5 linux lcd驱动程序编写

1 lcd硬件操作原理

Lcd显示的过程如下：

1. 从显存中输出显示颜色的数据，在屏幕左上角的第一个点开始显示，每间隔一个像素时钟VCLK，向右移动一个点，当移到最右边时，会根据水平同步信号HSYNC跳到下一行的最左边；
2. 又重复步骤1的操作，直到显示到右下角最后一个点为止，这时根据垂直同步信号YSYNC，又跳回到左上角第一个点开始下一帧图片的显示。

2 编写驱动

在上一章节结尾已经理出了lcd驱动程序的大致流程。首先来实现入口函数lcd_init函数。

1. 分配一个fb_info空间；
2. 对fb_info指向的结构体进行配置；
   1. 设置可变参数；
   2. 设置固定参数；
   3. 设置fops；
3. 设置其他参数。
4. 硬件相关的配置；
   1. 设置lcd相关的引脚；
   2. 设置lcd控制器的寄存器；
   3. 设置显存，并将显存的地址通知到lcd控制器；
   4. 开启lcd，lcd控制器以及背光。
5. 注册framebuffer。

出口函数lcd_exit主要实现对资源的释放，具体操作如下：

1. 卸载framebuffer；
2. 关闭lcd控制器，背光；
3. 释放显存空间；
4. 解除所有io资源的映射；
5. 释放申请的fb_info空间。

详细的代码如下所示。

1. #include <linux/module.h>  
2. #include <linux/kernel.h>  
3. #include <linux/errno.h>  
4. #include <linux/string.h>  
5. #include <linux/mm.h>  
6. #include <linux/slab.h>  
7. #include <linux/delay.h>  
8. #include <linux/fb.h>  
9. #include <linux/init.h>  
10. #include <linux/dma-mapping.h>  
11. #include <linux/interrupt.h>  
12. #include <linux/workqueue.h>  
13. #include <linux/wait.h>  
14. #include <linux/platform_device.h>  
15. #include <linux/clk.h>  
16.     
17. #include <asm/io.h>  
18. #include <asm/uaccess.h>  
19. #include <asm/div64.h>  
20.     
21. #include <asm/mach/map.h>  
22. #include <asm/arch/regs-lcd.h>  
23. #include <asm/arch/regs-gpio.h>  
24. #include <asm/arch/fb.h>  
25.     
26. static volatile unsigned long *gpbcon;  
27. static volatile unsigned long *gpbdat;  
28. static volatile unsigned long *gpccon;  
29. static volatile unsigned long *gpdcon;  
30. static volatile unsigned long *gpgcon;  
31. static u32 pseudo_pal[16];  
32.     
33. struct lcd_regs{  
34.     unsigned long lcdcon1;  
35.     unsigned long lcdcon2;  
36.     unsigned long lcdcon3;  
37.     unsigned long lcdcon4;  
38.     unsigned long lcdcon5;  
39.     unsigned long lcdsaddr1;  
40.     unsigned long lcdsaddr2;  
41.     unsigned long lcdsaddr3;  
42.     unsigned long redlut;  
43.     unsigned long greenlut;  
44.     unsigned long bluelut;  
45.     unsigned long reserved[9];  
46.     unsigned long dithmode;  
47.     unsigned long tpal;  
48.     unsigned long lcdintpnd;  
49.     unsigned long lcdsrcpnd;  
50.     unsigned long lcdintmask;  
51.     unsigned long tconsel;  
52. };  
53. static volatile struct lcd_regs *lcdregs;  
54.         
55. static struct fb_info      *s3cxx_lcd;  
56. static int s3cfb_setcolreg(unsigned regno,  
57.                    unsigned red, unsigned green, unsigned blue,  
58.                    unsigned transp, struct fb_info *info);  
59.     
60. static struct fb_ops s3c_lcdfb_ops = {  
61.     .owner      = THIS_MODULE,  
62.     .fb_setcolreg   = s3cfb_setcolreg,  
63.     .fb_fillrect    = cfb_fillrect,  
64.     .fb_copyarea    = cfb_copyarea,  
65.     .fb_imageblit   = cfb_imageblit,  
66. };  
67.     
68. static inline unsigned int chan_to_field(unsigned int chan, struct fb_bitfield *bf)  
69. {  
70.     chan &= 0xffff;  
71.     chan >>= 16 - bf->length;  
72.     return chan << bf->offset;  
73. }  
74.     
75. static int s3cfb_setcolreg(unsigned regno,  
76.                    unsigned red, unsigned green, unsigned blue,  
77.                    unsigned transp, struct fb_info *info)  
78. {  
79.     unsigned int val;  
80.         
81.     if(regno > 16)  
82.         return 1;  
83.     
84.     /* 用red green blue三原色构造出val */  
85.     val  = chan_to_field(red,   &info->var.red);  
86.     val |= chan_to_field(green, &info->var.green);  
87.     val |= chan_to_field(blue,  &info->var.blue);  
88.     
89.     pseudo_pal[regno] = val;  
90.     return 0;     
91. }  
92.     
93. static int lcd_init(void)  
94. {  
95.     /* 1、分配一个fb_info空间 */  
96.     s3cxx_lcd = framebuffer_alloc(0, NULL);  
97.         
98.     /* 2、配置 */  
99.     /* 2.1、设置可变参数 */  
100.     s3cxx_lcd->var.xres          = 480;  
101.     s3cxx_lcd->var.yres          = 272;  
102.     s3cxx_lcd->var.xres_virtual  = 480;  
103.     s3cxx_lcd->var.yres_virtual  = 272;  
104.     s3cxx_lcd->var.bits_per_pixel    = 16;  
105.     /* RGB:565 */  
106.     s3cxx_lcd->var.red.offset        = 11;  
107.     s3cxx_lcd->var.red.length        = 5;  
108.     s3cxx_lcd->var.green.offset      = 5;  
109.     s3cxx_lcd->var.green.length      = 6;  
110.     s3cxx_lcd->var.blue.offset       = 0;  
111.     s3cxx_lcd->var.blue.length       = 5;      
112.     s3cxx_lcd->var.activate          = FB_ACTIVATE_NOW;  
113.             
114.     /* 2.2、设置固定参数 */  
115.     strcpy(s3cxx_lcd->fix.id, "mylcd");  
116.     s3cxx_lcd->fix.smem_len      = 480*272*16/8;  
117.     s3cxx_lcd->fix.type          = FB_TYPE_PACKED_PIXELS;  
118.     s3cxx_lcd->fix.visual            = FB_VISUAL_TRUECOLOR;  
119.     s3cxx_lcd->fix.line_length       = 480*2;  
120.         
121.     /* 2.3、设置fbops */  
122.     s3cxx_lcd->fbops             = &s3c_lcdfb_ops;  
123.     /* 2.4、设置其他参数 */  
124.     s3cxx_lcd->pseudo_palette        = pseudo_pal;  
125.     s3cxx_lcd->screen_size           = 480*272*16/8;  
126.         
127.     /* 3、硬件相关的操作 */  
128.     /* 3.1、设置lcd的引脚 */  
129.     gpbcon = ioremap(0x56000010, 8);  
130.     gpbdat = gpbcon + 1;  
131.     gpccon = ioremap(0x56000020, 4);  
132.     gpdcon = ioremap(0x56000030, 4);  
133.     gpgcon = ioremap(0x56000060, 4);  
134.     
135.     /* GPIOc管脚用于VD[7:0]、LCD_LPCREVB、LCD_LPCREV、 LCD_LPCOE、VM、VFRAME、VLINE、VCLK、LEND */  
136.     *gpccon = 0Xaaaaaaaa;  
137.     /*GPIOd管脚用于VD[23:8] */  
138.     *gpdcon = 0Xaaaaaaaa;  
139.     /* GPIOB0管脚设为输出引脚 */  
140.     *gpbcon &= ~0x03;  
141.     *gpbcon |= 0x01;  
142.     *gpbdat &= ~0x01;  
143.     /*gpiog4管脚用于LCD_PWRDN */  
144.     *gpgcon |= (3<<8);  
145.         
146.     /* 3.2、设置lcd控制器的寄存器 */  
147.     lcdregs = ioremap(0X4D000000, sizeof(struct lcd_regs));  
148.     /* lcdcon1 
149.      * bit[17:8] vclk = hclk /[(clkval + 1)*2] 
150.               10000000Hz(100nS) = 100000000/[(clkval + 1)*2] 
151.               clkval = 4 
152.      * bit[6:5]  11 = TFT LCD panel 
153.      * bit[4:1]  1100 = 16 bpp for TFT 
154.      * bit[0]    0 = Disable the video output and the LCD control signal 
155.      */  
156.     lcdregs->lcdcon1 = (4 << 8)| (3 << 5) | (0x0c << 1) ;  
157.     /* 
158.      * lcdcon2 垂直方向的时间参数 
159.      * bit[31:24] VBPD VSYNC之后多久才能发出第一行数据 
160.      *            LCD手册上  T0-T2-T1 = VBPD + 1 = 4; 
161.                   VBPD=3 
162.      * bit[23:14] LINEVAL 显示的行数 320 = LINEVAL + 1; 
163.      *            LINEVAL = 319; 
164.      * bit[13:6]  VFPD 最有一行数据发出多久后，再发出VSYNC 
165.      *            VFPD  T2-T5 = VFPD + 1; 
166.      *            VFPD=1; 
167.      * bit[5:0]   VSPW VSYNC信号的脉冲宽度  
168.      *            VSPW + 1 = T1 = 1 
169.      *            VSPW = 0; 
170.      */  
171.     lcdregs->lcdcon2 = (1 << 24) | (271 << 14) | (1 << 6) |(9);  
172.     /* 
173.      * lcdcon3 水平方向的时间参数 
174.      * bit[25:19] HBPD HSYNC之后多久才能发出第一行数据 
175.      *            LCD手册上  T6-T8-T7 = HBPD + 1 =273-251-5=17; 
176.                   HBPD=17 
177.      * bit[18:8]  HOZVAL 显示的列数 240 = HOZVAL + 1; 
178.      *            LINEVAL = 239; 
179.      * bit[7:0]   HFPD 最后一行的最后一个数据发出多久后，再发出HSYNC 
180.      *            VFPD  T8-T11 = 251-240=11=VFPD+1; 
181.      *            VFPD=10; 
182.      */  
183.      lcdregs->lcdcon3 = (1 << 19) | (479 << 8) | (1 << 0);  
184.     /* 
185.      * lcdcon4 水平方向的时间参数 
186.      * bit[7:0]   HSPW HSYNC信号的脉冲宽度 
187.      *            HSPW  T7 = HSPW+1 = 5; 
188.      *            HSPW=4; 
189.      */  
190.     lcdregs->lcdcon4 = (40 << 0);  
191.     /* 
192.      * 信号的极性 
193.      * bit[11] 1 = 5:6:5 Format 
194.      * bit[10] 0 = The video data is fetched at VCLK falling edge 
195.      * bit[9]  This bit indicates the VLINE/HSYNC pulse polarity. 1 = Inverted 
196.      * bit[8]  This bit indicates the VFRAME/VSYNC pulse polarity. 1 = Inverted 
197.      * bit[6]  This bit indicates the VDEN signal polarity. 0 = Normal 
198.      * bit[3]  PWREN  LCD_PWREN output signal enable/disable.0 = Disable PWREN signal 1 = Enable PWREN signal 
199.      * bit[1]  BSWP  =0 
200.      * bit[0]  HWSWP = 1 参照2440手册 
201.      */  
202.     lcdregs->lcdcon5 = (1 << 11) | (0 << 10) | (1 << 9) | (1 << 8) | (1 << 0);  
203.         
204.     /* 3.3、设置显存，并将显存的地址通知到lcd控制器*/  
205.     s3cxx_lcd->screen_base = dma_alloc_writecombine(NULL, s3cxx_lcd->fix.smem_len, &s3cxx_lcd->fix.smem_start, GFP_KERNEL);  
206.     lcdregs->lcdsaddr1 = (s3cxx_lcd->fix.smem_start >> 1) &~(3<<30);  
207.     lcdregs->lcdsaddr2 = ((s3cxx_lcd->fix.smem_start + s3cxx_lcd->fix.smem_len) >> 1) & 0x1fffff;  
208.     lcdregs->lcdsaddr3 = (480*16/16); /* 一行的长度(单位:2字节) */  
209.     
210.     lcdregs->lcdcon1 |= (1<<0);    /* 使能LCD控制器 */  
211.     lcdregs->lcdcon5 |= (1<<3);    /* 使能lcd */  
212.     *gpbdat |= 1;               /*输出高电平，打开背光 */  
213.         
214.     //s3cxx_lcd->fix.smem_start          /* 显存的物理地址 */  
215.     /* 4、注册 */  
216.     register_framebuffer(s3cxx_lcd);  
217.         
218.     return 0;  
219. }  
220.     
221.     
222. static void lcd_exit()  
223. {  
224.     unregister_framebuffer(s3cxx_lcd);  
225.     lcdregs->lcdcon1 &= ~(1<<0);  
226.     *gpbdat &= ~1;  
227.     dma_free_writecombine(NULL, s3cxx_lcd->fix.smem_len, s3cxx_lcd->screen_base, s3cxx_lcd->fix.smem_start);  
228.         
229.     iounmap(lcdregs);  
230.     iounmap(gpbcon);  
231.     iounmap(gpccon);  
232.     iounmap(gpdcon);  
233.     iounmap(gpgcon);  
234.     framebuffer_release(s3cxx_lcd);  
235. }  
236.     
237.     
238. module_init(lcd_init);  
239. module_exit(lcd_exit);  
240.     
241. MODULE_LICENSE("GPL");  

 

3 编译调试

1. 去掉内核中原有的lcd驱动

   使用make menuconfig命令，对内核重新配置。

   

   

   

   如上图所示，由->Device Drivers进入，选择->Graphics support，最终将sc2410 lcd framebuffer support设置成M，作为模块编译。因为在fb_ops结构体中，cfb_fillrect、cfb_copyarea、cfb_imageblit三个模块被调用了，所以需要将sc2410 lcd framebuffer作为模块进行编译，方便我们后面对这三个模块进行挂载。

   

2. 对内核设置完成后，使用make uImage命令编译内核，使用make modules命令编译模块。编译结束后，将uImage和cfbfillrect.ko、cfbcopyarea.ko、cfbimageblit.ko分别拷贝到可被NFS挂接的目录下/work/nfs_root/...。
3. 通过nfs服务，使用新的uImage启动系统。
4. 装载cfbfillrect.ko、cfbcopyarea.ko、cfbimageblit.ko和lcd.ko驱动模块。

   

5. 测试。

   使用echo hello > /dev/tty1命令，将hello输出到lcd终端。会发现lcd屏幕上打印出"hello"字符。

   使用cat lcd.ko > /dev/fb0命令，将lcd.ko的内容显示到lcd上。这里显示的是花屏的效果。

    

视频中使用的是3.5寸的lcd屏，这里需要将对应的参数修改成4.3寸屏的，才能看到正确的实验现象。