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

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#include

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#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：

 

 

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。