Linux学习第34天：Linux LCD 驱动实验（一）：星星之火可以燎原

Linux版本号4.1.15   芯片I.MX6ULL                                    大叔学Linux    品人间百味  思文短情长 

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       LCD显示屏是由一个一个的像素点构成的。当你能控制一个像素点的亮暗及颜色变化的时候，你就能让LCD显示瓶显示五颜六色的整幅图案。甚至可以让LCD屏幕显示一个动态的视频。这正如你点燃了一颗火柴，整个草原都能很快被点亮。

        本节笔记主要学习Linux LCD驱动试验，主要内容包括LCD驱动简析、硬件原理图分析、驱动程序编写及运行测试。其中驱动程序的编写以及运行测试作为本节的重点内容。本小结将分为2次笔记进行总结，今天主要学习LCD驱动简析和硬件原理图分析。

一、Linux下LCD驱动简析

1、Framebuffer设备

        Linux中应用程序最终也是通过操作RGB LCD的显存在LCD上显示字符、图片的。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。

        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。

        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。

        /dev/fb0 是个字符设备，因此肯定有file_operations 操作集，

2、LCD驱动简析

        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。

        Linux 下Framebuffer 驱动的编写流程：

        LCD 的驱动就是构建 fb_info，并且向系统注册 fb_info结构体（属性、操作集合）的过程。

        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。

int register_framebuffer(struct fb_info *fb_info)

struct mxsfb_info *host;

        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。

res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);

        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。

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

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

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

        给 fb_info 申请内存，也就是申请 fb_info。        

host->fb_info = fb_info;
fb_info->par = host;

        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。

ret = devm_request_irq(&pdev->dev, irq, mxsfb_irq_handler, 0,
dev_name(&pdev->dev), host);

        申请中断，中断服务函数为 mxsfb_irq_handler。

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

        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。
 

fb_info->pseudo_palette = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(u32) *
 16, GFP_KERNEL);

        给 fb_info 中的 pseudo_palette申请内存。

ret = mxsfb_init_fbinfo(host);

        调用 mxsfb_init_fbinfo 函数初始化 fb_info，重点是 fb_info 的 var、 fix、 fbops，creen_base 和 screen_size。其中 fbops 是 Framebuffer 设备的操作集。

        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)。

mxsfb_set_par(fb_info);
mxsfb_enable_controller(fb_info);

        设置 eLCDIF 控制器的相应寄存器。

ret = register_framebuffer(fb_info);

        调用 register_framebuffer 函数向 Linux 内核注册 fb_info。

二、硬件原理图分析

        三个 SGM3157 的目的是在未使用 RGBLCD 的时候将 LCD_DATA7、LCD_DATA15 和 LCD_DATA23 这三个线隔离开来，因为 ALIENTEK 的屏幕的 LCD_R7/G7/B7这几个线用来设置 LCD 的 ID，所以这几根线上有上拉/下拉电阻。但是 I.MX6U 的 BOOT 设置也用到了LCD_DATA7、 LCD_DATA15 和 LCD_DATA23 这三个引脚，所以接上屏幕以后屏幕上的 ID 电阻就会影响到 BOOT 设置，会导致代码无法运行，所以先将其隔离开来，如果要使用 RGB LCD 屏幕的时候再通过 LCD_DE 将其“连接”起来。我们需要 40P 的 FPC 线将 ATK7016屏幕和 I.MX6U-ALPHA 开发板连接起来，如图：

以下内容将在下一节中进行学习：

三、LCD驱动程序编写

四、运行测试

1、LCD屏幕基本测试

2、设置LCD作为终端控制台

3、LCD背光调节

4、LCD自动关闭解决方法

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本文为参考正点原子开发板配套教程整理而得，仅用于学习交流使用，不得用于商业用途。