LCD驱动程序编写

学习目标：编写LCD驱动程序，熟悉根据芯片手册分析时序图，配置寄存器，并测试LCD程序。

一、LCD驱动程序编写

步骤：

1）分配fb_info结构体

2）设置fb_info结构体

　　a. 固定参数

　　b. 可变参数

　　c. 操作函数

　　　--设置调色板

　　d. fb_info的其它成员

　　　--设置显存

3）硬件相关的操作

　 --配置GPIO用于用于LCD

　 --根据手册设置LCD控制器寄存器

--分配显存，并把地址告诉LCD控制器

4)  注册fb_info结构体

二、源码：

 #include <linux/module.h>
 #include <linux/kernel.h>
 #include <linux/errno.h>
 #include <linux/string.h>
 #include <linux/mm.h>
 #include <linux/slab.h>
 #include <linux/delay.h>
 #include <linux/fb.h>
 #include <linux/init.h>
 #include <linux/dma-mapping.h>
 #include <linux/interrupt.h>
 #include <linux/workqueue.h>
 #include <linux/wait.h>
 #include <linux/platform_device.h>
 #include <linux/clk.h>
 #include <asm/io.h>
 #include <asm/uaccess.h>
 #include <asm/div64.h>
 #include <asm/mach/map.h>
 #include <asm/arch/regs-lcd.h>
 #include <asm/arch/regs-gpio.h>
 #include <asm/arch/fb.h>

 //调色板
 static int s3c_lcdfb_setcolreg(unsigned int regno, unsigned int red,
                  unsigned int green, unsigned int blue,
                  unsigned int transp, struct fb_info *info);

 //lcd寄存器
 struct 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    reserved[];
     unsigned long    dithmode;
     unsigned long    tpal;
     unsigned long    lcdintpnd;
     unsigned long    lcdsrcpnd;
     unsigned long    lcdintmsk;
     unsigned long    lpcsel;
 };

 static struct fb_ops s3c_lcdfb_ops = {
     .owner          = THIS_MODULE,
     .fb_setcolreg   = s3c_lcdfb_setcolreg, //设置调色板
     .fb_fillrect    = cfb_fillrect,
     .fb_copyarea    = cfb_copyarea,
     .fb_imageblit   = cfb_imageblit,
 };

 static struct fb_info *s3c_lcd;
 static volatile unsigned long *gpbcon;
 static volatile unsigned long *gpbdat;
 static volatile unsigned long *gpccon;
 static volatile unsigned long *gpdcon;
 static volatile unsigned long *gpgcon;
 static volatile struct lcd_regs* lcd_regs;
 static u32 pseudo_palette[];

 /* from pxafb.c */
 static inline unsigned int chan_to_field(unsigned int chan, struct fb_bitfield *bf)
 {
     chan &= 0xffff;
     chan >>=  - bf->length;
     return chan << bf->offset;
 }

 //设置调色板，供内核使用
 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 > )
         return ;

     /* 用red,green,blue三原色构造出val，根据info结构体中设置的偏移，val最终是16位象素 */
     val  = chan_to_field(red,    &info->var.red);
     val |= chan_to_field(green, &info->var.green);
     val |= chan_to_field(blue,    &info->var.blue);

     //((u32 *)(info->pseudo_palette))[regno] = val;
     pseudo_palette[regno] = val;                     //val放到调色板数组中
     return ;
 }

 static int lcd_init(void)
 {
     /* 1. 分配一个fb_info */
     s3c_lcd = framebuffer_alloc(, NULL);

     /* 2. 设置 */
     /* 2.1 设置固定的参数 */
     strcpy(s3c_lcd->fix.id, "mylcd");
     s3c_lcd->fix.smem_len = **/;                 //显存的长度=分辨率*每象素字节数  每个像素用16位表示（5:6:5）；
     s3c_lcd->fix.type     = FB_TYPE_PACKED_PIXELS;     //默认
     s3c_lcd->fix.visual   = FB_VISUAL_TRUECOLOR; /* TFT 真彩色*/
     s3c_lcd->fix.line_length = *;  //每行的长度，以字节为单位 

     /* 2.2 设置可变的参数 */
     s3c_lcd->var.xres           = ;
     s3c_lcd->var.yres           = ;
     s3c_lcd->var.xres_virtual   = ;
     s3c_lcd->var.yres_virtual   = ;
     s3c_lcd->var.bits_per_pixel = ;  //每个象素使用多少位 16bit

     /* RGB:565 */
     s3c_lcd->var.red.offset     = ;
     s3c_lcd->var.red.length     = ;

     s3c_lcd->var.green.offset   = ;
     s3c_lcd->var.green.length   = ;

     s3c_lcd->var.blue.offset    = ;
     s3c_lcd->var.blue.length    = ;

     s3c_lcd->var.activate       = FB_ACTIVATE_NOW;//使设置的值立即生效

     /* 2.3 设置操作函数 */
     s3c_lcd->fbops              = &s3c_lcdfb_ops;

     /* 2.4 其他的设置 */
     s3c_lcd->pseudo_palette = pseudo_palette;//存放调色板所调颜色的数组
     //s3c_lcd->screen_base  = ;  /* 显存的虚拟地址 */
     s3c_lcd->screen_size   = **/;//显存的大小

     /* 3. 硬件相关的操作 */
     /* 3.1 配置GPIO用于LCD */
     gpbcon = ioremap(0x56000010, );
     gpbdat = gpbcon+;
     gpccon = ioremap(0x56000020, );
     gpdcon = ioremap(0x56000030, );
     gpgcon = ioremap(0x56000060, );

     *gpccon  = 0xaaaaaaaa;   /* GPIO管脚用于VD[7:0],LCDVF[2:0],VM,VFRAME,VLINE,VCLK,LEND */
     *gpdcon  = 0xaaaaaaaa;   /* GPIO管脚用于VD[23:8] */

     *gpbcon &= ~();  /* GPB0设置为输出引脚 */
     *gpbcon |= ;
     *gpbdat &= ~;     /* 输出低电平，关闭背光* */

     *gpgcon |= (<<); /* GPG4用作LCD_PWREN信号*/

     /* 3.2 根据LCD手册设置LCD控制器, 比如VCLK的频率等 */
     lcd_regs = ioremap(0x4D000000, sizeof(struct lcd_regs));

     /* bit[17:8]: VCLK = HCLK / [(CLKVAL+1) x 2], LCD手册P14
      *            10MHz(100ns) = 100MHz / [(CLKVAL+1) x 2]
      *            CLKVAL = 4
      * bit[6:5]: 0b11, TFT LCD
      * bit[4:1]: 0b1100, 16 bpp for TFT
      * bit[0]  : 0 = Disable the video output and the LCD control signal.
      */
     lcd_regs->lcdcon1  = (<<) | (<<) | (0x0c<<);

 #if 1
     /* 垂直方向的时间参数
      * bit[31:24]: VBPD, VSYNC之后再过多长时间才能发出第1行数据
      *             LCD手册 T0-T2-T1=4
      *             VBPD=3
      * bit[23:14]: 多少行, 320, 所以LINEVAL=320-1=319
      * bit[13:6] : VFPD, 发出最后一行数据之后，再过多长时间才发出VSYNC
      *             LCD手册T2-T5=322-320=2, 所以VFPD=2-1=1
      * bit[5:0]  : VSPW, VSYNC信号的脉冲宽度, LCD手册T1=1, 所以VSPW=1-1=0
      */
     lcd_regs->lcdcon2  = (<<) | (<<) | (<<) | (<<);

     /* 水平方向的时间参数
      * bit[25:19]: HBPD, VSYNC之后再过多长时间才能发出第1行数据
      *             LCD手册 T6-T7-T8=17
      *             HBPD=16
      * bit[18:8]: 多少列, 240, 所以HOZVAL=240-1=239
      * bit[7:0] : HFPD, 发出最后一行里最后一个象素数据之后，再过多长时间才发出HSYNC
      *             LCD手册T8-T11=251-240=11, 所以HFPD=11-1=10
      */
     lcd_regs->lcdcon3 = (<<) | (<<) | (<<);

     /* 水平方向的同步信号
      * bit[7:0]    : HSPW, HSYNC信号的脉冲宽度, LCD手册T7=5, 所以HSPW=5-1=4
      */
     lcd_regs->lcdcon4 = ;
 //lcd寄存器配置的另一种写法
 #else
 lcd_regs->lcdcon2 =    S3C2410_LCDCON2_VBPD() | \
         S3C2410_LCDCON2_LINEVAL() | \
         S3C2410_LCDCON2_VFPD() | \
         S3C2410_LCDCON2_VSPW();

 lcd_regs->lcdcon3 =    S3C2410_LCDCON3_HBPD() | \
         S3C2410_LCDCON3_HOZVAL() | \
         S3C2410_LCDCON3_HFPD();

 lcd_regs->lcdcon4 =    S3C2410_LCDCON4_MVAL() | \
         S3C2410_LCDCON4_HSPW();

 #endif
     /* 信号的极性
      * bit[11]: 1=565 format
      * bit[10]: 0 = The video data is fetched at VCLK falling edge
      * bit[9] : 1 = HSYNC信号要反转,即低电平有效
      * bit[8] : 1 = VSYNC信号要反转,即低电平有效
      * bit[6] : 0 = VDEN不用反转
      * bit[3] : 0 = PWREN输出0
      * bit[1] : 0 = BSWP
      * bit[0] : 1 = HWSWP 2440手册P413
      */
     lcd_regs->lcdcon5 = (<<) | (<<) | (<<) | (<<) | (<<);

     /* 3.3 分配显存(framebuffer), 并把地址告诉LCD控制器 */
     s3c_lcd->screen_base = dma_alloc_writecombine(NULL, s3c_lcd->fix.smem_len, &s3c_lcd->fix.smem_start, GFP_KERNEL);

     lcd_regs->lcdsaddr1  = (s3c_lcd->fix.smem_start >> ) & ~(<<);  //对应内存起始地址的 A[30:1] ，则起始地址右移1位，&0x3fffffff 共30位
     lcd_regs->lcdsaddr2  = ((s3c_lcd->fix.smem_start + s3c_lcd->fix.smem_len) >> ) & 0x1fffff;
     lcd_regs->lcdsaddr3  = (*/);  /* 一行的长度(单位: 2字节) */    

     //s3c_lcd->fix.smem_start = xxx;  /* 显存的物理地址 */
     /* 启动LCD */
     lcd_regs->lcdcon1 |= (<<); /* 使能LCD控制器 */
     lcd_regs->lcdcon5 |= (<<); /* 使能LCD本身 */
     *gpbdat |= ;     /* 输出高电平, 使能背光 */        

     /* 4. 注册 */
     register_framebuffer(s3c_lcd);
     return ;
 }
 static void lcd_exit(void)
 {
     unregister_framebuffer(s3c_lcd);
     lcd_regs->lcdcon1 &= ~(<<); /* 关闭LCD本身 */
     *gpbdat &= ~;     /* 关闭背光 */
     dma_free_writecombine(NULL, s3c_lcd->fix.smem_len, s3c_lcd->screen_base, s3c_lcd->fix.smem_start);//3为虚拟地址
     iounmap(lcd_regs);
     iounmap(gpbcon);
     iounmap(gpccon);
     iounmap(gpdcon);
     iounmap(gpgcon);
     framebuffer_release(s3c_lcd);
 }
 module_init(lcd_init);
 module_exit(lcd_exit);
 MODULE_LICENSE("GPL");

---

LCD寄存器配置分析：

1、lcdcon1 寄存器配置

  /* bit[17:8]: VCLK = HCLK / [(CLKVAL+1) x 2], LCD手册P14
   *            10MHz(100ns) = 100MHz / [(CLKVAL+1) x 2]
   *            CLKVAL = 4
   * bit[6:5]: 0b11, TFT LCD
   * bit[4:1]: 0b1100, 16 bpp for TFT
   * bit[0]  : 0 = Disable the video output and the LCD control signal.
   */
  lcd_regs->lcdcon1  = (<<) | (<<) | (0x0c<<);

查看2440说明书，找到lcdcon1 寄存器，确定每一位的取值：

1）bit[17:8]  VCLK = HCLK / [(CLKVAL+1) x 2]计算CLKVAL的值，首先使用# dmesg命令查看内核打印信息，获取HCLK为100MHz。

查看液晶屏的芯片手册Clock cycle time 可知：VCLK = 100ns ==> 10MHz，从而可知 10=100/[(CLKVAL+1) x 2]==> CLKVAL=4   bit[17:8]就是4；

2）bit[6:5]: 0b11, TFT LCD；

3）bit[0]  : 0  LCD信号输出使能位禁止。

2、lcdcon2 

    /* 垂直方向的时间参数
       * bit[31:24]: VBPD, VSYNC之后再过多长时间才能发出第1行数据
       *             LCD手册 T0-T2-T1=4
       *             VBPD=3
       * bit[23:14]: 多少行, 320, 所以LINEVAL=320-1=319
       * bit[13:6] : VFPD, 发出最后一行数据之后，再过多长时间才发出VSYNC
       *             LCD手册T2-T5=322-320=2, 所以VFPD=2-1=1
       * bit[5:0]  : VSPW, VSYNC信号的脉冲宽度, LCD手册T1=1, 所以VSPW=1-1=0
 */
      lcd_regs->lcdcon2  = (<<) | (<<) | (<<) | (<<);

lcdcon2 寄存器，确定每一位的取值：

1) * bit[31:24]: 垂直方向的时间参数 VBPD, 即VSYNC之后再过多长时间才能发出第1行数据。

查看2440 LCD控制器的手册：

 根据LCD的芯片手册：

 时间表：

由上图可知：

VSPW+1=T1 ;  VBPD+1=T0-T2-T1;  则VSPW=0，VBPD=3；

2) bit[23:14]: 多少行, 320, 所以LINEVAL=320-1=319

3) bit[13:6] : VFPD, 发出最后一行数据之后，再过多长时间才发出VSYNC
                    VFPD+1=T2-T5=322-320, VFPD=1

4) bit[5:0]  : VSPW, VSYNC信号的脉冲宽度, VSPW=0。

 

3、lcdcon3

 /* 水平方向的时间参数

寄存器lcdcon3：

时序图：

 

LCD芯片手册时序图：

 

1) bit[25:19]: HBPD, VSYNC之后再过多长时间才能发出第1行数据

　　HSPW+1=T7；则HSPW=4；

　　HBPD+1= T6-T7-T8=17，HBPD=16；
2)  bit[18:8]: 多少列, 240, 所以HOZVAL=240-1=239
3)  bit[7:0] : HFPD, 发出最后一行里最后一个象素数据之后，再过多长时间才发出HSYNC
　　HFPD+1=T8-T11=251-240=11, 所以HFPD=10
4、lcdcon4

寄存器：

  /* 水平方向的同步信号
  * bit[7:0] : HSPW, HSYNC信号的脉冲宽度，HSPW+1=T7，HSPW=4
  */ 

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 三、编译测试

 第一种方法：

1) make menuconfig去掉原来的驱动程序

-->Device Drivers

-->Graphics support

<M>S3C2410 LCD framebuffer support

2) 编译内核和模块

# make uImage

# make modules //把用到的程序编译成模块运行

3）编译lcd驱动为模块，将生成的lcd.ko和driver/video目录下用到的cfbcopyarea.ko、cfbfillrect.ko、 cfbimgblt.ko （lcd驱动程序中的fb_ops会用到）拷贝到/work/nfs_root/first_fs/lcd_test目录下。

4) 烧写uImage并启动开发板，并加载模块：

# nfs 30000000 10.70.12.103:/work/nfs_root/uImage_nolcd

# bootm 30000000

挂载：

（# ifconfig eth0 10.70.12.168 配置网卡eth0的ip）

# mount -t nfs -o nolock,vers=2 10.70.12.103:/work/nfs_root/ /mnt

# cd /mnt/first_fs/lcd_test/

加载驱动： 

# insmod cfbcopyarea.ko

# insmod cfbfillrect.ko

# insmod cfbimgblt.ko

# insmod lcd.ko

使用# ls /dev/fb* ,可以看到设备节点：/dev/fb0.

5) echo hello > /dev/tty1  // 可以在LCD上看见hello

cat lcd.ko > /dev/fb0   // 花屏

第二种测试方法：

1）修改/etc/inittab (添加：tty1::askfirst:-/bin/sh) 输出到tty1（对应为显示屏）//将/bin/sh信息输出到tty1中；

类似于：s3c2410_serial0::askfirst:-/bin/sh 输出到串口。

用新内核重启开发板

insmod cfbcopyarea.ko

insmod cfbfillrect.ko

insmod cfbimgblt.ko

insmod lcd.ko

insmod buttons.ko

可以看到Please。。。。。。。。。等一行字符

接着，将以前的USB键盘驱动，加载：# insmod ../usb_keyboard.ko

插上键盘后，可以在LCD显示终端控制信息：