2. 程式人生 > >嵌入式Linux——LCD驅動

嵌入式Linux——LCD驅動

阿新 • • 發佈：2019-02-17

宣告：本文以韋東山老師的視訊為模本進行編寫，開發板為s3c2440，LCD為A043-24-TT-11，此LCD為480*272 的4.3寸螢幕。與老師所講的略有不同。同時本文為複習視訊所學的內容，如有巧合，敬請諒解；
要寫LCD驅動就要先從核心中找到支援LCD的軟體相關的部分，也就是fbmem.c檔案。fbmem.c作為LCD的軟體部分為其提供了程式碼不變的部分，即在入口函式中分配好了主裝置號：29，file_operations結構體和register_chrdev函式，詳細程式碼為：register_chrdev(FB_MAJOR,"fb",&fb_fops)
。而fbmem.c會根據不同的裝置通過register_fb陣列找到不同的設定程式碼進行呼叫。
我們所要編寫的將是硬體相關的部分，就是將裝置的fb_info結構體設定好然後放到register_fb中，讓fbmem.c呼叫，這部分與硬體相關，相對變化較大。而在編寫程式碼之前需要先了解fbmem.c做了什麼工作，而我們自己編寫的驅動又該做什麼樣的工作。首先我們分析入口函式，通過上面的程式碼我們知道了fbmem.c已經為我們將軟體的框架搭好，而假設當我們使用應用程式開啟這個裝置時，我們將呼叫file_operations中的open函式.open = fb_open：

int fbidx = iminor(inode); //獲得次裝置號
struct fb_info *info;      //分配一個fb_info結構體
info = registered_fb[fbidx]; //根據次裝置號從registered_fb中找到相應的fb_info結構體
if (info->fbops->fb_open)      //如果已經在info中定義了fb_open
	res = info->fbops->fb_open(info,1); //呼叫info中的fb_open

通過上面的分析我們可以看出，我們是通過register_fb來獲得fb_info結構體的，而register_fb陣列又是由什麼決定那？我們通過從fbmem.c 中查詢發現，在register_framebuffer函式中為register_fb賦值：

for (i = 0 ; i < FB_MAX; i++)   //找到一個沒有佔用的次裝置
	if (!registered_fb[i])
		break;
fb_info->dev = device_create(fb_class, fb_info->device,
	MKDEV(FB_MAJOR, i), "fb%d", i); //使用vdev機制自動生成裝置
registered_fb[i] = fb_info; //將這個fb_info結構體根據獲得次裝置號放入register_fb中

有上面的分析知道我們要寫一個與我們的LCD硬體相關的fb_info結構體，並通過register_framebuffer函式將這個fb_info結構體通過次裝置號放入register_fb中，而fbmem.c 就可以通過次裝置號呼叫register_fb中的fb_info，進而驅動這個硬體。所以我們所要寫的LCD驅動可以分為以下四步：

  1. 分配一個fb_info結構體
  2. 設定這個結構體
  3. 做硬體相關的操作
  4. 通過register_framebuffer函式註冊fb_info

有了上面的步驟，我們按著上面的步驟寫程式：而一些細節的部分我會在程式中說明：
下面我們寫第一步：
既然要分配一個fb_info結構體，我們就應該先定義這個結構體：

static struct fb_info *s3c_lcd;

然後是為其分配：

s3c_lcd =framebuffer_alloc(0,NULL);

需要說明：

/**
 * framebuffer_alloc 函式就是創造一個新的frame buffer info結構體
 * @size: 是裝置私有資料,可以是0
 * @dev: 指向fb的裝置,這裡可以為 NULL
 * Returns: 返回一個新的fb_info結構體或者NULL（如果出錯）.
 */
struct fb_info *framebuffer_alloc(size_t size, struct device *dev)

下面就該進入第二步，設定fb_info結構體：


struct fb_info {
	int node;
	int flags;
	struct fb_var_screeninfo var;	/* Current var */
	struct fb_fix_screeninfo fix;	/* Current fix */
	struct fb_monspecs monspecs;	/* Current Monitor specs */
	struct work_struct queue;	/* Framebuffer event queue */
	struct fb_pixmap pixmap;	/* Image hardware mapper */
	struct fb_pixmap sprite;	/* Cursor hardware mapper */
	struct fb_cmap cmap;		/* Current cmap */
	struct list_head modelist;      /* mode list */
	struct fb_videomode *mode;	/* current mode */
	struct fb_ops *fbops;
	struct device *device;		/* This is the parent */
	struct device *dev;		/* This is this fb device */
	int class_flag;        /* private sysfs flags */
	char __iomem *screen_base;	/* Virtual address */
	unsigned long screen_size;	/* Amount of ioremapped VRAM or 0 */ 
	
	void *pseudo_palette;		/* Fake palette of 16 colors */ 
#define FBINFO_STATE_RUNNING	0
#define FBINFO_STATE_SUSPENDED	1
	u32 state;			/* Hardware state i.e suspend */
	void *fbcon_par;                /* fbcon use-only private area */
	/* From here on everything is device dependent */
	void *par;	
};

fb_info中有很多設定的選項，我們只設置與我們LCD相關的選項， 而其中重要的設定又分為四部分：

  • 設定fb_info的固定引數：struct fb_fix_screeninfo fix;
  • 設定fb_info的可變引數：struct fb_var_screeninfo var;
  • 設定fb_info操作函式：struct fb_ops *fbops;
  • fb_info的其他設定：char __iomem *screen_base;
    unsigned long screen_size;
    void *pseudo_palette;

下面我們先設定fb_info的固定引數（固定引數多為硬體相關而不會變化的，如螢幕的尺寸，視訊記憶體實體地址，和螢幕型別等）：

strcpy(s3c_lcd->fix.id,"mylcd");
//s3c_lcd->fix.smem_start   //LCD視訊記憶體的實體地址，在3.3中設定
s3c_lcd->fix.smem_len    = 480*272*16/8;     //視訊記憶體的長度
s3c_lcd->fix.type        = FB_TYPE_PACKED_PIXELS;
s3c_lcd->fix.visual      = FB_VISUAL_TRUECOLOR; //TFT屏為真彩色
s3c_lcd->fix.line_length = 480*16/8; //一行的長度（單位：type）

再設定fb_info的可變引數（而可變的引數是可以根據不同情況而進行不同設定的，如：x，y方向虛擬解析度，多少位元組每畫素，以及RGB所佔有的比例等）：

	s3c_lcd->var.xres          = 480;        //x方向真實的解析度
	s3c_lcd->var.yres          = 272;        //y方向真實的解析度
	s3c_lcd->var.xres_virtual  = 480;        //x方向虛擬的解析度
	s3c_lcd->var.yres_virtual  = 272;        //y方向虛擬的解析度
	s3c_lcd->var.xoffset       = 0;          //x方向真實解析度與虛擬解析度的差值
	s3c_lcd->var.yoffset       = 0;          //y方向真實解析度與虛擬解析度的差值

	s3c_lcd->var.bits_per_pixel = 16;        //設定16個位元組每畫素

	/*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;

之後設定操作函式：

s3c_lcd->fbops = &s3c_lcdfb_ops;
static struct fb_ops s3c_lcdfb_ops = {
	.owner		= THIS_MODULE,
	.fb_setcolreg	= s3c_lcdfb_setcolreg,   /* 調色盤 */
	.fb_fillrect	= cfb_fillrect,
	.fb_copyarea	= cfb_copyarea,
	.fb_imageblit	= cfb_imageblit,
};

最後就是對fb_info的其他設定：

//s3c_lcd->screen_base             //視訊記憶體的虛擬地址
s3c_lcd->screen_size = 480*272*2;     //螢幕的尺寸
s3c_lcd->pseudo_palette = pseudo_palette;  //調色盤

上面對fb_info設定完後就該到第三步：硬體相關的設定 ，而硬體首先要配置的就是用於LCD的GPIO介面，GPIO的圖為：
這裡寫圖片描述這裡寫圖片描述
這裡寫圖片描述
而相應的程式碼為：

gpbcon = ioremap(0x56000010, 8);
gpbdat = gpbcon + 1;
gpccon = ioremap(0x56000020, 4);  
gpdcon = ioremap(0x56000030, 4); 
gpgcon = ioremap(0x56000060, 4); 

/* 設定背光燈 */
*gpbcon &= ~(3);   //清零
*gpbcon |= (1);    //設定輸出模式
*gpbdat &= ~(1);   //設定低電平

/* 設定RGB資料介面 */
*gpccon = 0xaaaaaaaa;
*gpdcon = 0xaaaaaaaa;

/* 設定PWREN */
*gpgcon &= ~(3<<4);   //清零
*gpgcon |= (3<<4);    //設定LCD模式

下面將是對LCD控制器的設定，以使其可以支援相應的LCD，在這之前我們先構造一個lcd_reg的結構體用於存放LCD控制器的各種暫存器：

/* s3c2440 lcd registers */
struct lcd_reg{
	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 TCONSEL;
};

由於我開發板上的LCD與視訊中的LCD不是同一種類型的，所以這部分程式碼我做了相應的改動所以從lcdcon1到lcdcon4，我要另做說明：


/*
*LCDCON1
*bit[17:8] CLKVAL :TFT: VCLK = HCLK / [(CLKVAL+1) * 2] ( CLKVAL> 0 )
*					LCD手冊：VCLK =9MHZ ，而HCLK =100MHZ
*					所以 CLKVAL=5
*bit[6:5] PNRMODE :0b11 = TFT LCD panel
*bit[4:1] BPPMODE :0b1100 = 16 bpp for TFT
*bit [0]  ENVID   :0 = Disable the video output and the LCD control signal.
*/
lcd_regs->lcdcon1 = (5<<8) | (3<<5) | (12<<1) | (0<<0);

而垂直方向的時間引數發生了變化：
這裡寫圖片描述
所以程式碼為：

/*
*LCDCON2 ：垂直方向時間引數
*bit[31:24] VBPD    : VSYNC 後再過多長時間才能發出第一個資料
*					  =1
*bit[23:14] LINEVAL : 多少行
*					  =271
*bit [13:6] VFPD    : 最後一行資料後再過多久發VSYNC訊號
*					  =1
*bit [5:0]  VSPW    : VSYNC脈衝寬度
*					  =9
*/
lcd_regs->lcdcon2 = (1<<24) | (271<<14) | (1<<6) | (9<<0);

水平方向的時間引數：這裡寫圖片描述
所以程式碼為：

/*
*水平方向時間引數
*LCDCON3：
*bit[25:19] HBPD    : HSYNC 後再過多長時間才能發出第一個資料
*					  =2
*bit[18:8] HOZVAL   : 多少列
*					  =479
*bit[7:0] HFPD      : 一行中發出最後一個畫素資料後再過多久發HSYNC訊號
*					  =2
*
*LCDCON4 ：
*bit[7:0] HSPW     : HSYNC脈衝寬度
*					  =40
*/
lcd_regs->lcdcon3 = (2<<19) | (479<<8) | (2<<0);
lcd_regs->lcdcon4 = (40<<0);

訊號的極性並沒有發生變化，所以程式碼為：

/*
*訊號極性
*LCDCON5：
*
*bit[11] FRM565  : 16bpp輸出形式
*				   1 = 5:6:5 Format
*bit[10] INVVCLK : 表示是上升沿讀取資料還是下降沿讀取資料
*				   0 = 下降沿讀取資料
*bit[9] INVVLINE : 水平方向同步訊號是否反轉
*				   1 = 反轉
*bit[8] INVVFRAME: 垂直方向同步訊號是否反轉
*				   1 = 反轉
*bit[7] INVVD    : 資料脈衝是否反轉
*				   0 = Normal（不反轉）
*bit[6] INVVDEN  : 資料使能位是否反轉
*				   0 = normal
*bit[5] INVPWREN : PWREN（LCD電源）位是否反轉
*				   0 = normal
*bit[3] PWREN    : PWREN（LCD電源）位是否使能
*				   0 = Disable PWREN signal（不使能）
*bit[1] BSWP     :位元組轉換位
*				   0 = Swap Disable
*bit[0] HWSWP    : 半字轉換控制位
*				   1 = Swap Enable（轉換）
*/

lcd_regs->lcdcon5 = (1<<11) | (1<<9) | (1<<8) | (1<<0);

上面的工作做完我們的對LCD的設定就基本完成了，下面就是對視訊記憶體的設定了，

/*分配視訊記憶體:
//s3c_lcd->fix.smem_start
//s3c_lcd->fix.smem_len    = 480*272*16/8;
//s3c_lcd->screen_base
*/
s3c_lcd->screen_base = dma_alloc_writecombine(NULL,272*480*2,&(s3c_lcd->fix.smem_start),GFP_KERNEL);

/*
*把地址告訴LCD控制器:
*LCDSADDR1:
*bit[29:21] LCDBANK   :A[30:22] of the bank location for the video buffer in the system memory
*bit[20:0]  LCDBASEU  :A[21:1] of the start address of the LCD frame buffer
*
*LCDSADDR2:
*bit[20:0] LCDBASEL   :A[21:1] of the end address of the LCD frame buffer
*                       LCDBASEL = ((the frame end address) >>1) + 1
*									= LCDBASEU + (PAGEWIDTH+OFFSIZE) x (LINEVAL+1)
*
*LCDSADDR3:
*bit[10:0] PAGEWIDTH  : Virtual screen page width (the number of half words).
*
*/
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;

而在這裡我需要講一下dma_alloc_writecombine函式：

void *
dma_alloc_writecombine(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp)

此函式為分配視訊記憶體的函式，而且這一視訊記憶體的實體地址為連續的地址， 其中第一個引數dev為裝置，第二個引數size表示要分配的地址的大小，第三個引數handle為實體地址，而第四個引數為標記。而此函式的返回值為分配記憶體的虛擬地址。

上面的工作做完後，我們就基本完成入口函式的程式，只差最後一步將fb_info結構體註冊了：

register_framebuffer(s3c_lcd);

然後我們完善程式，如調色盤：

static u32 pseudo_palette[16];
s3c_lcd->pseudo_palette = pseudo_palette;
//在操作函式中
.fb_setcolreg	= s3c_lcdfb_setcolreg,

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;
	}
	u32 *pseudo_palette = info->pseudo_palette;

	val  = chan_to_field(red, &info->var.red);
	val |= chan_to_field(green, &info->var.green);
	val |= chan_to_field(blue, &info->var.blue);

	pseudo_palette[regno] = val;

	return 0;
}
/* 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;
}

出口函式：

unregister_framebuffer(s3c_lcd);

lcd_regs->lcdcon1 &= ~1;         //關LCD控制器
lcd_regs->lcdcon5 &= ~(1<<3);    //關LCD本身，給LCD斷電
*gpbdat           &= ~1;         //關背光燈

dma_free_writecombine(NULL,s3c_lcd->fix.smem_len,s3c_lcd->screen_base,s3c_lcd->fix.smem_start);

iounmap(gpbcon);
iounmap(gpccon);  
iounmap(gpdcon); 
iounmap(gpgcon); 
iounmap(lcd_regs);

framebuffer_release(s3c_lcd);

寫完出口函式，我們的LCD驅動程式就寫完了。
下面就是測試了：測試的步驟為：

  1. 進入核心目錄：make menuconfig ,去掉原來的LCD驅動程式
  2. make uImage ：生成沒有LCD驅動的核心
  3. cp arch/arm/boot/uImage /work/nfs_root/uImage_nolcds
  4. make modules :得到cfd_fillrect，cfb_copyarea，cfb_imageblit函式對應的模組
  5. 使用新的uImage_nolcds 啟動：nfs 30000000 192.168.1.111:/work/nfs_root/uImage_nolcds bootm 30000000
  6. 編譯自己寫的LCD驅動程式，並將其考到根檔案系統
  7. 在開發板上使用安裝驅動：insmod cfbcopyarea.ko insmod cfdfillrect.ko insmod cfbimageblit.ko insmod lcd.ko
  8. echo hollo >/dev/tty1 ,可以在LCD上可以看到hello
  9. cat lcd.ko >/dev/fb0 ,花屏
  10. 修改/etc/inittab,加一行tty1::askfirst:-/bin/sh
  11. 使用新的uImage_nolcds 重新啟動：nfs 30000000 192.168.1.111:/work/nfs_root/uImage_nolcds bootm 30000000
  12. insmod input.ko
  13. 可以按鍵s2，s3，s4，螢幕會顯示ls，和ls命令後的內容

我的文章中可能有些概念或道理講的不詳細，下面是我看到的幾篇我認為比較好的文章我在這裡轉載：

相關推薦

嵌入式Linux——LCD驅動

宣告：本文以韋東山老師的視訊為模本進行編寫，開發板為s3c2440，LCD為A043-24-TT-11，此LCD為480*272 的4.3寸螢幕。與老師所講的略有不同。同時本文為複習視訊所學的內容，如有巧合，敬請諒解； 要寫LCD驅動就要先從核心中找到支援LCD

S3C2440 linux LCD驅動分析

環境： 硬體平臺 TQ2440            東華3.5 inch  TFT LCD       

嵌入式Linux裝置驅動開發——selec/poll

應用程式呼叫select，select系統呼叫的原型： int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout); fd_set資料

嵌入式Linux音訊驅動開發

1.嵌入式音訊系統硬體連線 下圖所示的嵌入式裝置使用IIS將音訊資料傳送給編解碼器。對編解碼器的I/O暫存器的程式設計通過IIC匯流排進行。 2.音訊體系結構-ALSA ALSA是Advanced Linux Sound Architecture 的縮寫，目前已經成為了li

嵌入式Linux裝置驅動開發筆記（一）

一、Linux裝置的分類 字元裝置、塊裝置、網路裝置，三種裝置之間的區別是資料的互動模式，分別為： 位元組流、資料塊、資料包。 二、VFS核心結構體 VFS核心結構體定義在”linux/fs.h”標頭檔案中。 1、struct inode結構體 記

嵌入式Linux裝置驅動開發（二）

上一篇中介紹到裝置驅動如何匹配裝置以及繫結裝置的，在Linux系統下進行註冊，這裡將繼續介紹probe函式的功能。 5、probe函式 Probe()函式必須驗證指定裝置的硬體是否真的存在，probe()可以使用裝置的資源，包括時鐘，platform_dat

嵌入式Linux USB驅動開發之教你一步步編寫USB驅動程式

編寫與一個USB裝置驅動程式的方法和其他匯流排驅動方式類似，驅動程式把驅動程式物件註冊到USB子系統中，稍後再使用製造商和裝置標識來判斷是否安裝了硬體。當然，這些製造商和裝置標識需要我們編寫進USB 驅動程式中。 USB 驅動程式依然遵循裝置模型 —— 匯流排、裝置、驅動

linux——LCD驅動

轉載fbmem分析 實現步驟 定義、分配fb_info* static struct fb_info *s3c_lcd; s3c_lcd = framebuffer_alloc(0, NULL); 設定s3c_lcd* 硬體相關的操作* 配置GPIO用於

嵌入式Linux——IIC驅動（2）：i2c驅動框架分析

簡介：         本文主要介紹i2c匯流排框架，即對i2c的各個層次（i2c匯流排，i2c核心，i2c裝置）進行分析。同時我也會結合程式對框架進行說明。所以本文將分為兩部分，第一部分對i2c的框架進行介紹，而第二部分就是結合程式碼分析。 核心：linux-2.6.2

Linux LCD驅動(一)——硬體分析和FrameBuffer

/* 畫素時鐘單位是皮秒，而時鐘的單位是赫茲，所以計算公式為：      * Hz -> picoseconds is / 10^-12      */     unsigned long long div = (unsigned long long)clk * pixclk;  

嵌入式Linux裝置驅動開發（一）

裝置驅動開發是Linux開發領域一個非常重要的部分，在Linux原始碼的85%都是驅動程式的程式碼。裝置驅動開發不僅需要了解硬體底層的知識，還需要擁有作業系統的背景。驅動程式追求的是高效，穩定，驅動程式發生的問題有可能直接導致整個系統的崩潰。 驅動程式不主動執

嵌入式Linux裝置驅動開發之：按鍵驅動程式例項

11.6  按鍵驅動程式例項 11.6.1  按鍵工作原理 高電平和低電平相接怎麼會變成低電平呢 就像你把電源正極的負極相連一樣會把電壓拉低。大電流會從高電平引腳流向低電平引腳，把高電平引腳拉低。 LED和蜂鳴器是最簡單的GPIO的應用，都不需要任何外部

基於嵌入式Linux的LCD背光調節及驅動的實現

0 引言 　　在手持式裝置中，液晶顯示屏的使用越來越廣泛。由於LCD自身是不能發光的，它需要一個強勁的光源來給它提供背光，以便清晰地顯示資訊。這樣的光源是非常耗電的，通常液晶顯示屏的功耗常常佔到系統總功耗的60％以上。以群創的7寸屏為例，通常背光燈的功耗為2．

嵌入式Linux支持LCD console【轉】

a10 問題 3.5 修改 進行 動態 夏普 display base 轉自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_664c545f0100v9zl.html 轉載：http://www.mculee.cn/post/48.html

基於S3C2440的嵌入式Linux驅動——看門狗（watchdog）驅動解讀

csdn note 動作 strong 申請 信號 error started 讀者 本文將介紹看門狗驅動的實現。 目標平臺：TQ2440 CPU：s3c2440 內核版本：2.6.30 1. 看門狗概述 看門狗其實就是一個定時器，當該定時器溢出前必須對看門狗進

嵌入式Linux開發——(十七)Linux裝置驅動開發

一、字元裝置驅動程式 1）應用程式、庫、核心、驅動程式的關係 2）Linux驅動程式的分類和開發步驟     ①Linux的外設可分為3類：字元裝置（character device）、塊裝置（block device）、網路介面（network interfa

十二、Linux驅動之LCD驅動

1. 基本概念     LCD是Liquid Crystal Display的簡稱，也就是經常所說的液晶顯示器。LCD能夠支援彩色影象的顯示和視訊的播放，是一種非常重要的輸出裝置。如果我們的系統要用GUI（圖形介面介面），比如minigui，MicroWindows

【嵌入式Linux】LCD應用程式2440

參考了文獻： http://www.cnblogs.com/cxjchen/archive/2013/05/13/3075490.html http://www.cnblogs.com/chrispauls/p/4026760.html #include <stdio.h&g

嵌入式linux驅動-模組操作命令

lsmod (list module,將模組列表顯示)，功能是打印出當前核心中已經安裝的模組列表。 insmod（install module，安裝模組），功能是向當前核心中去安裝一個模組，用法是insmod xxx.ko。 modinfo（module information，模組資訊），功能是打印出一個

5. 嵌入式linux驅動-linux裝置分類

1. Linux裝置分類   Linux 系統中的裝置可以分為字元裝置、塊裝置和網路裝置這3 類。 字元裝置：字元裝置是能夠像位元組流一樣被訪問的裝置，當對字元裝置發出讀寫請求，相應的I/O 操作立即發生。Linux 系統中很多裝置都是字元裝置，如字元終端、串