【Linux驱动开发】LCD 驱动实验

一、简介

Framebuffer 设备，Framebuffer（帧缓冲），简称 fb。
LCD 对应的设备文件是 /dev/fbX(X=0~n)。
在 Linux 中应用程序也是通过操作 RGB LCD 的显存来实现在 LCD 上显示字符、图片等信息。
因为虚拟内存的存在，驱动程序设置的显存和应用程序访问的显存要是同一片物理内存。

裸机 LCD 驱动编写流程如下：

①初始化 I.MX6U 的 eLCDIF 控制器， LCD 屏幕宽(width)、高(height)、hspw、hbp、hfp、vspw、vbp、vfp 等信息。
②初始化 LCD 像素时钟。
③设置 RGBLCD 显存。
④应用程序直接通过操作显存来操作 LCD，实现在 LCD 上显示字符、图片等信息。

二、LCD 驱动程序编写

drivers/video/fbdev/mxsfb.c 是 I.MX6ULL 的 LCD 驱动文件。
lcdif 节点的 compatible 属性值为“fsl,imx6ul-lcdif”和“fsl,imx28-lcdi”。
Linux 内核将所有的 Framebuffer 抽象为 fb_info 的结构体，fb_info 结构体包含了 Framebuffer 设备的完整属性和操作集合。
LCD 的驱动就是构建 fb_info，并且向系统注册 fb_info 的过程。
fb_info 结构体定义在 include/linux/fb.h 文件。
imx6ull 的 PWM 驱动文件为 drivers/pwm/pwm-imx.c

mxsfb_probe 函数的主要工作内容为：

①申请 fb_info。
②初始化 fb_info 结构体中的各个成员变量。
③初始化 eLCDIF 控制器。
④使用 register_framebuffer 函数向 Linux 内核注册初始化好的 fb_info。

int register_framebuffer (struct fb_info *fb_info)

fb_info ：需要上报的 fb_info 。

返回值： 0 ，成功；负值，失败。

1、修改设备树主要步骤

① LCD 所使用的 IO 配置。

② LCD 屏幕节点修改，修改相应的属性值，换成我们所使用的 LCD 屏幕参数。

③ LCD 背光节点信息修改，要根据实际所使用的背光 IO 来修改相应的设备节点信息。

2、修改 LCD 屏幕 IO 配置

子节点 pinctrl_lcdif_dat，为 RGB LCD 的 24 根数据线配置项。
子节点 pinctrl_lcdif_ctrl，RGB LCD 的 4 根控制线配置项，包括 CLK、ENABLE、VSYNC 和 HSYNC。
子节点 pinctrl_pwm1，LCD 背光 PWM 引脚配置项。

pinctrl_lcdif_dat: lcdifdatgrp {fsl,pins = <MX6UL_PAD_LCD_DATA00__LCDIF_DATA00  0x79MX6UL_PAD_LCD_DATA01__LCDIF_DATA01  0x79MX6UL_PAD_LCD_DATA02__LCDIF_DATA02  0x79MX6UL_PAD_LCD_DATA03__LCDIF_DATA03  0x79MX6UL_PAD_LCD_DATA04__LCDIF_DATA04  0x79MX6UL_PAD_LCD_DATA05__LCDIF_DATA05  0x79MX6UL_PAD_LCD_DATA06__LCDIF_DATA06  0x79MX6UL_PAD_LCD_DATA07__LCDIF_DATA07  0x79MX6UL_PAD_LCD_DATA08__LCDIF_DATA08  0x79MX6UL_PAD_LCD_DATA09__LCDIF_DATA09  0x79MX6UL_PAD_LCD_DATA10__LCDIF_DATA10  0x79MX6UL_PAD_LCD_DATA11__LCDIF_DATA11  0x79MX6UL_PAD_LCD_DATA12__LCDIF_DATA12  0x79MX6UL_PAD_LCD_DATA13__LCDIF_DATA13  0x79MX6UL_PAD_LCD_DATA14__LCDIF_DATA14  0x79MX6UL_PAD_LCD_DATA15__LCDIF_DATA15  0x79MX6UL_PAD_LCD_DATA16__LCDIF_DATA16  0x79MX6UL_PAD_LCD_DATA17__LCDIF_DATA17  0x79MX6UL_PAD_LCD_DATA18__LCDIF_DATA18  0x79MX6UL_PAD_LCD_DATA19__LCDIF_DATA19  0x79MX6UL_PAD_LCD_DATA20__LCDIF_DATA20  0x79MX6UL_PAD_LCD_DATA21__LCDIF_DATA21  0x79MX6UL_PAD_LCD_DATA22__LCDIF_DATA22  0x79MX6UL_PAD_LCD_DATA23__LCDIF_DATA23  0x79>;
};pinctrl_lcdif_ctrl: lcdifctrlgrp {fsl,pins = <MX6UL_PAD_LCD_CLK__LCDIF_CLK        0x79MX6UL_PAD_LCD_ENABLE__LCDIF_ENABLE  0x79MX6UL_PAD_LCD_HSYNC__LCDIF_HSYNC    0x79MX6UL_PAD_LCD_VSYNC__LCDIF_VSYNC    0x79>;
};pinctrl_pwm1: pwm1grp {fsl,pins = <MX6UL_PAD_GPIO1_IO08__PWM1_OUT   0x110b0>;
};

pwm1 节点：

&pwm1 { pinctrl-names = "default"; pinctrl-0 = <&pinctrl_pwm1>;status = "okay";
};

3、修改 lcdif 节点：

1、设置 LCD 屏幕所使用的 IO，删除掉原来的 pinctrl_lcdif_reset，因为没有用到屏幕复位 IO，其他的 IO 不变。
2、使用 RGB888 模式，所以一个像素点是 24bit。
3、ATK7016 (7 寸 1024*600)屏幕时序参数，根据屏幕参数修改。

&lcdif {pinctrl-names = "default";pinctrl-0 = <&pinctrl_lcdif_dat           /* 使用到的 IO */&pinctrl_lcdif_ctrl>;display = <&display0>;status = "okay";display0: display {                              /* LCD 属性信息 */bits-per-pixel = <24>;                   /* 一个像素占用 24bit */bus-width = <24>;                        /* 总线宽度 */display-timings {native-mode = <&timing0>;        /* 时序信息 */timing0: timing0 {clock-frequency = <51200000>;   /* LCD 像素时钟，单位 Hz */hactive = <1024>;                /* LCD X 轴像素个数 */vactive = <600>;                /* LCD Y 轴像素个数 */hfront-porch = <160>;           /* LCD hfp 参数 */hback-porch = <140>;            /* LCD hbp 参数 */hsync-len = <20>;               /* LCD hspw 参数 */vback-porch = <02>;             /* LCD vbp 参数 */vfront-porch = <12>;            /* LCD vfp 参数 */vsync-len = <3>;                /* LCD vfp 参数 */hsync-active = <0>;            /* hsync 数据线极性 */vsync-active = <0>;            /* hsync 数据线极性 */de-active = <1>;               /* de 数据线极性 */pixelclk-active = <0>;         /* clk 数据线先极性 */};};};
};

4、修改LCD 背光 backlight 节点信息：

backlight 节点描述可以参考 Documentation/devicetree/indings/video/backlight/pwm-backlight.txt
节点名称要为“backlight”。
compatible 属性值要为“pwm-backlight”。PWM 背光控制驱动程序文件 drivers/video/backlight/pwm_bl.c。
pwms属性用于描述背光所使用的PWM以及PWM频率。
brightness-levels 属性描述亮度级别。范围为 0~255，0：0%占空比，亮度最低；255：100%占空比，亮度最高。
default-brightness-level 属性为默认亮度级别。

  backlight {compatible = "pwm-backlight";pwms = <&pwm1 0 5000000>;                    /*使用pwm1，pwm 频率设置为 5KHz(NXP 官方推荐设置)*/brightness-levels = <0 4 8 16 32 64 128 255>;/*设置背 8 级背光(0~7)，对应占空比为0%、1.57%、3.13%、6.27%、12.55%、25.1%、50.19%、100%。*/default-brightness-level = <6>;              /*设置默认背光等级为 6，也就是 50.19%的亮度*/status = "okay";};

三、使能 Linux logo 显示

-> Device Drivers-> Graphics support -> Bootup logo (LOGO [=y]) -> Standard black and white Linux logo-> Standard 16-color Linux logo -> Standard 224-color Linux logo

三个选项分别对应黑白、 16 位、 24 位色彩格式的 logo

四、LCD 自动关闭解决方法（10分钟自动息屏）

方法一：

按键唤醒，参照以下文章设置：

【Linux驱动开发】Linux 自带按键驱动

方法二：

Linux 源码 drivers/tty/vt/vt.c 文件，179行， blankinterval 变量，默认10分钟，改为 0 即可关闭 10 分钟熄屏。重新编译内核。

static int vesa_blank_mode;
static int vesa_off_interval;
static int blankinterval = 10*60;

方法三：

（1）新建 lcd_always_on.c

#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/ioctl.h> int main(int argc, char *argv[])
{ int fd; fd = open("/dev/tty1", O_RDWR);write(fd, "\033[9;0]", 8);close(fd);return 0;
}

（2）编译成可执行文件

arm-linux-gnueabihf-gcc lcd_always_on.c -o lcd_always_on

（3）可执行文件拷贝到开发板根文件系统的/usr/bin 目录中，然后给予可执行权限。

chmod 777 lcd_always_on

（4）设置 lcd_always_on 这个软件为开机自启动。

/etc/init.d/rcS 文件最后面加入以下内容，重启开发板。

cd /usr/bin
./lcd_always_on
cd ..

五、编译与测试

（1）make dtbs 编译设备树，生成新的 imx6ull-iot-emmc.dtb 设备树文件。

使用新的 imx6ull-iot-emmc.dtb 和 zImage 启动开发板，屏幕左上角会有一个企鹅logo。

（2）以下目录查看LCD 背光亮度的，背光设备树节点设置了 8 个等级的背光调节。

/sys/devices/platform/backlight/backlight/backlight

brightness 表示当前亮度等级，max_bgigntness 表示最大亮度等级。

（3）设置屏幕亮度等级为 7：

echo 7 > brightness