LCD驱动程序——代码编写(二)

在编写代码之前我们先来看一看原理图

 
 
 
 
引脚说明:
VCLK:发出lcd时钟信号,每来一个时钟,就会在屏幕上显示一个像素      ——GPC1  :配置为lcd引脚
VLINE:发出lcd行扫描信号                                                                             ——GPC2    :配置为lcd引脚
VFRAME:发出lcd桢扫描信号                                                                        ——GPC3    :配置为lcd引脚
VM:VDEN,有效时才会在屏幕上显示象素                                                   ——GPC4    :配置为lcd引脚
LCD_PWREN:发出lcd面板电源使能控制信号                                             ——GPG4    :配置为lcd引脚
KEYBOARD:背光电路引脚                                                                            ——GPB0    :配置为输出引脚
VD[3]——VD[7]    : lcd数据总线                                                                       ——GPC11:GPC15    :配置为lcd引脚
VD[10]——VD[15] : lcd数据总线                                                                      ——GPD2:GPD7    :配置为lcd引脚
VD[19]——VD[23] :lcd数据总线                                                                     ——GPD11:GPD15    :配置为lcd引脚

各信号的含义
VSYNC:帧同步信号
每发出一个脉冲,表示新的一屏图像数据开始传送。
HSYNC:行同步信号
每发出一个脉冲,表示新的一行图像数据开始传送。
VCLK:像素时钟信号
每发出一个脉冲,表示新的一个点图像数据开始传送。
LEND:行结束信号
VBPD:表示在一帧图像开始时,帧同步信号以后的无效的行数,对应驱动中的upper_margin;
VFBD:表示在一帧图像结束后,帧同步信号以前的无效的行数,对应驱动中的lower_margin;
VSPW:表示垂直同步脉冲的宽度;
HBPD:表示从水平同步信号开始到一行的有效数据开始之间的vclk的个数,对应驱动中的left_margin;
HFPD:表示一行的有效数据结束到下一个水平同步信号开始之间的vclk的个数,对应驱动中的right_margin;
HSPW:表示水平同步信号的宽度;

原理简述
lcd屏可以看作是由许多象素构成的,比如240*320就是由240*320个象素构成的,每个象素由RGB三色调和,每种颜色又由多个位组成。比如我们的开发板上的lcd,有320*240个象素,每个象素由RGB三色调和,RGB三色位数分别为:565。
s3c2440内集成了lcd控制器,lcd控制器外接lcd,每来一个VLCK,就会从左到右在lcd屏幕上显示一个象素的颜色,而这一个个象素的颜色就存放在显存里,在嵌入式领域,一般不会佩戴专门的显存,而是从内存SDRAM中划分出一部分充当显存。 VLINE引脚每发出一个行同步信号HSYNC 就表示一行的数据发送完成,就会换行,从上一行的最右边跳到下一行的最左边。 VFRAME引脚每发出一个帧同步信号VSYNC就表示一帧的数据发送完,这时就会跳到屏幕起始位置,开始下一帧数据的发送。

接下来我们开始真正来编写代码:
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

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, //设置调色板,见注释3
.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 */
/* 这个函数听巧妙的,可以分析一下 */
static inline unsigned int chan_to_field(unsigned int chan, struct fb_bitfield *bf)
{
chan &= 0xffff;
chan >>= 16 - bf->length;
return chan << bf->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最终是16位象素*/
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 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 = 240*320*16/8;  //显存的长度=分辨率*每象素字节数
s3c_lcd->fix.type     = FB_TYPE_PACKED_PIXELS;/* Packed Pixels */
s3c_lcd->fix.visual   = FB_VISUAL_TRUECOLOR;  /* TFT为真彩色,所以要设置成这个 */
s3c_lcd->fix.line_length = 240*2; //每行的长度,以字节为单位
/* 2.2 设置可变的参数 */
s3c_lcd->var.xres           = 240; //x方向分辨率
s3c_lcd->var.yres           = 320; //y方向分辨率
s3c_lcd->var.xres_virtual   = 240; //x方向虚拟分辨率,参考注释1
s3c_lcd->var.yres_virtual   = 320; //y方向虚拟分辨率
s3c_lcd->var.bits_per_pixel = 16; //每个象素使用多少位

/* RGB:565 */
s3c_lcd->var.red.offset     = 11; //红色偏移值为11
s3c_lcd->var.red.length     = 5; //红色位长为5
s3c_lcd->var.green.offset   = 5; //绿色偏移值为5
s3c_lcd->var.green.length   = 6; //绿色位长为6

s3c_lcd->var.blue.offset    = 0; //蓝色偏移值为0
s3c_lcd->var.blue.length    = 5; //蓝色位长为5

s3c_lcd->var.activate       = FB_ACTIVATE_NOW;//使设置的值立即生效
/* 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; //存放调色板所调颜色的数组
//s3c_lcd->screen_base  = ;  /*  显存的虚拟地址,这个在后面设置的 */  
s3c_lcd->screen_size   = 240*324*16/8; //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);
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,关闭背光*/

*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 */
lcd_regs = ioremap(0x4D000000, sizeof(struct lcd_regs)); //映射各lcd控制寄存器,这种映射方法要学会

/* bit[17:8]: VCLK = HCLK / [(CLKVAL+1) x 2], 
 *            10MHz(100ns) = 100MHz / [(CLKVAL+1) x 2]
 *            CLKVAL = 4
 * bit[6:5]: 0b11, TFT LCD
 * bit[4:1]: 0b1100, 16 bpp for TFT,表示每个象素用多少位来表示
 * 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
 * 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 */
        /* s3c_lcd->screen_base:显存基址,是虚拟地址
         *s3c_lcd->fix.smem_len:显存长度
         *s3c_lcd->fix.smem_start:显存起始地址,是物理地址
         */
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); //存放起始地址
lcd_regs->lcdsaddr2  = ((s3c_lcd->fix.smem_start + s3c_lcd->fix.smem_len) >> 1) & 0x1fffff; //存放结束地址
lcd_regs->lcdsaddr3  = (240*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 */
register_framebuffer(s3c_lcd);
return 0;
}

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);
}

module_init(lcd_init);
module_exit(lcd_exit); 
MODULE_LICENSE("GPL");

测试:
(1). make menuconfig去掉原来的驱动程序
-> Device Drivers
  -> Graphics support
S3C2410 LCD framebuffer support

(2). make uImage
   make modules 
(3). 使用新的uImage启动开发板:
nfs 30000000 192.168.183.128:/home/share/uImage  :将uImage下载到内存0x30000000处
bootm 30000000                                                           :从0x30000000处启动

(4)装载驱动:前三个是make modules生成的,在driver/video目录下,装载他们是因为lcd.ko要依赖于他们
insmod cfbcopyarea.ko 
insmod cfbfillrect.ko 
insmod cfbimgblt.ko 
insmod lcd.ko
(5)echo hello > /dev/tty1  :将hello回显在tty1上,可以在LCD上看见hello,因为tty1代表着标准输入输出设备
     cat lcd.ko > /dev/fb0    :将lcd.ko写入显存fb0里面,这是就会显示花屏,因为lcd.ko数据是未知的

(6)5. 修改 /etc/inittab
    加入:tty1::askfirst:-/bin/sh   //启动tty1,输入是键盘,输出是屏幕

(7)用新内核重启开发板
insmod cfbcopyarea.ko 
insmod cfbfillrect.ko 
insmod cfbimgblt.ko 
insmod lcd.ko
insmod buttons.ko
这时按下enter键就可以激活控制台,按下l,按下s都会显示在屏幕上,然后按下enter,会执行ls命令,结果显示在屏幕上面。
注释1:
其实实际的分辨率是已经设置死了的,我们之所以可以在电脑上面调节分辨率,其实改变的是虚拟分辨率
注释2:关于注释2是我自己分析的,配置有问题,正在改正中,希望知道的朋友可以帮我一下,在此谢过了!
我们根据时序图来设置lcdcon2和lcdcon3
这里是从s3c2440芯片手册里截下来的时序图:

 
这里是lcd芯片手册上的截图:
 
LCD驱动程序——代码编写(二) - 航天 - 航天的博客
 

我们要做的就是通过设置lcd控制寄存器来使s3c2440芯片手册上的时序图与lcd芯片手册上的时序图相吻合。
我们比较两个时序图,可以发现下面的对应关系:
tvb——VBPD+1:tvb=15,VSPD=14
tvf ——VFPD+1:tvf =12,VFPD=11
tvp——VSPW+1:tvp=3,VSPW=2
tvd——LINEVAL+1:tvd=240,LINEVAL=239
所以对lcdcon2作如下设置:lcd_regs->lcdcon2=(14<<24)|(239<<14)|(11<<6)|(2<<0);

thb——HBPD+1:thb=38,HBPD=37
thf ——HFPD+1:thf =20,HFPD=19
thp——HSPW+1:thp=30,HSPW=29
thd——HOZVAL+1:thd=320,HOZVAL=319
所以对lcdcon3作如下设置:lcd_regs->lcdcon3=(37<<19)|(319<<8)|(19<<0);
所以对lcdcon4作如下设置:lcd_regs->lcdcon4=(29<<0);

注释3:为什么需要调色板呢?
我们知道象素是从显存里取出,然后传给lcd的。我们的lcd是16bbp的(即每个象素用16字节),如果我们在显存里用两个字节表示一个象素,那么这个象素可以直接取出传给lcd。但是我们可能想要节省内存空间,在显存里只给了每个象素一个字节,这时的象素取出来就不能直接给lcd了,这时就需要调色板。所谓调色板就相当于一个数组,每一项都代表一个16位的象素(当然根据具体的lcd不同,可以自己配置调色板),可以根据从显存中取出的数据来选择数组中的一项,这个16位象素就可以传给lcd了。

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