嵌入式linux驱动-LCD液晶屏驱动

LCD简介

一些性能参数

• 分辨率
  由一个一个的像素点组成，常有720P，
  1080P（ 1920 * 1080 ），
  2K（ 2560 * 1440 ），
  4K（ 3840 * 2160 ）。
  以下就是1080P，X=1920，Y=1080。
  

• 像素格式
  一个像素点就相当于一个 RGB 小灯，通过控制 R、 G、 B 这三种颜色的亮度就可以显示出各种各样的色彩。
  RGB888：8bit3=24bit
  ARGB8888：8bit4=32bit。（另外加了Alpha(透明)通道）

• LCD 屏幕接口
  显示器上常见的 VGA、 HDMI、 DP 等，然而板子只支持RGB接口。
  RGB接口：
  
  
  两种模式
  DE 模式：R[7:0]、G[7:0]、B[7:0]、DE、VSYNC、PCLK 。
  HV 模式：R[7:0]、G[7:0]、B[7:0]、HSYNC、VSYNC、PCLK 。

• LCD 时间参数
  HBP： HSYNC信号结束—>新的一行开始
  HFP：一行结束—>HSYNC信号产生
  VBP： VSYNC信号结束—>新的一帧图像开始
  VFP：一帧图像结束—>VSYNC信号产生

为啥会有一圈黑边儿呢？

HBP、 HFP、 VBP 和 VFP 导致了黑边。
因为 RGB LCD屏幕内部是有一个 IC 的，发送一行或者一帧数据给 IC， IC 是需要反应时间的。

• RGB LCD 屏幕时序

行显示时序：

帧显示时序图：

ATK-4342型号参数：(4.3 寸， 480*272)

• 像素时钟
  像素时钟就是 RGB LCD 的时钟信号。

• 显存
  其本质就是显卡，但是RGB LCD 内部是没有内存的，所以就需要DDR3 中分出一段内存作为 RGB LCD 屏幕的显存。

eLCDIF 接口

eLCDIF 是 I.MX6U 自带的液晶屏幕接口，用于连接 RGB LCD 接口的屏幕， eLCDIF 接口特性如下：
①、支持 RGB LCD 的 DE 模式。
②、支持 VSYNC 模式以实现高速数据传输。
③、支持 ITU-R BT.656 格式的 4:2:2 的 YCbCr 数字视频，并且将其转换为模拟 TV 信号。
④、支持 8/16/18/24/32 位 LCD。

eLCDIF 支持三种接口： **MPU 接口、 VSYNC 接口和 DOTCLK 接口。**原子教程使用的是DOTCLK 接口。

配置寄存器步骤如下：

• 初始化 LCD 所使用的 IO
• 设置 LCD 的像素时钟
• 配置 eLCDIF 接口（eLCDIF接口控制器的各种寄存器）
• 编写 API 函数

所有都配置完成，在DDR中为LCD分了一块儿内存作为显存，直接操作这块儿内存就可以驱动LCD啦！！！

linux下的LCD驱动

Framebuffer 设备

裸机—可以随意的分配显存
Linux 系统—内存的管理很严格，显存是需要申请的。

那么，该如何管理这个LCD设备呢？

fb机制：Framebuffer（帧缓冲），将系统中所有跟显示有关的硬件以及软件集合起来，虚拟出一个 fb 设备。

会生成一个名为/dev/fbX(X=0~n)的设备，应用程序通过访问/dev/fbX 这个设备就可以访问 LCD。

LCD 驱动介绍

linux内核中已经写好了关于Framebuffer的LCD驱动，我们主要是修改设备树。

关于Framebuffer的LCD驱动
fb_info结构体：包含了 Framebuffer 设备的完整属性和操作集合，定义在include/linux/fb.h

mxsfb_probe 函数主要内容

• 申请 fb_info。
• 初始化 fb_info 结构体中的各个成员变量。
• 初始化 eLCDIF 控制器。
• 使用 register_framebuffer 函数向 Linux 内核注册初始化好的 fb_info。

LCD 驱动程序

主要就是修改设备树。

LCD 屏幕 IO 配置

//RGB LCD 的 24 根数据线配置项
pinctrl_lcdif_dat: lcdifdatgrp {
	fsl,pins = <
		MX6UL_PAD_LCD_DATA00__LCDIF_DATA00 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_DATA01__LCDIF_DATA01 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_DATA02__LCDIF_DATA02 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_DATA03__LCDIF_DATA03 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_DATA04__LCDIF_DATA04 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_DATA05__LCDIF_DATA05 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_DATA06__LCDIF_DATA06 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_DATA07__LCDIF_DATA07 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_DATA08__LCDIF_DATA08 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_DATA09__LCDIF_DATA09 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_DATA10__LCDIF_DATA10 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_DATA11__LCDIF_DATA11 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_DATA12__LCDIF_DATA12 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_DATA13__LCDIF_DATA13 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_DATA14__LCDIF_DATA14 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_DATA15__LCDIF_DATA15 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_DATA16__LCDIF_DATA16 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_DATA17__LCDIF_DATA17 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_DATA18__LCDIF_DATA18 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_DATA19__LCDIF_DATA19 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_DATA20__LCDIF_DATA20 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_DATA21__LCDIF_DATA21 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_DATA22__LCDIF_DATA22 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_DATA23__LCDIF_DATA23 0x79
	>;
};
//RGB LCD 的 4 根控制线配置项，包括 CLK、ENABLE、 VSYNC 和 HSYNC。
pinctrl_lcdif_ctrl: lcdifctrlgrp {
	fsl,pins = <
		MX6UL_PAD_LCD_CLK__LCDIF_CLK 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_ENABLE__LCDIF_ENABLE 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_HSYNC__LCDIF_HSYNC 0x79
		MX6UL_PAD_LCD_VSYNC__LCDIF_VSYNC 0x79
	>;
}
//LCD 背光 PWM 引脚配置项
pinctrl_pwm1: pwm1grp {
	fsl,pins = <
		MX6UL_PAD_GPIO1_IO08__PWM1_OUT 0x110b0
	>;
};

LCD 屏幕参数节点信息修改

&lcdif {
	pinctrl-names = "default";
	pinctrl-0 = <&pinctrl_lcdif_dat /* 使用到的 IO */
				&pinctrl_lcdif_ctrl
				//&pinctrl_lcdif_reset	//原子板子没用到
				>;
	display = <&display0>;
	status = "okay";
	
	display0: display { /* LCD 属性信息 */
		bits-per-pixel = <24>; /* 一个像素占用几个 bit */
		bus-width = <24>; /* 总线宽度 */
		
		display-timings {
			native-mode = <&timing0>; /* 时序信息 */
			timing0: timing0 {
				clock-frequency = <51200000>; /* LCD 像素时钟，单位 Hz */
				hactive = <480>; /* LCD X 轴像素个数 */
				vactive = <272>; /* LCD Y 轴像素个数 */
				hfront-porch = <8>; /* LCD hfp 参数 */
				hback-porch = <4>; /* LCD hbp 参数 */
				hsync-len = <41>; /* LCD hspw 参数 */
				vback-porch = <2>; /* LCD vbp 参数 */
				vfront-porch = <4>; /* LCD vfp 参数 */
				vsync-len = <10>; /* LCD vspw 参数 */
				hsync-active = <0>; /* hsync 数据线极性 */
				vsync-active = <0>; /* vsync 数据线极性 */
				de-active = <1>; /* de 数据线极性 */
				pixelclk-active = <0>; /* clk 数据线先极性 */
			};
		};
	};
};

LCD 屏幕背光节点信息

背光控制 IO 连接到了 I.MX6U 的 GPIO1_IO08 引脚。

• GPIO1_IO08 引脚配置imx6ull-alientek-emmc.dts

pinctrl_pwm1: pwm1grp {
	fsl,pins = <
		MX6UL_PAD_GPIO1_IO08__PWM1_OUT 0x110b0
	>;
};
...
&pwm1 {
	pinctrl-names = "default";
	pinctrl-0 = <&pinctrl_pwm1>;
	status = "okay";
};

• backlight 节点，将 LCD 背光和 PWM1_OUT连接起来。

backlight {
	compatible = "pwm-backlight";
	pwms = <&pwm1 0 5000000>;	//设置背光使用 pwm1， PWM 频率为 5KHz。
	brightness-levels = <0 4 8 16 32 64 128 255>;	//设置背 8 级背光(0~7)，分别为 0、 4、 8、 16、 32、 64、 128、 255，
	//对应占空比为0%、 1.57%、 3.13%、 6.27%、 12.55%、 25.1%、 50.19%、 100%，
	//如果嫌少的话可以自行添加一些其他的背光等级值。
	
	default-brightness-level = <6>;	//设置默认背光等级为 6
	status = "okay";
};

设置 LCD 作为终端控制台

1、设置 uboot 中的 bootargs

setenv bootargs 
'console=tty1 	//设置 LCD 屏幕为控制台
console=ttymxc0,115200 	//设置串口也作为控制台
root=/dev/nfs rw 
nfsroot=192.168.1.250:/home/zxy/linux/nfs/rootfs
ip=192.168.1.251:192.168.1.250:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off'

2、修改/etc/inittab 文件

开发板/etc/inittab 文件中加入一行

tty1::askfirst:-/bin/sh

重启以后会显示下面一行语句，按下回车键使能当前终端，之前KEY 按键注册为回车键：

Please press Enter to activate this console.

背光调节
进入目录/sys/devices/platform/backlight/backlight/backlight

echo 7 > brightness	//设置屏幕亮度等级为 7