韦东山 IMX6ULL和正点原子_「正点原子Linux连载」第五十九章Linux LCD驱动实验

1)实验平台:正点原子Linux开发板
2)摘自《正点原子I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南
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韦东山 IMX6ULL和正点原子_「正点原子Linux连载」第五十九章Linux LCD驱动实验_第1张图片

第五十九章Linux LCD驱动实验

LCD是很常用的一个外设,在裸机篇中我们讲解了如何编写LCD裸机驱动,在Linux下LCD的使用更加广泛,在搭配QT这样的GUI库下可以制作出非常精美的UI界面。本章我们就来学习一下如何在Linux下驱动LCD屏幕。

59.1 Linux下LCD驱动简析

59.1.1 Framebuffer设备

先来回顾一下裸机的时候LCD驱动是怎么编写的,裸机LCD驱动编写流程如下:

①、初始化I.MX6U的eLCDIF控制器,重点是LCD屏幕宽(width)、高(height)、hspw、hbp、hfp、vspw、vbp和vfp等信息。

②、初始化LCD像素时钟。

③、设置RGBLCD显存。

④、应用程序直接通过操作显存来操作LCD,实现在LCD上显示字符、图片等信息。

在Linux中应用程序最终也是通过操作RGB LCD的显存来实现在LCD上显示字符、图片等信息。在裸机中我们可以随意的分配显存,但是在Linux系统中内存的管理很严格,显存是不需要申请的,不是你想用就能用的。而且因为虚拟内存的存在,驱动程序设置的显存和应用程序访问的显存要是同一片物理内存。

为了解决上述问题,Framebuffer诞生了,Framebuffer翻译过来就是帧缓冲,简称fb,因此大家在以后的Linux学习中见到"Framebuffer"或者"fb"的话第一反应应该想到RGBLCD或者显示设备。fb是一种机制,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,当我们编写好LCD驱动以后会生成一个名为/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。NXP官方的Linux内核默认已经开启了LCD驱动,因此我们是可以看到/dev/fb0这样一个设备,如图59.1.1.1所示:

c86c8a9223c32c04d135f1f37a38198c.png

图59.1.1.1 /dev/fb0设备文件

图59.1.1.1中的/dev/fb0就是LCD对应的设备文件,/dev/fb0是个字符设备,因此肯定有file_operations操作集,fb的file_operations操作集定义在drivers/video/fbdev/core/fbmem.c文件中,如下所示:

示例代码59.1.1.1 fb设备的操作集

1495staticconststruct file_operations fb_fops ={

1496.owner = THIS_MODULE,

1497.read = fb_read,

1498.write = fb_write,

1499.unlocked_ioctl = fb_ioctl,

1500 #ifdef CONFIG_COMPAT

1501.compat_ioctl = fb_compat_ioctl,

1502 #endif

1503.mmap = fb_mmap,

1504.open = fb_open,

1505.release = fb_release,

1506 #ifdef HAVE_ARCH_FB_UNMAPPED_AREA

1507.get_unmapped_area = get_fb_unmapped_area,

1508 #endif

1509 #ifdef CONFIG_FB_DEFERRED_IO

1510.fsync = fb_deferred_io_fsync,

1511 #endif

1512.llseek = default_llseek,

1513};

关于fb的详细处理过程就不去深究了,本章我们的重点是驱动起来ALPHA开发板上的LCD。

59.1.2LCD驱动简析

LCD裸机例程主要分两部分:

①、获取LCD的屏幕参数。

②、根据屏幕参数信息来初始化eLCDIF接口控制器。

不同分辨率的LCD屏幕其eLCDIF控制器驱动代码都是一样的,只需要修改好对应的屏幕参数即可。屏幕参数信息属于屏幕设备信息内容,这些肯定是要放到设备树中的,因此我们本章实验的主要工作就是修改设备树,NXP官方的设备树已经添加了LCD设备节点,只是此节点的LCD屏幕信息是针对NXP官方EVK开发板所使用的4.3寸480*272编写的,我们需要将其改为我们所使用的屏幕参数。

我们简单看一下NXP官方编写的Linux下的LCD驱动,打开imx6ull.dtsi,然后找到lcdif节点内容,如下所示:

示例代码59.1.2.1 imx6ull.dtsi文件中lcdif节点内容

1 lcdif: lcdif@021c8000 {

2 compatible ="fsl,imx6ul-lcdif","fsl,imx28-lcdif";

3 reg =<0x021c80000x4000>;

4 interrupts =<GIC_SPI 5 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;

5 clocks =clks IMX6UL_CLK_LCDIF_PIX>,

6clks IMX6UL_CLK_LCDIF_APB>,

7clks IMX6UL_CLK_DUMMY>;

8 clock-names ="pix","axi","disp_axi";

9 status ="disabled";

10};

示例代码59.1.2.1中的lcdif节点信息是所有使用I.MX6ULL芯片的板子所共有的,并不是完整的lcdif节点信息。像屏幕参数这些需要根据不同的硬件平台去添加,比如imx6ull-alientek-emmc.dts文件中会想lcdif节点添加其他的属性信息。从示例代码59.1.2.1可以看出lcdif节点的compatible属性值为"fsl,imx6ul-lcdif"和"fsl,imx28-lcdi",因此在Linux源码中搜索这两个字符串即可找到I.MX6ULL的LCD驱动文件,这个文件为drivers/video/fbdev/mxsfb.c,mxsfb.c就是I.MX6ULL的LCD驱动文件,在此文件中找到如下内容:

示例代码59.1.2.2 platform下的LCD驱动

1362staticconststruct of_device_id mxsfb_dt_ids[]={

1363{.compatible ="fsl,imx23-lcdif",.data =&mxsfb_devtype[0],},

1364{.compatible ="fsl,imx28-lcdif",.data =&mxsfb_devtype[1],},

1365{/* sentinel */}

1366};

......

1625staticstruct platform_driver mxsfb_driver ={

1626.probe = mxsfb_probe,

1627.remove = mxsfb_remove,

1628.shutdown = mxsfb_shutdown,

1629.id_table = mxsfb_devtype,

1630.driver ={

1631.name = DRIVER_NAME,

1632.of_match_table = mxsfb_dt_ids,

1633.pm =&mxsfb_pm_ops,

1634},

1635};

1636

1637 module_platform_driver(mxsfb_driver);

从示例代码59.1.2.2可以看出,这是一个标准的platform驱动,当驱动和设备匹配以后mxsfb_probe函数就会执行。在看mxsfb_probe函数之前我们先简单了解一下Linux下Framebuffer驱动的编写流程,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,内容如下(省略掉条件编译):

示例代码59.1.2.3 fb_info结构体

448struct fb_info {

449 atomic_t count;

450int node;

451int flags;

452struct mutex lock; /* 互斥锁 */

453struct mutex mm_lock; /* 互斥锁,用于fb_mmap和smem_*域*/

454struct fb_var_screeninfo var; /* 当前可变参数 */

455struct fb_fix_screeninfo fix; /* 当前固定参数 */

456struct fb_monspecs monspecs; /* 当前显示器特性 */

457struct work_struct queue; /* 帧缓冲事件队列 */

458struct fb_pixmap pixmap; /* 图像硬件映射 */

459struct fb_pixmap sprite; /* 光标硬件映射 */

460struct fb_cmap cmap; /* 当前调色板 */

461struct list_head modelist; /* 当前模式列表 */

462struct fb_videomode *mode; /* 当前视频模式 */

463

464 #ifdef CONFIG_FB_BACKLIGHT /* 如果LCD支持背光的话 */

465/* assigned backlight device */

466/* set before framebuffer registration,

467 remove after unregister */

468struct backlight_device *bl_dev; /* 背光设备 */

469

470/* Backlight level curve */

471struct mutex bl_curve_mutex;

472 u8 bl_curve[FB_BACKLIGHT_LEVELS];

473 #endif

......

479struct fb_ops *fbops; /* 帧缓冲操作函数集 */

480struct device *device; /* 父设备 */

481struct device *dev; /* 当前fb设备 */

482int class_flag; /* 私有sysfs标志 */

......

486char __iomem *screen_base; /* 虚拟内存基地址(屏幕显存) */

487unsignedlong screen_size; /* 虚拟内存大小(屏幕显存大小) */

488void*pseudo_palette; /* 伪16位调色板 */

......

507};

fb_info结构体的成员变量很多,我们重点关注var、fix、fbops、screen_base、screen_size和pseudo_palette。mxsfb_probe函数的主要工作内容为:

①、申请fb_info。

②、初始化fb_info结构体中的各个成员变量。

③、初始化eLCDIF控制器。

④、使用register_framebuffer函数向Linux内核注册初始化好的fb_info。register_framebuffer函数原型如下:

intregister_framebuffer(struct fb_info *fb_info)

函数参数和返回值含义如下:

fb_info:需要上报的fb_info。

返回值:0,成功;负值,失败。

接下来我们简单看一下mxsfb_probe函数,函数内容如下(有缩减):

示例代码59.1.2.4 mxsfb_probe函数

1369staticint mxsfb_probe(struct platform_device *pdev)

1370{

1371conststruct of_device_id *of_id =

1372 of_match_device(mxsfb_dt_ids,&pdev->dev);

1373struct resource *res;

1374struct mxsfb_info *host;

1375struct fb_info *fb_info;

1376struct pinctrl *pinctrl;

1377int irq = platform_get_irq(pdev,0);

1378int gpio, ret;

1379

......

1394

1395 res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM,0);

1396if(!res){

1397 dev_err(&pdev->dev,"Cannot get memory IO resource");

1398return-ENODEV;

1399}

1400

1401 host = devm_kzalloc(&pdev->dev,sizeof(struct mxsfb_info),

GFP_KERNEL);

1402if(!host){

1403 dev_err(&pdev->dev,"Failed to allocate IO resource");

1404return-ENOMEM;

1405}

1406

1407 fb_info = framebuffer_alloc(sizeof(struct fb_info),&pdev->dev);

1408if(!fb_info){

1409 dev_err(&pdev->dev,"Failed to allocate fbdev");

1410 devm_kfree(&pdev->dev, host);

1411return-ENOMEM;

1412}

1413 host->fb_info = fb_info;

1414 fb_info->par = host;

1415

1416 ret = devm_request_irq(&pdev->dev, irq, mxsfb_irq_handler,0,

1417 dev_name(&pdev->dev), host);

1418if(ret){

1419 dev_err(&pdev->dev,"request_irq (%d) failed with

1420error %d",irq, ret);

1421 ret =-ENODEV;

1422goto fb_release;

1423}

1424

1425 host->base = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res);

1426if(IS_ERR(host->base)){

1427 dev_err(&pdev->dev,"ioremap failed");

1428 ret = PTR_ERR(host->base);

1429goto fb_release;

1430}

......

1461

1462 fb_info->pseudo_palette = devm_kzalloc(&pdev->dev,sizeof(u32)*

146316, GFP_KERNEL);

1464if(!fb_info->pseudo_palette){

1465 ret =-ENOMEM;

1466goto fb_release;

1467}

1468

1469 INIT_LIST_HEAD(&fb_info->modelist);

1470

1471 pm_runtime_enable(&host->pdev->dev);

1472

1473 ret = mxsfb_init_fbinfo(host);

1474if(ret !=0)

1475goto fb_pm_runtime_disable;

1476

1477 mxsfb_dispdrv_init(pdev, fb_info);

1478

1479if(!host->dispdrv){

1480 pinctrl = devm_pinctrl_get_select_default(&pdev->dev);

1481if(IS_ERR(pinctrl)){

1482 ret = PTR_ERR(pinctrl);

1483goto fb_pm_runtime_disable;

1484}

1485}

1486

1487if(!host->enabled){

1488 writel(0, host->base + LCDC_CTRL);

1489 mxsfb_set_par(fb_info);

1490 mxsfb_enable_controller(fb_info);

1491 pm_runtime_get_sync(&host->pdev->dev);

1492}

1493

1494 ret = register_framebuffer(fb_info);

1495if(ret !=0){

1496 dev_err(&pdev->dev,"Failed to register framebuffer");

1497goto fb_destroy;

1498}

......

1525return ret;

1526}

第1374行,host结构体指针变量,表示I.MX6ULL的LCD的主控接口,mxsfb_info结构体是NXP定义的针对I.MX系列SOC的Framebuffer设备结构体。也就是我们前面一直说的设备结构体,此结构体包含了I.MX系列SOC的Framebuffer设备详细信息,比如时钟、eLCDIF控制器寄存器基地址、fb_info等。

第1395行,从设备树中获取eLCDIF接口控制器的寄存器首地址,设备树中lcdif节点已经设置了eLCDIF寄存器首地址为0X021C8000,因此res=0X021C8000。

第1401行,给host申请内存,host为mxsfb_info类型结构体指针。

第1407行,给fb_info申请内存,也就是申请fb_info。

第1413~1414行,设置host的fb_info成员变量为fb_info,设置fb_info的par成员变量为host。通过这一步就将前面申请的host和fb_info联系在了一起。

第1416行,申请中断,中断服务函数为mxsfb_irq_handler。

第1425行,对从设备树中获取到的寄存器首地址(res)进行内存映射,得到虚拟地址,并保存到host的base成员变量。因此通过访问host的base成员即可访问I.MX6ULL的整个eLCDIF寄存器。其实在mxsfb.c中已经定义了eLCDIF各个寄存器相比于基地址的偏移值,如下所示:

示例代码59.1.2.4 eLCDIF各个寄存器偏移值

67 #define LCDC_CTRL 0x00

68 #define LCDC_CTRL1 0x10

69 #define LCDC_V4_CTRL2 0x20

70 #define LCDC_V3_TRANSFER_COUNT 0x20

71 #define LCDC_V4_TRANSFER_COUNT 0x30

......

89 #define LCDC_V4_DEBUG0 0x1d0

90 #define LCDC_V3_DEBUG0 0x1f0

大家可以对比着《I.MX6ULL参考手册》中的eLCDIF章节检查一下示例代码59.1.2.4中的这些寄存器有没有错误。

继续回到示例代码59.1.2.5中的mxsfb_probe函数,第1462行,给fb_info中的pseudo_palette申请内存。

第1473行,调用mxsfb_init_fbinfo函数初始化fb_info,重点是fb_info的var、fix、fbops,screen_base和screen_size。其中fbops是Framebuffer设备的操作集,NXP提供的fbops为mxsfb_ops,内容如下:

示例代码59.1.2.5 mxsfb_ops操作集合

987staticstruct fb_ops mxsfb_ops ={

988.owner = THIS_MODULE,

989.fb_check_var = mxsfb_check_var,

990.fb_set_par = mxsfb_set_par,

991.fb_setcolreg = mxsfb_setcolreg,

992.fb_ioctl = mxsfb_ioctl,

993.fb_blank = mxsfb_blank,

994.fb_pan_display = mxsfb_pan_display,

995.fb_mmap = mxsfb_mmap,

996.fb_fillrect = cfb_fillrect,

997.fb_copyarea = cfb_copyarea,

998.fb_imageblit = cfb_imageblit,

999};

关于mxsfb_ops里面的各个操作函数这里就不去详解的介绍了。mxsfb_init_fbinfo函数通过调用mxsfb_init_fbinfo_dt函数从设备树中获取到LCD的各个参数信息。最后,mxsfb_init_fbinfo函数会调用mxsfb_map_videomem函数申请LCD的帧缓冲内存(也就是显存)。

第1489~1490行,设置eLCDIF控制器的相应寄存器。

第1494行,最后调用register_framebuffer函数向Linux内核注册fb_info。

mxsfb.c文件很大,还有一些其他的重要函数,比如mxsfb_remove、mxsfb_shutdown等,这里我们就简单的介绍了一下mxsfb_probe函数,至于其他的函数大家自行查阅。

59.2 硬件原理图分析

本章实验硬件原理图参考24.2小节即可。

59.3 LCD驱动程序编写

前面已经说了,6ULL的eLCDIF接口驱动程序NXP已经编写好了,因此LCD驱动部分我们不需要去修改。我们需要做的就是按照所使用的LCD来修改设备树。重点要注意三个地方:

①、LCD所使用的IO配置。

①、LCD屏幕节点修改,修改相应的属性值,换成我们所使用的LCD屏幕参数。

②、LCD背光节点信息修改,要根据实际所使用的背光IO来修改相应的设备节点信息。

接下来我们依次来看一下上面这两个节点改如何去修改:

1、LCD屏幕IO配置

首先要检查一下设备树中LCD所使用的IO配置,这个其实NXP都已经给我们写好了,不需要修改,不过我们还是要看一下。打开imx6ull-alientek-emmc.dts文件,在iomuxc节点中找到如下内容:

示例代码59.3.1 设备树LCD IO配置

1 pinctrl_lcdif_dat: lcdifdatgrp {

2 fsl,pins =<

3 MX6UL_PAD_LCD_DATA00__LCDIF_DATA00 0x79

4 MX6UL_PAD_LCD_DATA01__LCDIF_DATA01 0x79

5 MX6UL_PAD_LCD_DATA02__LCDIF_DATA02 0x79

6 MX6UL_PAD_LCD_DATA03__LCDIF_DATA03 0x79

7 MX6UL_PAD_LCD_DATA04__LCDIF_DATA04 0x79

8 MX6UL_PAD_LCD_DATA05__LCDIF_DATA05 0x79

9 MX6UL_PAD_LCD_DATA06__LCDIF_DATA06 0x79

10 MX6UL_PAD_LCD_DATA07__LCDIF_DATA07 0x79

11 MX6UL_PAD_LCD_DATA08__LCDIF_DATA08 0x79

12 MX6UL_PAD_LCD_DATA09__LCDIF_DATA09 0x79

13 MX6UL_PAD_LCD_DATA10__LCDIF_DATA10 0x79

14 MX6UL_PAD_LCD_DATA11__LCDIF_DATA11 0x79

15 MX6UL_PAD_LCD_DATA12__LCDIF_DATA12 0x79

16 MX6UL_PAD_LCD_DATA13__LCDIF_DATA13 0x79

17 MX6UL_PAD_LCD_DATA14__LCDIF_DATA14 0x79

18 MX6UL_PAD_LCD_DATA15__LCDIF_DATA15 0x79

19 MX6UL_PAD_LCD_DATA16__LCDIF_DATA16 0x79

20 MX6UL_PAD_LCD_DATA17__LCDIF_DATA17 0x79

21 MX6UL_PAD_LCD_DATA18__LCDIF_DATA18 0x79

22 MX6UL_PAD_LCD_DATA19__LCDIF_DATA19 0x79

23 MX6UL_PAD_LCD_DATA20__LCDIF_DATA20 0x79

24 MX6UL_PAD_LCD_DATA21__LCDIF_DATA21 0x79

25 MX6UL_PAD_LCD_DATA22__LCDIF_DATA22 0x79

26 MX6UL_PAD_LCD_DATA23__LCDIF_DATA23 0x79

27>;

28};

29

30 pinctrl_lcdif_ctrl: lcdifctrlgrp {

31 fsl,pins =<

32 MX6UL_PAD_LCD_CLK__LCDIF_CLK 0x79

33 MX6UL_PAD_LCD_ENABLE__LCDIF_ENABLE 0x79

34 MX6UL_PAD_LCD_HSYNC__LCDIF_HSYNC 0x79

35 MX6UL_PAD_LCD_VSYNC__LCDIF_VSYNC 0x79

36>;

37 pinctrl_pwm1: pwm1grp {

38 fsl,pins =<

39 MX6UL_PAD_GPIO1_IO08__PWM1_OUT 0x110b0

40>;

41};

第2~27行,子节点pinctrl_lcdif_dat,为RGB LCD的24根数据线配置项。

第30~36行,子节点pinctrl_lcdif_ctrl,RGB LCD的4根控制线配置项,包括CLK、ENABLE、VSYNC和HSYNC。

第37~40行,子节点pinctrl_pwm1,LCD背光PWM引脚配置项。这个引脚要根据实际情况设置,这里我们建议大家在以后的学习或工作中,LCD的背光IO尽量和半导体厂商的官方开发板一致。

2、LCD屏幕参数节点信息修改

继续在imx6ull-alientek-emmc.dts文件中找到lcdif节点,节点内容如下所示:

示例代码59.3.2 lcdif节点默认信息

1&lcdif {

2 pinctrl-names ="default";

3 pinctrl-0=pinctrl_lcdif_dat /* 使用到的IO */

4&pinctrl_lcdif_ctrl

5&pinctrl_lcdif_reset>;

6 display =display0>;

7 status ="okay";

8

9 display0: display { /* LCD属性信息 */

10 bits-per-pixel =<16>; /* 一个像素占用几个bit */

11 bus-width =<24>; /* 总线宽度 */

12

13 display-timings {

14 native-mode =timing0>; /* 时序信息 */

15 timing0: timing0 {

16 clock-frequency =<9200000>; /* LCD像素时钟,单位Hz */

17 hactive =<480>; /* LCD X轴像素个数 */

18 vactive =<272>; /* LCD Y轴像素个数 */

19 hfront-porch =<8>; /* LCD hfp参数 */

20 hback-porch =<4>; /* LCD hbp参数 */

21 hsync-len =<41>; /* LCD hspw参数 */

22 vback-porch =<2>; /* LCD vbp参数 */

23 vfront-porch =<4>; /* LCD vfp参数 */

24 vsync-len =<10>; /* LCD vspw参数 */

25

26 hsync-active =<0>; /* hsync数据线极性 */

27 vsync-active =<0>; /* vsync数据线极性 */

28 de-active =<1>; /* de数据线极性 */

29 pixelclk-active =<0>; /* clk数据线先极性 */

30};

31};

32};

33};

示例代码59.3.2就是向imx6ull.dtsi文件中的lcdif节点追加的内容,我们依次来看一下示例代码59.3.2中的这些属性都是写什么含义。

第3行,pinctrl-0属性,LCD所使用的IO信息,这里用到了pinctrl_lcdif_dat、pinctrl_lcdif_ctrl和pinctrl_lcdif_reset这三个IO相关的节点,前两个在示例代码59.3.1中已经讲解了。pinctrl_lcdif_reset是LCD复位IO信息节点,正点原子的I.MX6U-ALPHA开发板的LCD没有用到复位IO,因此pinctrl_lcdif_reset可以删除掉。

第6行,display属性,指定LCD属性信息所在的子节点,这里为display0,下面就是display0子节点内容。

第9~32行,display0子节点,描述LCD的参数信息,第10行的bits-per-pixel属性用于指明一个像素占用的bit数,默认为16bit。本教程我们将LCD配置为RGB888模式,因此一个像素点占用24bit,bits-per-pixel属性要改为24。第11行的bus-width属性用于设置数据线宽度,因为要配置为RGB888模式,因此bus-width也要设置为24。

第13~30行,这几行非常重要!因为这几行设置了LCD的时序参数信息,NXP官方的EVK开发板使用了一个4.3寸的480*272屏幕,因此这里默认是按照NXP官方的那个屏幕参数设置的。每一个属性的含义后面的注释已经写的很详细了,大家自己去看就行了,这些时序参数就是我们重点要修改的,需要根据自己所使用的屏幕去修改。

这里以正点原子的ATK7016(7寸1024*600)屏幕为例,将imx6ull-alientek-emmc.dts文件中的lcdif节点改为如下内容:

示例代码59.3.3 针对ATK7016 LCD修改后的lcdif节点信息

1&lcdif {

2 pinctrl-names ="default";

3 pinctrl-0=

4&pinctrl_lcdif_ctrl>;

5 display =display0>;

6 status ="okay";

7

8 display0: display { /* LCD属性信息 */

9 bits-per-pixel =<24>; /* 一个像素占用24bit */

10 bus-width =<24>; /* 总线宽度 */

11

12 display-timings {

13 native-mode =timing0>; /* 时序信息 */

14 timing0: timing0 {

15 clock-frequency =<51200000>; /* LCD像素时钟,单位Hz */

16 hactive =<1024>; /* LCD X轴像素个数 */

17 vactive =<600>; /* LCD Y轴像素个数 */

18 hfront-porch =<160>; /* LCD hfp参数 */

19 hback-porch =<140>; /* LCD hbp参数 */

20 hsync-len =<20>; /* LCD hspw参数 */

21 vback-porch =<20>; /* LCD vbp参数 */

22 vfront-porch =<12>; /* LCD vfp参数 */

23 vsync-len =<3>; /* LCD vspw参数 */

24

25 hsync-active =<0>; /* hsync数据线极性 */

26 vsync-active =<0>; /* vsync数据线极性 */

27 de-active =<1>; /* de数据线极性 */

28 pixelclk-active =<0>; /* clk数据线先极性 */

29};

30};

31};

32};

第3行,设置LCD屏幕所使用的IO,删除掉原来的pinctrl_lcdif_reset,因为没有用到屏幕复位IO,其他的IO不变。

第9行,使用RGB888模式,所以一个像素点是24bit。

第15~23行,ATK7016屏幕时序参数,根据自己所使用的屏幕修改即可。

3、LCD屏幕背光节点信息

正点原子的LCD接口背光控制IO连接到了I.MX6U的GPIO1_IO08引脚上,GPIO1_IO08复用为PWM1_OUT,通过PWM信号来控制LCD屏幕背光的亮度,这个我们已经在第二十九章详细的讲解过了。正点原子I.MX6U-ALPHA开发板的LCD背光引脚和NXP官方EVK开发板的背光引脚一样,因此背光的设备树节点是不需要修改的,但是考虑到其他同学可能使用别的开发板或者屏幕,LCD背光引脚和NXP官方EVK开发板可能不同,因此我们还是来看一下如何在设备树中添加背光节点信息。

首先是GPIO1_IO08这个IO的配置,在imx6ull-alientek-emmc.dts中找到如下内容:

示例代码59.3.4 GPIO1_IO08引脚配置

1 pinctrl_pwm1: pwm1grp {

2 fsl,pins =<

3 MX6UL_PAD_GPIO1_IO08__PWM1_OUT 0x110b0

4>;

5};

pinctrl_pwm1节点就是GPIO1_IO08的配置节点,从第3行可以看出,设置GPIO1_IO08这个IO复用为PWM1_OUT,并且设置电气属性值为0x110b0。

LCD背光要用到PWM1,因此也要设置PWM1节点,在imx6ull.dtsi文件中找到如下内容:

示例代码59.3.5 imx6ull.dtsi文件中的pwm1节点

1 pwm1: pwm@02080000 {

2 compatible ="fsl,imx6ul-pwm","fsl,imx27-pwm";

3 reg =<0x020800000x4000>;

4 interrupts =<GIC_SPI 83 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;

5 clocks =clks IMX6UL_CLK_PWM1>,

6clks IMX6UL_CLK_PWM1>;

7 clock-names ="ipg","per";

8 #pwm-cells =<2>;

9};

imx6ull.dtsi文件中的pwm1节点信息大家不要修改,如果要修改pwm1节点内容的话请在imx6ull-alientek-emmc.dts文件中修改。在整个Linux源码文件中搜索compatible属性的这两个值即可找到imx6ull的pwm驱动文件,imx6ull的PWM驱动文件为drivers/pwm/pwm-imx.c,这里我们就不详细的去分析这个文件了。继续在imx6ull-alientek-emmc.dts文件中找到向pwm1追加的内容,如下所示:

示例代码59.3.6 向pwm1节点追加的内容

1&pwm1 {

2 pinctrl-names ="default";

3 pinctrl-0=pinctrl_pwm1>;

4 status ="okay";

5};

第3行,设置pwm1所使用的IO为pinctrl_pwm1,也就是示例代码59.3.4所定义的GPIO1_IO08这个IO。

第4行,将status设置为okay。

如果背光用的路其他pwm,比如pwm2,那么就需要仿照示例代码59.3.6的内容,向pwm2节点追加相应的内容。pwm和相关的IO已经准备好了,但是Linux系统怎么知道PWM1_OUT就是控制LCD背光的呢?因此我们还需要一个节点来将LCD背光和PWM1_OUT连接起来。这个节点就是backlight,backlight节点描述可以参考Documentation/devicetree/indings/video/backlight/pwm-backlight.txt这个文档,此文档详细讲解了backlight节点该如何去创建,这里大概总结一下:

①、节点名称要为"backlight"。

②、节点的compatible属性值要为"pwm-backlight",因此可以通过在Linux内核中搜索"pwm-backlight"来查找PWM背光控制驱动程序,这个驱动程序文件为drivers/video/backlight/pwm_bl.c,感兴趣的可以去看一下这个驱动程序。

③、pwms属性用于描述背光所使用的PWM以及PWM频率,比如本章我们要使用的pwm1,pwm频率设置为5KHz(NXP官方推荐设置)。

④、brightness-levels属性描述亮度级别,范围为0~255,0表示PWM占空比为0%,也就是亮度最低,255表示100%占空比,也就是亮度最高。至于设置几级亮度,大家可以自行填写此属性。

⑤、default-brightness-level属性为默认亮度级别。

根据上述5点设置backlight节点,这个NXP已经给我们设置好了,大家在imx6ull-alientek-emmc.dts文件中找到如下内容:

示例代码59.3.7 backlight节点内容

1 backlight {

2 compatible ="pwm-backlight";

3 pwms =pwm1 05000000>;

4 brightness-levels =<048163264128255>;

5 default-brightness-level =<6>;

6 status ="okay";

7};

第3行,设置背光使用pwm1,PWM频率为5KHz。

第4行,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。

第5行,设置默认背光等级为6,也就是50.19%的亮度。

关于背光的设备树节点信息就讲到这里,整个的LCD设备树节点内容我们就讲完了,按照这些节点内容配置自己的开发板即可。

59.4 运行测试

59.4.1 LCD屏幕基本测试

1、编译新的设备树

上一小节我们已经配置好了设备树,所以需要输入如下命令重新编译一下设备树:

makedtbs

等待编译生成新的imx6ull-alientek-emmc.dtb设备树文件,一会要使用新的设备树启动Linux内核。

2、使能Linuxlogo显示

Linux内核启动的时候可以选择显示小企鹅logo,只要这个小企鹅logo显示没问题那么我们的LCD驱动基本就工作正常了。这个logo显示是要配置的,不过Linux内核一般都会默认开启logo显示,但是奔着学习的目的,我们还是来看一下如何使能Linuxlogo显示。打开Linux内核图形化配置界面,按下路径找到对应的配置项:

-> Device Drivers

-> Graphics support

-> Bootup logo (LOGO [=y])

-> Standard black and white Linux logo

-> Standard 16-color Linux logo

-> Standard 224-color Linux logo

如图59.4.1.1所示:

韦东山 IMX6ULL和正点原子_「正点原子Linux连载」第五十九章Linux LCD驱动实验_第2张图片

图59.4.1.1 logo配置项

图59.4.1.1中这三个选项分别对应黑白、16位、24位色彩格式的logo,我们把这三个都选中,都编译进Linux内核里面。设置好以后保存退出,重新编译Linux内核,编译完成以后使用新编译出来的imx6ull-alientek-emmc.dtb和zImage镜像启动系统,如果LCD驱动工作正常的话就会在LCD屏幕左上角出现一个彩色的小企鹅logo,屏幕背景色为黑色,如图59.4.1.2所示:

图59.4.1.2 Linux启动logo显示

59.4.2 设置LCD作为终端控制台

我们一直使用SecureCRT作为Linux开发板终端,开发板通过串口和SecureCRT进行通信。现在我们已经驱动起来LCD了,所以可以设置LCD作为终端,也就是开发板使用自己的显示设备作为自己的终端,然后接上键盘就可以直接在开发板上敲命令了,将LCD设置为终端控制台的方法如下:

1、设置uboot中的bootargs

重启开发板,进入Linux命令行,重新设置bootargs参数的console内容,命令如下所示:

setenv bootargs 'console=tty1 console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.1.250:

/home/zuozhongkai/linux/nfs/rootfs ip=192.168.1.251:192.168.1.250:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:

off'

注意红色字体部分设置console,这里我们设置了两遍console,第一次设置console=tty1,也就是设置LCD屏幕为控制台,第二遍又设置console=ttymxc0,115200,也就是设置串口也作为控制台。相当于我们打开了两个console,一个是LCD,一个是串口,大家重启开发板就会发现LCD和串口都会显示Linux启动log信息。但是此时我们还不能使用LCD作为终端进行交互,因为我们的设置还未完成。

2、修改/etc/inittab文件

打开开发板根文件系统中的/etc/inittab文件,在里面加入下面这一行:

tty1::askfirst:-/bin/sh

添加完成以后的/etc/inittab文件内容如图59.4.2.1所示:

韦东山 IMX6ULL和正点原子_「正点原子Linux连载」第五十九章Linux LCD驱动实验_第3张图片

图59.4.2.1 修改后的/etc/inittab文件

修改完成以后保存/etc/inittab并退出,然后重启开发板,重启以后开发板LCD屏幕最后一行会显示下面一行语句:

Please press Enter to activate this console.

上述提示语句说的是:按下回车键使能当前终端,我们在第五十八章已经将I.MX6U-ALPHA开发板上的KEY按键注册为了回车键,因此按下开发板上的KEY按键即可使能LCD这个终端。当然了,大家也可以接上一个USB键盘,Linux内核默认已经使能了USB键盘驱动了,因此可以直接使用USB键盘。

至此,我们就拥有了两套终端,一个是基于串口的SecureCRT,一个就是我们开发板的LCD屏幕,但是为了方便调试,我们以后还是以SecureCRT为主。我们可以通过下面这一行命令向LCD屏幕输出"hellolinux!"

echo hello linux > /dev/tty1

59.4.3 LCD背光调节

59.3小节已经讲过了,背光设备树节点设置了8个等级的背光调节,可以设置为0~7,我们可以通过设置背光等级来实现LCD背光亮度的调节,进入如下目录:

/sys/devices/platform/backlight/backlight/backlight

此目录下的文件如图59.4.3.1所示:

8a3cdbe01a5c5b0486867b61f1dc5b63.png

图59.4.3.1 目录下的文件和子目录

图59.4.3.1中的brightness表示当前亮度等级,max_bgigntness表示最大亮度等级。当前这两个文件内容如图59.4.3.2所示:

fef7a124500316c91cb11c1de55d4d75.png

图59.4.3.2 brightness和max_brightness文件内容

从图59.4.3.2可以看出,当前屏幕亮度等级为6,根据前面的分析可以,这个是50%亮度。屏幕最大亮度等级为7。如果我们要修改屏幕亮度,只需要向brightness写入需要设置的屏幕亮度等级即可。比如设置屏幕亮度等级为7,那么可以使用如下命令:

echo 7 > brightness

输入上述命令以后就会发现屏幕亮度增大了,如果设置brightness为0的话就会关闭LCD背光,屏幕就会熄灭。

59.4.4 LCD自动关闭解决方法

默认情况下10分钟以后LCD就会熄屏,这个并不是代码有问题,而是Linux内核设置的,就和我们用手机或者电脑一样,一段时间不操作的话屏幕就会熄灭,以节省电能。解决这个问题有多种方法,我们依次来看一下:

1、按键盘唤醒

最简单的就是按下回车键唤醒屏幕,我们在第58章将I.MX6U-ALPHA开发板上的KEY按键注册为了回车键,因此按下开发板上的KEY按键即可唤醒屏幕。如果开发板上没有按键的话可以外接USB键盘,然后按下USB键盘上的回车键唤醒屏幕。

2、关闭10分钟熄屏功能

在Linux源码中找到drivers/tty/vt/vt.c这个文件,在此文件中找到blankinterval变量,如下所示:

示例代码59.4.4.1 blankinterval变量

179staticint vesa_blank_mode;

180staticint vesa_off_interval;

181staticint blankinterval =10*60;

blankinterval变量控制着LCD关闭时间,默认是10*60,也就是10分钟。将blankinterval的值改为0即可关闭10分钟熄屏的功能,修改完成以后需要重新编译Linux内核,得到新的zImage,然后用新的zImage启动开发板。

3、编写一个APP来关闭熄屏功能

在ubuntu中新建一个名为lcd_always_on.c的文件,然后在里面输入如下所示内容:

示例代码59.4.4.2 lcd_always_on.c文件代码段

1 #include <fcntl.h>

2 #include <stdio.h>

3 #include <sys/ioctl.h>

4

5

6int main(int argc,char*argv[])

7{

8int fd;

9 fd = open("/dev/tty1", O_RDWR);

10 write(fd,"033[9;0]",8);

11 close(fd);

12return0;

13}

使用如下命令编译lcd_always_on.c这个文件:

arm-linux-gnueabihf-gcc lcd_always_on.c -o lcd_always_on

编译生成lcd_always_on以后将此可执行文件拷贝到开发板根文件系统的/usr/bin目录中,然后给予可执行权限。设置lcd_always_on这个软件为开机自启动,打开/etc/init.d/rcS,在此文件最后面加入如下内容:

示例代码59.4.4.3 lcd_always_on自启动代码

1 cd /usr/bin

2./lcd_always_on

3 cd ..

修改完成以后保存/etc/init.d/rcS文件,然后重启开发板即可。关于Linux下的LCD驱动我们就讲到这里。

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