Part19:LCD驱动程序

Part19:LCD驱动程序

          • 0 编程步骤
          • 1 代码实现
          • 2 测试与结果
          • 3 总结

0 编程步骤
参考 s3c2410fb.c(linux2.6.22.6内核),可确定编程步骤:
1)分配一个 fb_info 结构体 (note: 一个fb_info结构体对应一个LCD设备)
2)设置 fb_info 结构体 (主要设置一些LCD的固定参数和可变参数,以及硬件操作函数)
3)注册:register_framebuffer()
4)  硬件相关操作(这部分需结合s3c2440手册和LCD手册)

下面代码实现按这四步走....
1 代码实现
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
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#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,
 	.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 */
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  = 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 = 480*272*16/8;
 	s3c_lcd->fix.type     = FB_TYPE_PACKED_PIXELS;
 	s3c_lcd->fix.visual   = FB_VISUAL_TRUECOLOR; /* TFT */
 	s3c_lcd->fix.line_length = 480*2;
 	/* 2.2 设置可变的参数 */
 	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;
 	s3c_lcd->var.red.length     = 5;
 	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;
 	/* 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;
 	//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 */
 	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 */
 	*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));
 	/* 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);

 	/* 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  = (1<<24) | (271<<14) | (1<<6) | (9);
 	/* 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 = (1<<19) | (479<<8) | (1);
 	/* 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 = 40;

 	/* 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 = 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);
 	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) */ 
 	//s3c_lcd->fix.smem_start = xxx;  /* 显存的物理地址 */
 	/* 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");

Makefile文件

KERN_DIR = /work/system/linux-2.6.22.6
all:
	make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules 
clean:
	make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
	rm -rf modules.order
obj-m += lcd.o
说明:代码出自韦老师第二期教程(有注释),而代码集合里是本人写的,并没有注释,但已测试验证成功
2 测试与结果
测试步骤如下:
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    // 为了得到 cfbcopyarea.ko cfbfillrect.ko  cfbimgblt.ko
 cd  drivers/video
 cp   cfbcopyarea.ko cfbfillrect.ko  cfbimgblt.ko   <根文件系统>

3. 使用新的uImage启动开发板:
nfs 30000000 192.168.1.101:/work/nfs_root/uImage_nolcd //下载uImage_nolcd到0x3000,0000
注意:如果传输或最后校验失败,重试即可

再从0x3000,0000启动
bootm  30000000

4. 按序插入模块
insmod cfbcopyarea.ko 
insmod cfbfillrect.ko 
insmod cfbimgblt.ko 
insmod lcd.ko

5.测试
echo hello > /dev/tty1  // 可以在LCD上看见hello
cat lcd.ko > /dev/fb0   // 花屏

测试结果如下

Part19:LCD驱动程序_第1张图片
Part19:LCD驱动程序_第2张图片

3 总结
lcd 驱动程序框架和之前led/按键驱动框架一样,不同在于 入口函数的初始化。
在 LCD 驱动程序中, fb_info 结构体里的 fops 指向的结构体,如下
static struct fb_ops s3c_lcdfb_ops = {
	.owner  = THIS_MODULE,
 	.fb_setcolreg = s3c_lcdfb_setcolreg,
 	.fb_fillrect = cfb_fillrect,
	.fb_copyarea = cfb_copyarea,
	.fb_imageblit = cfb_imageblit,
};
这些结构体成员指向的就是LCD驱动相关的硬件操作函s'yh数'n,这里使用了内核提供的三个函数
cfb_fillrect : 画矩形
cfb_copyare: 复制缓存区数据到指定区域
cfb_imageblit :在帧缓冲区显示一个图片
因此,需要编译出对应的模块,并在insmod lcd.ko 前 加载这三个模块
而s3c_lcdfb_setcolreg 函数是设置调色板,不设置也可以
实际,这些lcd驱动相关的硬件函数由驱动开发人员完成,当然我们也可以自定义,比较麻烦而已。

总结来说,LCD驱动的套路很明显,就是前文四步骤
1)申请一个 fb_info 结构体,它代表一个LCD设备
2)设置 fb_info 结构体,包括LCD的分辨率、显存位置和大小、硬件相关函数等
3)注册LCD设备:register_framebuffer
4)  硬件相关操作,包括配置GPIO、设置时序、framebuffer基址等等,这些要结合手册
注意:最后记得释放,逆序释放

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