韦东山2440-学习笔记-framebuffer
1. framebuffer框架简述
1.1 init
init完成主设备号申请，cdev创建并加入系统，设置了fops，但这个fops只是虚函数
fbmem_init
register_chrdev
1.2 open
fb_open
fbidx = iminor(inode);
info = registered_fb[fbidx];
info->fbops->fb_open(info,1);
可见 registered_fb[] 记录了真正的驱动
1.3 read
fb_read
fbidx = iminor(inode);
info = registered_fb[fbidx];
if (info->fbops->fb_read)
return info->fbops->fb_read(info, buf, count, ppos);
src = (u32 __iomem *) (info->screen_base + p);
while (count) {
*dst++ = fb_readl(src++);
}
如果具体的驱动没有实现read，则使用通用 的read，即直接拷贝frame_buffer的数据
1.4 注册 framebuffer
由上分析可知，fbmem只是中间层，具体的驱动在 registered_fb[]。
谁写 registered_fb[] ?
register_framebuffer(struct fb_info *fb_info)
fb_info->dev = device_create(fb_class, fb_info->device,
MKDEV(FB_MAJOR, i), "fb%d", i); // 添加设备，就会创建设备节点/dev/fb0 /dev/fdb1 之类
registered_fb[i] = fb_info; // 注册到 registered_fb[] ，应用层就可以调用
所以驱动的写步骤是：
- 分配fb_info
- 设置fb_info
- 注册register_framebuffer
2. LCD硬件知识
涉及的硬件有：
LCD控制器：通过SoC寄存器设置，让LCD控制器满足LCD能支持的时序，等
LCD：只需要设置引脚保证供电
LCD背光：需要设置引脚保证供电
DMA：Linux有模块会设置，写LCD驱动不需要管
GPIO控制器：
2.2 引脚
首先看LCD的手册
- 所有引脚都需要设置为LCD相关
- SoC使用了 16 根数据线，说明一个像素点最多能用16bit描述
背光的开关
LCD的开关
2.1 时序
LCD 控制的时序
LCD的时序
需要将LCD的时序和LCD控制器的时序结合看，找到两者关系，设置LCD控制器的时序让其满足LCD的时序。
LCD需要那种时序值，根据LCD手册
2.3 极性
还是结合LCD和控制器的时序图，可知极性是否需翻转
2.4 像素格式
根据LCD芯片手册知道，LCD支持32bpp，但是根据电路图，可知只是用了16位，所以最多使用 16bpp。
像素数据在内存的存放格式，只与LCD控制器有关，所以看SoC手册。
发现16bpp支持两种排布，可按照需要选择一种，并设置相关寄存器，
2. 代码
LCD寄存器设置太多，具体描述都放到代码中
#include <linux/module.h>
#include <linux/dma-mapping.h>
#include <linux/fb.h>
#include <linux/bitops.h>
#include <linux/input.h>
#include <linux/spinlock.h>
#include <asm/atomic.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm-arm/irq.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/arch/regs-gpio.h>
#include <asm/hardware.h>
struct s3c_lcd_regs {
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 reserve[9];
unsigned long dithmode;
unsigned long tpal;
unsigned long lcdintpnd;
unsigned long lcdsrcpnd;
unsigned long lcdintmsk;
unsigned long tconsel;
};
static struct fb_info *s3c_info;
volatile static unsigned long *gpccon;
volatile static unsigned long *gpdcon;
volatile static unsigned long *gpbcon;
volatile static unsigned long *gpbdat;
volatile static unsigned long *gpgcon;
struct s3c_lcd_regs *s3c_lcd_regs;
static unsigned int pseudo_palette[16];
static int s3c_setcolreg(u_int regno, u_int red, u_int green, u_int blue,
u_int trans, struct fb_info *info);
// 显存操作函数，使用其他模块的实现
static struct fb_ops s3c_ops = {
.owner = THIS_MODULE,
.fb_setcolreg = s3c_setcolreg,
.fb_fillrect = cfb_fillrect,
.fb_copyarea = cfb_copyarea,
.fb_imageblit = cfb_imageblit,
};
static inline unsigned int
chan_to_field(unsigned int chan, const struct fb_bitfield *bf)
{
chan &= 0xffff;
chan >>= 16 - bf->length;
return chan << bf->offset;
}
// 设置调色板
static int
s3c_setcolreg(u_int regno, u_int red, u_int green, u_int blue,
u_int trans, struct fb_info *info)
{
unsigned int val;
if (regno > 16)
return -1;
//pal = fbi->fb.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;
}
#define SCREEN_W 480
#define SCREEN_H 272
static int __init
lcd_dev_init(void)
{
// 1. 分配fb_info
s3c_info = framebuffer_alloc(0, NULL);
// 2. 设置fb_info
// 2.1 设置固定参数
strcpy(s3c_info->fix.id, "mylcd");
s3c_info->fix.smem_len = SCREEN_W * SCREEN_H * 2; // framebuffer 的总长度， 一共 480 * 272 个像素，每个像素使用 16bit表示，也就是 2Byte
s3c_info->fix.type_aux = FB_TYPE_PACKED_PIXELS; // 确定像素点的存储方式，存储方式决定了存储和传输速度和图像处理性能消耗, 优化时考虑，所以使用默认值
s3c_info->fix.visual = FB_VISUAL_TRUECOLOR; // 确定可视化类型定义，使用真彩色
s3c_info->fix.xpanstep = 0; // 表示每次水平滚动时，显示器位置相对于显存位置的增量，可以设为水平像素行占用多少字节，以实现显存相对显示器的滚动，不使用时设置为0
s3c_info->fix.ypanstep = 0; // 同上
s3c_info->fix.line_length = 2* SCREEN_W; // 一行像素占用的字节数, 使用 16bpp 所以一个像素占据2Byte，分辨率为 480*272，所以一行占用字节为 2*272
//s3c_info->fix.mmio_start = ; // 显卡的显存基地址，是物理地址，没有显卡所以不设置
//s3c_info->fix.mmio_len = ; //
//s3c_info->fix.accel = ; // 像驱动表明我们使用的硬件
// 2.2 设置可变参数
s3c_info->var.xres = SCREEN_W; // 硬件分辨率
s3c_info->var.yres = SCREEN_H;
s3c_info->var.xres_virtual = SCREEN_W; // 在虚拟内存空间中，一行有多少像素， xres_virtual 可以大于 xres(如实现屏幕缩放和滚动) 也可以小于 xres （实现分页和双缓冲）
s3c_info->var.yres_virtual = SCREEN_H;
s3c_info->var.xoffset = 0; // 表示在显存中的显示区域, 其实位置为 (xoffset, yoffset), 结束位置为 (xoffset + xres, yoffset + yres)
s3c_info->var.yoffset = 0;
s3c_info->var.bits_per_pixel = 16; // 也就是 bpp，我们使用16bpp即一个像素占用16位
s3c_info->var.grayscale = 0; // 是否为灰度模式，非0，为灰度模式，显示黑白，0为彩色模式
// 颜色分量在像素中的位数和位置
// [5:6:5]
// [11:5:0]
s3c_info->var.red.offset = 11;
s3c_info->var.red.length = 5;
s3c_info->var.red.msb_right = 0;
s3c_info->var.green.offset = 5;
s3c_info->var.green.length = 6;
s3c_info->var.green.msb_right = 0;
s3c_info->var.blue.offset = 0;
s3c_info->var.blue.length = 5;
s3c_info->var.blue.msb_right = 0;
//s3c_info->var.transp = ; // 透明度分量
s3c_info->var.nonstd = 0; // 是否是非标准格式RGB，不是，我们使用 RGB5:6:5，是标准的
/*
* FB_ACTIVATE_NOW：立即激活新的帧缓冲区，不等待垂直同步信号。这种方式可以实现无闪烁的页面刷新，但可能会导致图像出现撕裂现象。
* FB_ACTIVATE_FORCE：强制激活新的帧缓冲区，无论是否已经接收到垂直同步信号。这种方式可以避免图像出现撕裂现象，但可能会导致屏幕闪烁。
* FB_ACTIVATE_VBL：在下一次垂直同步信号到来时激活新的帧缓冲区。这种方式可以保证图像不会出现撕裂现象，但可能会导致页面刷新速度较慢。
*/
// s3c_info->var.activate = FB_ACTIVATE_NOW; // 控制显示设备的激活状态
s3c_info->var.activate = FB_ACTIVATE_VBL; // 控制显示设备的激活状态
// MARK
s3c_info->var.height = SCREEN_H; // 帧缓冲区高度
s3c_info->var.width = SCREEN_W;
//s3c_info->var. timing 部分设置了也没用
// 2.3 设置操作函数
s3c_info->fbops = &s3c_ops;
// 2.4 其他设置
//s3c_info->screen_base = ; // 显存的虚拟地址
s3c_info->screen_size = SCREEN_W * SCREEN_H * 2;
s3c_info->pseudo_palette = pseudo_palette;
// 3. 硬件相关
// 3.1 设置GPIO支持LCD
// VD3-VD7 GPC11-GPC15
// VD15-VD23 GPD7-GPD15
gpccon = ioremap(0x56000020, sizeof(unsigned long));
gpdcon = ioremap(0x56000030, sizeof(unsigned long));
*gpccon &= ~((3 << 11*2) | (3 << 12*2) | (3 << 13*2) | (3 << 14*2) | (3 << 15*2));
*gpccon |= (2 << 11*2) | (2 << 12*2) | (2 << 13*2) | (2 << 14*2) | (2 << 15*2);
*gpdcon &= ~(((3 << 7*2) | (3 << 8*2) | (3 << 9*2) | (3 << 10*2) |
(3 << 11*2) | (3 << 12*2) | (3 << 13*2) | (3 << 14*2) |
(3 << 15 *2)));
*gpdcon |= ((2 << 7*2) | (2 << 8*2) | (2 << 9*2) | (2 << 10*2) |
(2 << 11*2) | (2 << 12*2) | (2 << 13*2) | (2 << 14*2) |
(2 << 15 *2));
// 像素点移动信号 VCLK GPC1
*gpccon &= ~(3 << 1*2);
*gpccon |= (2 << 1*2);
// 行同步信号 VLINE GPC2
*gpccon &= ~(3 << 2*2);
*gpccon |= (2 << 2*2);
// 数据有效信号 VM GPC4
*gpccon &= ~(3 << 4*2);
*gpccon |= (2 << 4*2);
// 垂直同步信号 VFRAME GPC3
*gpccon &= ~(3 << 3*2);
*gpccon |= (2 << 3*2);
// 背光电路 KEYBOARD GPB0
gpbcon = ioremap(0x56000010, sizeof(unsigned long) * 2);
gpbdat = gpbcon + 1;
// 设置为输出模式，输出低电平，关闭LCD控制器
*gpbcon &= ~(3 << 0);
*gpbcon |= (1 << 0);
*gpbdat &= ~(1 << 0);
// LCD供电 LCD_PWREN GPG4
gpgcon = ioremap(0x56000060, sizeof(unsigned long ));
// 设置为LCD供电模式
*gpgcon |= (3 << 4*2);
// 3.2 设置lcd 控制器
s3c_lcd_regs = ioremap(0X4D000000, sizeof(*s3c_lcd_regs));
/*
* [27:18] read only
* [17:8] : 0b101 决定VCLK速度
* VCLK = HCLK / [ (CLKVAL +1) * 2]
* clkval = hclk/(vclk*2) - 1
* = 100/18 -1 = 4.5
* [7] : 0 决定VM的翻转速率 , 不懂 设置
* [6:5] : 0b11 显示模式
* [4:1] : 0b1100 bpp模式 16bpp for TFT
* [0] : 0b0 禁止LCD控制器
*/
s3c_lcd_regs->lcdcon1 = 0x00000578;
/*
* 时序
* [31:24] : 1 vpbd + 1 = 2(tvb)
* [23:14] : 271 lineval + 1 = 272(tvd)
* [13:6] : 1 vfpd + 1 = 2(tvf)
* [5:0] : 9 VSPW + 1 = 10(tvp)
*/
s3c_lcd_regs->lcdcon2 = (1 << 24) | (271 << 14) | (1 << 6) | (9 << 0) ;
/*
* 时序
* [25:19] : 1 HBPD + 1 = 2(thb)
* [18:8] : 479 HOZVAL + 1 = 480(thd)
* [7:0] : 1 HFPD + 1 = 2(thf)
*
*/
s3c_lcd_regs->lcdcon3 = (1 << 19) | (479 << 8) | (1 << 0);
/*
* 时序
* [15:8] STN显示器设置，忽略
* [7:0] : 40 HSPW + 1 = 41(thp)
*/
s3c_lcd_regs->lcdcon4 = 40 << 0;
/*
* 极性
* [31:17]
* [16:15]
* [14:13]
* [12] 决定24bpp的顺序，使用16bpp不考虑
* [11] : 1 决定16bpp的格式 5:6:5
* [10] : 0 决定VCLK极性 数据在下降沿获取
* [9] : 1 决定HSYNC脉冲是否反正 要
* [8] : 1 决定VSYNC是否反正 要
* [7] : 0 决定VD是否翻转 不
* [6] : 0 VDEN翻转
* [5] : 0 PWREN翻转 高电平有效
* [4] : 0 LEND输出信号禁止 没找到连线
* [3] : 0 LCD_PWREN 输出LCD
* [2] : 0 BSWP
* [1] : 0 HWSWP
*/
s3c_lcd_regs->lcdcon5 = 0x00000b01;
// 3.3 分配 framebuffer
// void *dma_alloc_writecombine(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp)
// 返回 ： 虚拟地址
// dev :
// size : 物理地址大小
// handle : 物理地址
// 3.3.1 分配framebuffer内存, 为了提高性能，此内存需要连续且和物理地址映射关系简单
s3c_info->screen_base = dma_alloc_writecombine(NULL, s3c_info->fix.smem_len,
(dma_addr_t *)&s3c_info->fix.smem_start, GFP_KERNEL);
s3c_info->screen_size = s3c_info->fix.smem_len;
// 3.3.2 设置LCD控制器显存部分
// [29:21] : 设置显存基地址的[30:22]位部分
// [20:0] : 设置显存基地址的[21:1]位部分
// 所以显存基地址需要设置 [30:1]位 放到寄存器的 [29:0] ，共30为
s3c_lcd_regs->lcdsaddr1 = (s3c_info->fix.smem_start >> 1) & 0x3fffffff;
// [20:0] : 设置结束地址的[21:1]
s3c_lcd_regs->lcdsaddr2 = ((s3c_info->fix.smem_start + s3c_info->fix.smem_len) >> 1) & 0x1fffff;
// 设置虚拟屏幕
// [21:11] : 虚拟屏幕偏移大小，半字单位 , 无偏移
// [10:0] : 虚拟屏幕页宽度大小，半字单位，半字16bit
s3c_lcd_regs->lcdsaddr3 = SCREEN_W * 16 / 16;
// 使能LCD
// 启动LCD控制器信号输出
s3c_lcd_regs->lcdcon5 |= (1 << 3);
// 启动LCD
s3c_lcd_regs->lcdcon1 |= (1 << 0);
// 启动背光
*gpbdat |= 1;
// 4. 注册
register_framebuffer(s3c_info);
return 0;
}
static void __exit
lcd_dev_exit(void)
{
unregister_framebuffer(s3c_info);
dma_free_writecombine(NULL, s3c_info->fix.smem_len,
s3c_info->screen_base, s3c_info->fix.smem_start);
iounmap(gpbcon);
iounmap(gpgcon);
iounmap(s3c_lcd_regs);
iounmap(gpccon);
iounmap(gpdcon);
framebuffer_release(s3c_info);
}
module_init(lcd_dev_init);
module_exit(lcd_dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
3. 测试
ls /dev/fb* 出现设备
echo "aaa"> /dev/tty1 屏幕出现字
4. s3c2440的实现
使用 platform
drivers/video/s3c2410fb.c 实现 platform_driver
arch/arm/mach-s3c2440/mach-*.c 实现 platform_device
将lcd参数定义在 struct s3c2410fb_mach_info 中
使用 s3c24xx_fb_set_platdata 把 s3c2440_platform_device->dev.platform_data = s3c2410fb_mach_info_320_272
如此 在 s3c2440_platform_driver时，就可以获得该LCD的参数
