几个：var，fix，fbops，screen_size，screen_base
在这里插入图片描述

程序的主要步骤如下：

1. 分配一个fb_info

static struct fb_info *s3c_lcd;
s3c_lcd = framebuffer_alloc(0, NULL);

2. 设置

2.1 设置固定的参数
参考fb.h
在这里插入图片描述

	strcpy(s3c_lcd->fix.id, "mylcd");
	s3c_lcd->fix.smem_len = 480*272*16/8;/*显存长度 565 */
	s3c_lcd->fix.type     = FB_TYPE_PACKED_PIXELS;
	s3c_lcd->fix.visual   = FB_VISUAL_TRUECOLOR; /* TFT */
	s3c_lcd->fix.line_length = 480*2;/*1行480像素，每个像素 16/8=2字节*/

2.2 设置可变的参数
在这里插入图片描述

	s3c_lcd->var.xres           = 480;
	s3c_lcd->var.yres           = 272;
	s3c_lcd->var.xres_virtual   = 480;
	s3c_lcd->var.yres_virtual   = 272;
	s3c_lcd->var.bits_per_pixel = 16;

	/* RGB:565 */
	s3c_lcd->var.red.offset     = 11;//起始地址 
	s3c_lcd->var.red.length     = 5;//总共位数
	
	s3c_lcd->var.green.offset   = 5;
	s3c_lcd->var.green.length   = 6;

	s3c_lcd->var.blue.offset    = 0;
	s3c_lcd->var.blue.length    = 5;

	s3c_lcd->var.activate       = FB_ACTIVATE_NOW;

/* RGB:565 */
2.3 设置操作函数

static struct fb_ops s3c_lcdfb_ops = {
	.owner		= THIS_MODULE,
	.fb_setcolreg	= s3c_lcdfb_setcolreg,
	/*下面三个函数 每个ops都有*/
	.fb_fillrect	= cfb_fillrect,
	.fb_copyarea	= cfb_copyarea,
	.fb_imageblit	= cfb_imageblit,
};
s3c_lcd->fbops              = &s3c_lcdfb_ops;

2.4 其他的设置

s3c_lcd->pseudo_palette = pseudo_palette;
//s3c_lcd->screen_base  = ;  /* 显存的虚拟地址 */ 
s3c_lcd->screen_size   = 480*272*16/8;

3. 硬件相关的操作

3.1 配置GPIO用于LCD
在这里插入图片描述

	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;     /* 输出低电平背光 */

	*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
在这里插入图片描述

VSPW+1=T1=1 VSPW=0
VBPD+1=T0-T2-T1=377-322-1=4 VBPD=3
LINEVAL+1=T5=320 LINEVAL=319
VFPD+1=T2-T5=322-320=2 VFPD=1
上图中VSYNC引脚极性反转

HSPW+1=T7=5 HSPW=4
HBPD+1=T6-T7-T8=273-25-251=17 HBPD=16
HOZVAL+1=T11=240 HOZVAL=239
HFPD+1=T8-T11=251-240=11 HFPD=10
HSYNC极性同样要反转
在这里插入图片描述

	lcd_regs = ioremap(0x4D000000, sizeof(struct lcd_regs));
	/* bit[17:8]: VCLK = HCLK / [(CLKVAL+1) x 2], LCD手册P14
	 *            10MHz(100ns) = 100MHz / [(CLKVAL+1) x 2]
	 *            CLKVAL = 4
	 * bit[6:5]: 0b11, TFT LCD
	 * bit[4:1]: 0b1100, 16 bpp for TFT
	 * bit[0]  : 0 = Disable the video output and the LCD control signal.
	 */
	lcd_regs->lcdcon1  = (4<<8) | (3<<5) | (0x0c<<1);


#if 1
	/* 垂直方向的时间参数
	 * 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 T0-T2-T1=4
	 *             VBPD=3
	 * 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T2-T5=322-320=2, 所以VFPD=2-1=1
	 * bit[5:0]  : VSPW, VSYNC信号的脉冲宽度, LCD手册T1=1, 所以VSPW=1-1=0
	 */
	lcd_regs->lcdcon2  = (3<<24) | (319<<14) | (1<<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 T6-T7-T8=17
	 *             HBPD=16
	 * 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T8-T11=251-240=11, 所以HFPD=11-1=10
	 */
	lcd_regs->lcdcon3 = (16<<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T7=5, 所以HSPW=5-1=4
	 */	
	lcd_regs->lcdcon4 = 4;

#else
lcd_regs->lcdcon2 =	S3C2410_LCDCON2_VBPD(5) | \
		S3C2410_LCDCON2_LINEVAL(319) | \
		S3C2410_LCDCON2_VFPD(3) | \
		S3C2410_LCDCON2_VSPW(1);

lcd_regs->lcdcon3 =	S3C2410_LCDCON3_HBPD(10) | \
		S3C2410_LCDCON3_HOZVAL(239) | \
		S3C2410_LCDCON3_HFPD(1);

lcd_regs->lcdcon4 =	S3C2410_LCDCON4_MVAL(13) | \
		S3C2410_LCDCON4_HSPW(0);

#endif
	/* 信号的极性 
	 * bit[11]: 1=565 format
	 * 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
	 * bit[1] : 0 = BSWP 高低位反转下  方便操作
	 * bit[0] : 1 = HWSWP 2440手册P413
	 */
	lcd_regs->lcdcon5 = (1<<11) | (0<<10) | (1<<9) | (1<<8) | (1<<0);

3.3 分配显存(framebuffer), 并把地址告诉LCD控制器
参考内核分配显存
在这里插入图片描述

	s3c_lcd->screen_base = dma_alloc_writecombine(NULL, s3c_lcd->fix.smem_len, 	&s3c_lcd->fix.smem_start, GFP_KERNEL);
	/*把显存地址告诉LCD控制器*/
	/*最低1位和最高两位都不要*/
	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  = (480*16/16);  /* 一行的长度(单位: 2字节) */	
		/* 启动LCD */
	lcd_regs->lcdcon1 |= (1<<0); /* 使能LCD控制器 */
	lcd_regs->lcdcon5 |= (1<<3); /* 使能LCD本身 */
	*gpbdat |= 1;     /* 输出高电平, 使能背光 */

4. 注册

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

5.退出注销

static void lcd_exit(void)
{
	unregister_framebuffer(s3c_lcd);
	lcd_regs->lcdcon1 &= ~(1<<0); /* 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);
}

6.注册

module_init(lcd_init);
module_exit(lcd_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

7.调色板的补充

在这里插入图片描述
参考内核atmel_lcdfb.c

/* from pxafb.c */
static inline unsigned int chan_to_field(unsigned int chan, struct fb_bitfield *bf)
{
	chan &= 0xffff;//保留低16位
	chan >>= 16 - bf->length;//右移位数，保留16-位数
	return chan << bf->offset;//把16-位数 左移 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;

}

8.测试：

1.在/work/system/linux-2.6.22.6 下 make menuconfig 去掉原来的驱动程序
-> Device Drivers
-> Graphics support
S3C2410 LCD framebuffer support

2.在/work/system/linux-2.6.22.6 make uImage
在/work/system/linux-2.6.22.6 make modules

3.使用新的uImage启动开发板:
装载三个驱动

在这里插入图片描述

4.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 // 所有内容扔给显存所以花屏
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

飞猪飞飞

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