小白自制Linux开发板六. SPI TFT屏幕修改与移植

本文章参考：
https://www.bilibili.com/read/cv9947785?spm_id_from=333.999.0.0

本篇通过SPI接口，使用ST7789V TFT焊接屏(13pin)为我们的小开发板进行显示加持，废话不多说了，直接开搞。

1. 硬件设置

我们在第四篇中使用了F1C200s的SPI0通信接口连接了ESP8266作为无线网卡使用，这一篇我们将使用SPI1作为我们的显示接口

在F1C200s，我们用到了SPI1中的CLK、MOSI、CS三个接口，因为不需要从屏幕返回数据，所以不需要接MISO，另外我们配置PE4作为重置、PE5为DC，如上图。

需要注意的是，在有些原理图中SPI中的CS是直接接地的，这种处理方式并不好，而且还要看硬件是否支持，墨云就在这里踩过坑。

对于屏幕端，接线相对简单，SDA(MOSI)、SCL(CS) ,除了要接线，还需要拉高；VCC为供电，并且需要接一个4.7uf或是10uf的滤波电容；

LEDA(12pin)引脚是控制显示屏灯光的的引脚，如果有必要可以接到一个控制IO上面，这样就可以自定义控制显示屏亮灭了，这里为了图省事，就直接接了3.3v，也就是上电直接亮屏，如下图所示。

2. 软件编写

在Linux内核中是带了ST7789V驱动的，但是因为Linux内核一直在不断升级改进，比如一些申请接口的方式在不断的变化，而对应的驱动代码却没有同步更新，所以造成了很多驱动不兼容问题，所以我们还需要修改ST7789V的驱动才能让屏幕工作起来。

在Linux内核目录drivers/staging/fbtft中可以看到有st7789v的驱动代码，

2.1 修改初始化参数

现在打开fb_st7789v.c文件，然后找到屏幕初始化函数，修改如下：

 1 static int init_display(struct fbtft_par *par)
 2 {
 3     par->fbtftops.reset(par);
 4     mdelay(50);
 5     write_reg(par,0x11);//Sleep exit
 6     mdelay(12);
 7     write_reg(par,0x11);
 8     mdelay(10);
 9     write_reg(par,0x3A,0x05); //65k mode
10     write_reg(par,0xc5,0x1a);
11     write_reg(par,0x36,0x70); // 屏幕显示方向设置
12 //-------------ST7789V Frame rate setting-----------//
13     write_reg(par,0xb2,0x05,0x05,0x00,0x33,0x33);
14     write_reg(par,0xb7,0x35);
15 //--------------ST7789V Power setting---------------//
16     write_reg(par,0xbb,0x3f);
17     write_reg(par,0xc0,0x2c);
18     write_reg(par,0xc2,0x01);
19     write_reg(par,0xc3,0x0f);
20     write_reg(par,0xc4,0x20);
21     write_reg(par,0xc6,0x11);
22     write_reg(par,0xd0,0xa4,0xa1);
23     write_reg(par,0xe8,0x03);
24     write_reg(par,0xe9,0x09,0x09,0x08);
25     write_reg(par,0xe0,0xd0,0x05,0x09,0x09,0x08,0x14,0x28,0x33,0x3f,0x07,0x13,0x14,0x28,0x30);
26     write_reg(par,0xe1,0xd0,0x05,0x09,0x09,0x08,0x03,0x24,0x32,0x32,0x3b,0x14,0x13,0x28,0x2f);
27     write_reg(par,0x21);
28     write_reg(par,0x11);
29     mdelay(120);      //Delay 120ms
30     write_reg(par,0x29);
31     mdelay(200);
32     return 0;
33 }

2.2 修改分辨率

接下来要修改屏幕分辨率，这里我使用的是1.14寸135*240的液晶屏，找到fbtft_display display结构体，然后修改width和height，

2.3 修改显示核心代码

然后修改fbtft-core.c文件，

先添加两个头文件：

#include "linux/gpio.h"
#include "linux/of_gpio.h"

添加头文件的目的是后面需要用到申请gpio函数。

然后找到fbtft_request_one_gpio和fbtft_request_gpios函数，并且修改：

修改fbtft_request_one_gpio，修改gpio申请函数

 1 static int fbtft_request_one_gpio(struct fbtft_par *par,
 2                   const char *name, int index,
 3                   struct gpio_desc **gpiop)
 4 {
 5     struct device *dev = par->info->device;
 6     struct device_node *node = dev->of_node;
 7     int gpio, flags, ret = 0;
 8     enum of_gpio_flags of_flags;
 9     if (of_find_property(node, name, NULL)) {
10         gpio = of_get_named_gpio_flags(node, name, index, &of_flags);
11         if (gpio == -ENOENT)
12             return 0;
13         if (gpio == -EPROBE_DEFER)
14             return gpio;
15         if (gpio < 0) {
16             dev_err(dev,
17                 "failed to get '%s' from DT\n", name);
18             return gpio;
19         }
20          //active low translates to initially low
21         flags = (of_flags & OF_GPIO_ACTIVE_LOW) ? GPIOF_OUT_INIT_LOW :
22                             GPIOF_OUT_INIT_HIGH;
23         ret = devm_gpio_request_one(dev, gpio, flags,
24                         dev->driver->name);
25         if (ret) {
26             dev_err(dev,
27                 "gpio_request_one('%s'=%d) failed with %d\n",
28                 name, gpio, ret);
29             return ret;
30         }
31
32         *gpiop = gpio_to_desc(gpio);
33         fbtft_par_dbg(DEBUG_REQUEST_GPIOS, par, "%s: '%s' = GPIO%d\n",
34                             __func__, name, gpio);
35     }
36
37     return ret;
38 }

修改fbtft_request_gpios，修改设备树匹配字符串

static int fbtft_request_gpios(struct fbtft_par *par)
{
    int i;
    int ret;
 
    ret = fbtft_request_one_gpio(par, "reset-gpios", 0, &par->gpio.reset);
    if (ret)
        return ret;
    ret = fbtft_request_one_gpio(par, "dc-gpios", 0, &par->gpio.dc);
    if (ret)
        return ret;
    ret = fbtft_request_one_gpio(par, "rd-gpios", 0, &par->gpio.rd);
    if (ret)
        return ret;
    ret = fbtft_request_one_gpio(par, "wr-gpios", 0, &par->gpio.wr);
    if (ret)
        return ret;
    ret = fbtft_request_one_gpio(par, "cs-gpios", 0, &par->gpio.cs);
    if (ret)
        return ret;
    ret = fbtft_request_one_gpio(par, "latch-gpios", 0, &par->gpio.latch);
    if (ret)
        return ret;
    for (i = 0; i < 16; i++) {
        ret = fbtft_request_one_gpio(par, "db-gpios", i,
                         &par->gpio.db[i]);
        if (ret)
            return ret;
        ret = fbtft_request_one_gpio(par, "led-gpios", i,
                         &par->gpio.led[i]);
        if (ret)
            return ret;
        ret = fbtft_request_one_gpio(par, "aux-gpios", i,
                         &par->gpio.aux[i]);
        if (ret)
            return ret;
    }
 
    return 0;
}

修改gpio申请函数的原因在于这里一个不同版本之间的不兼容问题，因为内核版本移植在更新，但是有些驱动却没有即使更新，这就出现了一些内核接口已经更新了，而驱动却还在使用旧的方式，导致即使可以注册成功，但并不能对其操作。

然后修改fbtft复位函数，如下：

static void fbtft_reset(struct fbtft_par *par)
{
    if (!par->gpio.reset)
        return;
    fbtft_par_dbg(DEBUG_RESET, par, "%s()\n", __func__);
    gpiod_set_value_cansleep(par->gpio.reset, 1);
    msleep(10);
    gpiod_set_value_cansleep(par->gpio.reset, 0);
    msleep(200);
    gpiod_set_value_cansleep(par->gpio.reset, 1);
    msleep(10);
}

修改复位函数的原因在于原本的函数拉低复位引脚后并为拉高。

FBTFT的部分已经修改完毕，液晶屏使用的是SPI操作的，因此需要将fbtft驱动挂载在spi总线上，幸运的是对于F1C200S来说，内核已经有spi驱动了，因此我们只需要修改设备树就可以了，具体步骤如下：

2.4 修改设备树

打开arch/arm/boot/dts/suniv-f1c100s.dtsi文件，添加spi节点和pio节点

spi1:spi@1c06000 {
            compatible = "allwinner,suniv-spi", "allwinner,sun8i-h3-spi";
            reg =<0x1c06000 0x1000>;
            interrupts =<0xb>;
            clocks = <&ccu CLK_BUS_SPI1>, <&ccu CLK_BUS_SPI1>;
            clock-names = "ahb", "mod";
            resets = <&ccu RST_BUS_SPI1>;
            status = "okay";
            #address-cells =<1>;
            #size-cells =<0>;
            bias-pull-up;
            pinctrl-names = "default";
            pinctrl-0 = <&spi1_pins>;
        };
pio: pinctrl@1c20800 {
    compatible = "allwinner,suniv-f1c100s-pinctrl";
    reg = <0x01c20800 0x400>;
    interrupts =<38>,<39>,<40>;
    clocks = <&ccu CLK_BUS_PIO>, <&osc24M>, <&osc32k>;
    clock-names = "apb", "hosc", "losc";
    gpio-controller;
    interrupt-controller;
    #interrupt-cells =<3>;
    #gpio-cells =<3>;
 
    uart0_pe_pins: uart0-pe-pins {
        pins = "PE0", "PE1";
        function = "uart0";
    };
 
    mmc0_pins: mmc0-pins {
        pins = "PF0", "PF1", "PF2", "PF3", "PF4", "PF5";
        function = "mmc0";
    };
 
    spi1_pins: spi1-pins{
         pins = "PA2","PA0","PA3","PA1";
         function = "spi1";
    };
 
};

添加SPI节点，主要看spi1节点即可

添加pio节点

然后打开arch/arm/boot/dts/suniv-f1c100s-licheepi-nano.dts在spi1中添加st7789v子节点

&spi1 {
    st7789v@0 {
        status = "okay";
        compatible = "sitronix,st7789v";
               reg = <0>;
               spi-max-frequency =<32000000>;        //SPI时钟32M
               rotate =<90>;                    //屏幕旋转90度
               spi-cpol;
               spi-cpha;
               rgb;                           //颜色格式RGB
               fps =<30>;                      //刷新30帧率
               buswidth =<8>;                   //总线宽度8
               reset-gpios=<&pio 4 4 GPIO_ACTIVE_LOW>;   //GPIOE4
               dc-gpios  =<&pio 4 5 GPIO_ACTIVE_LOW>;   //GPIOE5
               debug =<0>;                     //不开启调试
        };
};

现在所有的修改都完成了，剩下的就是编译内核了，在内核根目录下执行

make menuconfig

启动图形配置界面，

2.5 内核配置

由于FC1000S的SPI中有一个BUG，因此我们在开启SPI驱动的时候必须选择A31（Device Drivers -> SPI support）
如图所示

现在选择ST7789V驱动并编译进内核中，如下：

Device Drivers  --->　　
　　　　[*] Staging drivers  --->　　
　　　　　　　　<*>   Support for small TFT LCD display modules  --->
　　　　　　　　　　　　　　<*>   FB driver for the ST7789V LCD Controller

保存退出，然后执行make命令编译内核，然后将镜像拷贝到tf卡第一分区中，此时可以看到屏幕已经可以驱动起来了，并且/dev目录下有fb0设备。

注意

对于1.14寸液晶屏而言，其屏幕有偏移，这里需要修改fbtft-core.c文件中的fbtft_set_addr_win函数

static void fbtft_set_addr_win(struct fbtft_par *par, int xs, int ys, int xe,
                   int ye)
{
    write_reg(par, MIPI_DCS_SET_COLUMN_ADDRESS,(xs+40) >> 8, xs+40, ((xe+40) >> 8) & 0xFF, (xe+40) & 0xFF);
 
    write_reg(par, MIPI_DCS_SET_PAGE_ADDRESS,((ys+52) >> 8) & 0xFF, (ys+52) & 0xFF, ((ye+52) >> 8) & 0xFF, (ye+52) & 0xFF);
 
    write_reg(par, MIPI_DCS_WRITE_MEMORY_START);
}

效果如下：

是的，还是这张图……我能放N次^_^