嵌入式Linux使用TFT屏幕:使用树莓派4B的MIPI-DSI接口点亮ST7701S屏幕
前言
距上一次写文章有点时间了，今天调通了一块MIPI DSI屏幕, 特写一篇笔记置于此，希望能帮到也想研究这个MIPI DSI的朋友。
正题
博主使用的开发板为Raspbery Pi 4B,系统为Raspberry Pi OS 64Bit (full版本)。
关于系统版本
博主测试了一下各个版本的Raspberry Pi OS对于DRM驱动的兼容性，发现驱动只能在Raspberry Pi OS 11(bullseye)版本以上运行，之前的旧版本系统博主测试过了均不能使用。推测原因是因为旧版本系统使用的legacy GL driver不兼容drm，即使在raspi-config中启用了fakekms驱动也不能运行，kernel报出一长串错误。博主使用的系统版本为2022年1月28日发布的Raspberry Pi OS 64Bit正式版，经测试该系统能正常驱动屏幕。
*32位版也可以正常使用该驱动。
屏幕信息
博主使用的屏幕是一块2.8寸的IPS屏幕，MIPI接口，驱动IC是ST7701S,分辨率是480*640。
为避免广告嫌疑，这里就不放链接了。
提取屏幕信息
博主拿到屏幕后，也拿到了商家提供的初始化代码和屏幕信息，我们主要关注这两个部分:
- 屏幕接口定义
- 驱动IC datasheet(如果没有IC的datasheet，屏幕的也行)
博主这里放几张图:
我们要从这两张图中提取到关键的信息。
首先第一张图中我们可以得出来引脚定义，后面需要根据它来lay板子。
还能从第一张图中得知，我们的屏幕是1 Lane的。
第二张图中则包含了关键的初始化序列，我们需要用它来初始化我们的屏幕。
好了，基本信息都齐了，开干。
开发环境准备
打开终端，安装一下raspberrypi-kernel-headers:
sudo apt install raspberrypi-kernel-headers
P.S.如果安装的内核头文件不是您现在使用的内核的版本，那您需要自行下载符合您目前内核版本的内核头文件，或者从(内核)源码编译。如果您无法找到需要的内核头文件(换句话说，必须得从[内核]源码编译了)，请您参考博主的上一篇文章 嵌入式Linux使用TFT屏幕:使用TinyDRM点亮ST7789V屏幕 中的从内核源码编译章节。
然后我们建个文件夹，就取名叫w280bf036i:
mkdir w280bf036i
然后在那个文件夹中编写我们的驱动源码(panel-wlk-w280bf036i.c):
/*
** Copyright (C) 2022 CNflysky. All rights reserved.
** Kernel DRM driver for W280BF036I LCD Panel in DSI interface.
** Driver IC: ST7701
*/
#include 好了，驱动代码编写完成，我们来解析一下这个代码:
首先在static void w280bf036i_init_sequence函数里面，我们填入了厂家所给的初始化代码:
static void w280bf036i_init_sequence(struct w280bf036i *w280bf036i) {
w280bf036i_command(w280bf036i, MIPI_DCS_SOFT_RESET, 0x00);
/* We need to wait 5ms before sending new commands */
msleep(5);
w280bf036i_command(w280bf036i, MIPI_DCS_EXIT_SLEEP_MODE, 0x00);
// Command2 BK3 Selection: Enable the BK function of Command2
w280bf036i_command(w280bf036i, 0xFF, 0x77, 0x01, 0x00, 0x00, 0x13);
// Your initial code here...
}
然后在w280bf036i_mode这个结构体中，我们填上屏幕的Porch参数:
static const struct drm_display_mode w280bf036i_mode = {
.clock = 25000,
.hdisplay = 480,
.hsync_start = 480 + /* HFP */ 10,
.hsync_end = 480 + 10 + /* HSync */ 4,
.htotal = 480 + 10 + 4 + /* HBP */ 20,
.vdisplay = 640,
.vsync_start = 640 + /* VFP */ 8,
.vsync_end = 640 + 8 + /* VSync */ 4,
.vtotal = 640 + 8 + 4 + /* VBP */ 14,
.width_mm = 43,
.height_mm = 57,
.type = DRM_MODE_TYPE_DRIVER | DRM_MODE_TYPE_PREFERRED,
};
最后，在w280bf036i_desc这个结构体中，我们填上屏幕的lane数量:
static const struct w280bf036i_panel_desc w280bf036i_desc = {
.mode = &w280bf036i_mode,
.lanes = 1,
.flags = MIPI_DSI_MODE_VIDEO,
.format = MIPI_DSI_FMT_RGB888,
};
然后在当前目录下，编写Makefile:
obj-m += panel-wlk-w280bf036i.o
all:
make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules
clean:
make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean
最后，我们执行make命令，编译模块:
make
编译完成后，目录下会出现多个文件，确保有panel-wlk-w280bf036i.ko即可。
编辑设备树
驱动编写完毕，我们还需要设备树用来探测(Probe)设备,编写设备树代码(vc4-kms-dsi-w280bf036i.dts)如下:
// compile: dtc -@ -I dts -O dtb -o vc4-kms-dsi-w280bf036i.dtbo vc4-kms-dsi-w280bf036i.dts
/dts-v1/;
/plugin/;
/ {
compatible = "brcm,bcm2835";
fragment@0 {
target = <&dsi1>;
__overlay__{
status = "okay";
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
port {
dsi_out_port:endpoint {
remote-endpoint = <&panel_dsi_port>;
};
};
w280bf036i:w280bf036i@0 {
compatible = "wlk,w280bf036i";
status = "okay";
reg = <0>;
reset-gpios = <&gpio 47 1>; // Dummy GPIO , Unused
port {
panel_dsi_port: endpoint {
remote-endpoint = <&dsi_out_port>;
};
};
};
};
};
fragment@1 {
target = <&gpio>;
__overlay__ {
w280bf036i_pins: w280bf036i_pins {
brcm,pins = <47>;
brcm,function = <1>; // out
brcm,pull = <0>; // off
};
};
};
fragment@2 {
target = <&i2c_csi_dsi>;
__overlay__ {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
status = "okay";
};
};
};
我的转接板设计为DSI的I2C SCL脚用于连接Reset，故使用45号引脚作为Reset PIN.
P.S. 该设计有问题，不应该将I2C引脚作为GPIO使用，应加一颗I2C转GPIO芯片(如PCA9536)。
P.P.S. 因为转接板虽然打好了，但是TMD元件还没到，所以先把I2C接口启用了让44和45都高电平阻止屏幕复位，等元件到了会更新的…
应用
dtc -@ -I dts -O dtb -o vc4-kms-dsi-w280bf036i.dtbo vc4-kms-dsi-w280bf036i.dts
sudo cp vc4-kms-dsi-w280bf036i.dtbo /boot/overlays/
sudo cp panel-wlk-w280bf036i.ko /lib/modules/`uname -r`/kernel/drivers/gpu/drm/panel
sudo depmod
echo "ignore_lcd=1" >> /boot/config.txt
echo "dtoverlay=vc4-kms-dsi-w280bf036i" >> /boot/config.txt
sudo reboot
执行完上面的命令，板子重启之后，屏幕上就能显示树莓派桌面了。
展示
由于初始化代码或者是博主的layout有些问题，屏幕的显示效果不太正常，待再次调整。
不过,这个屏幕跑UFOTest居然能跑到80帧，还是挺令人意外的
链接
本文所用的所有代码都能在这里找到: GitHub链接