前言

Linux的源码中本身已经抽象出了LCD驱动的公共部分代码——drivers/video/fbmem.c，对于驱动开发人员来讲，只需要理解这部分的代码并会调用其提供的接口即可。驱动开发人员需要做的就是针对具体的SOC和LCD，设置对应的LCD参数和寄存器值即可。

至于fbmem.c的流程已经有很多文章介绍过了，我这里就不具体介绍了，可以参考一下这篇文章：Linux Framebuffer驱动剖析之二—驱动框架、接口实现和使用。下面我就具体介绍一下怎么针对具体的SOC和LCD进行编程。

正文

这里直接给出一个LCD驱动程序编写的流程吧：

1. 分配 一个fb_info结构体：framebuffer_alloc2. 设置
2.1 设置固定的参数
2.2 设置可变的参数
2.3 设置操作函数：和我们自己的fb_ops联系起来
2.4 其他设置：比如设置调色板3. 硬件相关的设置
3.1 配置GPIO用于LCD
3.2 根据LCD手册设置LCD控制器，比如VCLK的频率等
3.3 分配显存(framebuffer)，并把地址告诉LCD控制器4. 注册：register_framebuffer()

根据上面的步骤，下面我们直接给出代码再来解释：

#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>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;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[9];unsigned long dithmode;unsigned long tpal;unsigned long lcdintpnd;unsigned long lcdsrcpnd;unsigned long lcdintmsk;unsigned long lpcsel;
};struct lcd_regs *lcd_regs;
static u32 pseudo_palette[16];static inline unsigned int chan_to_field(unsigned int chan, const struct fb_bitfield *bf)
{chan &= 0xffff;chan >>= 16 - bf->length; /*对应到s3c_lcd->var.red.length*/return chan << bf->offset; /*对应到s3c_lcd->var.red.offset*/
}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 > 16)return 1;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;
}static struct fb_ops s3c_fb_ops = {.owner     = THIS_MODULE,.fb_setcolreg    = s3c_lcdfb_setcolreg,.fb_fillrect = cfb_fillrect,.fb_copyarea    = cfb_copyarea,.fb_imageblit   = cfb_imageblit,
};static void lcd_init(void)
{/*1. 分配 一个fb_info结构体*/s3c_lcd = framebuffer_alloc(0, NULL);if (!s3c_lcd)return -ENOMEM;printk("framebuffer alloc success\n");/*2. 设置*//*2.1 设置固定的参数*/strcpy(s3c_lcd->fix.id, "mylcd");s3c_lcd->fix.smem_len = 480 * 272 * 16 / 8; /*RGB565*/s3c_lcd->fix.type     = FB_TYPE_PACKED_PIXELS;s3c_lcd->fix.visual   = FB_VISUAL_TRUECOLOR;s3c_lcd->fix.line_length = 480 * 2; /*一开始写成了320,造成了Segmentation fault*//*2.2 设置可变的参数*/s3c_lcd->var.xres = 480;s3c_lcd->var.yres = 272;s3c_lcd->var.xres_virtual = 480;s3c_lcd->var.yres_virtual = 272;s3c_lcd->var.bits_per_pixel = 16;/*RGB565*/s3c_lcd->var.red.offset   = 11;s3c_lcd->var.red.length   = 5;s3c_lcd->var.green.offset = 5;s3c_lcd->var.green.length = 6;s3c_lcd->var.blue.offset  = 0;s3c_lcd->var.blue.length  = 5;s3c_lcd->var.activate = FB_ACTIVATE_NOW;/*2.3 设置操作函数*/s3c_lcd->fbops = &s3c_fb_ops;/*2.4 其他设置*/s3c_lcd->pseudo_palette = pseudo_palette;//s3c_lcd->screen_base = ; /*显存的虚拟地址*/s3c_lcd->screen_size = 480 * 272 * 16 / 8;printk("start ot ioremap\n");/*3. 硬件相关的设置*//*3.1 配置GPIO用于LCD*/gpbcon = ioremap(0x56000010, 8);gpbdat = gpbcon + 1;gpccon = ioremap(0x56000020, 4);gpdcon = ioremap(0x56000030, 4);gpgcon = ioremap(0x56000060, 4);*gpdcon = 0xaaaaaaaa; /*设置为output : 01 = Output*/*gpccon = 0xaaaaaaaa;*gpbcon &= ~(3<<0);*gpbcon |= 1; /*output*/*gpbdat &= ~1; /*输出低电平，关闭背光灯*/*gpgcon &= ~(3<<8);*gpgcon |= (3<<8);   //GPG4  : 11 = LCD_PWRDN/*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));printk("after ioremap the register\n");/* bit[17:8] :    VCLK = HCLK / [(CLKVAL+1) x 2]*     (10MHz)100ns  = 100MHz / [(CLKVAL+1) x 2]*                 CLKVAL = 4* bit[6:5]  : 11 = TFT LCD panel* bit[4:1]  : 1100 = 16 bpp for TFT* bit[0]     : 0 = Disable the video output and the LCD control signal*/lcd_regs->lcdcon1 = (4<<8) | (3<<5) | (0xc<<1);/*垂直方向的时间参数*bit[31:24] : VBPD, VSYNC之后过多长时间才能发出第一行数据*bit[23:14] : LINEVAL, 多少行数据*bit[13:6] : VFPD, 发出最后一行数据后，过多久发出VSYNC*bit[5:0] : VSPW, VSYNC的脉冲宽度*/lcd_regs->lcdcon2 = (1<<24) | (271<<14) | (1<<6) | (9);/*水平方向的时间参数*bit[25:19] : HBPD, HSYNC之后过多长时间才能发出第一个像素数据*bit[18:8] : HOZVAL, 多少列数据*bit[7:0] : HFPD, 发出最后一个像素后，过多久发出HSYNC*LCDCON4的bit[7:0] : HSPW, HSYNC的脉冲宽度*/lcd_regs->lcdcon3 = (1<<19) | (479<<8) | (1);lcd_regs->lcdcon4 = (40);/*信号的极性*bit[11] : 1 = 5:6:5 format*bit[10] : 0 = 低电平有效*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[3]   : 0 = PWREN输出0*bit[1]   : 0 = BSWP*bit[0]   : 1 = HWSWP  2440芯片手册P413*/lcd_regs->lcdcon5 = (1<<11) | (1<<9) | (1<<8) | (1<<0);/*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 >> 1) & ~(3<<30);lcd_regs->lcdsaddr2 = ((s3c_lcd->fix.smem_start + s3c_lcd->fix.smem_len)>>1) & (0x1fffff);lcd_regs->lcdsaddr3 = 480 * 16 / 16; /* 一行的长度(单位是:2字节)*///s3c_lcd->fix.smem_start = xxx;/* 启动LCD */lcd_regs->lcdcon5 |= (1<<3); /*使能LCD本身*/lcd_regs->lcdcon1 |= (1<<0); /*使能LCD控制器*/*gpbdat |= 1; /* 输出高电平，使能背光 */printk("after set the lcdconx\n");/*4. 注册*/register_framebuffer(s3c_lcd);return 0;
}static void lcd_exit(void)
{unregister_framebuffer(s3c_lcd);lcd_regs->lcdcon1 &= ~(1<<0); /*关掉LCD本身*/*gpbdat &= ~1; /* 关掉背光 */dma_free_writecombine(NULL , s3c_lcd->fix.smem_len, s3c_lcd->screen_base, s3c_lcd->fix.smem_start);iounmap(lcd_regs);iounmap(gpccon);iounmap(gpdcon);iounmap(gpgcon);iounmap(gpbcon);framebuffer_release(s3c_lcd);
}module_init(lcd_init);
module_exit(lcd_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

1、分配一个fb_info结构体

直接就调用framebuffer_alloc()函数来分配一个struct fb_info结构体就好了，没什么好讲的

2、设置LCD的的固定和可变参数

这两个结构体的参数，根据注释和已有的LCD驱动代码，我们是可以一个一个进行填充的。这里重点讲一下s3c_lcd->fix.smem_len（framebuffer大小），根据我们的4.3寸的LCD手册，像素是480*272的，且像素的格式是RGB565,，也就是16bit，所以framebuffer的大小就应该是480*272*16/8（单位：byte）。同理，s3c_lcd->fix.line_length代表每列的长度，单位是byte，因为像素为480*272，每个像素的大小为2byte，所以每列长度为480*2（单位：byte）。

固定参数结构体：
struct fb_fix_screeninfo {char id[16];          /* identification string eg "TT Builtin" */unsigned long smem_start;  /* Start of frame buffer mem *//* (physical address) */__u32 smem_len;          /* Length of frame buffer mem */__u32 type;         /* see FB_TYPE_*        */__u32 type_aux;           /* Interleave for interleaved Planes */__u32 visual;            /* see FB_VISUAL_*      */ __u16 xpanstep;          /* zero if no hardware panning  */__u16 ypanstep;           /* zero if no hardware panning  */__u16 ywrapstep;      /* zero if no hardware ywrap    */__u32 line_length;        /* length of a line in bytes    */unsigned long mmio_start; /* Start of Memory Mapped I/O   *//* (physical address) */__u32 mmio_len;           /* Length of Memory Mapped I/O  */__u32 accel;          /* Indicate to driver which *//*  specific chip/card we have    */__u16 reserved[3];        /* Reserved for future compatibility */
};

s3c_lcd->var.bits_per_pixel顾名思义就是每个像素有多少bit，我们这里是RGB565,也就是16 bit。假如每个像素格式如下：

很明显，R的offset为从最低位（右起）偏移11位，占5bit，所以可变参数的设置就为：

s3c_lcd->var.red.offset   = 11;
s3c_lcd->var.red.length   = 5;

同理，G和B的设置也就很容易了。

可变参数结构体：
struct fb_var_screeninfo {__u32 xres;           /* visible resolution       */__u32 yres;__u32 xres_virtual;        /* virtual resolution       */__u32 yres_virtual;__u32 xoffset;         /* offset from virtual to visible */__u32 yoffset;          /* resolution           */__u32 bits_per_pixel;     /* guess what           */__u32 grayscale;      /* != 0 Graylevels instead of colors */struct fb_bitfield red;     /* bitfield in fb mem if true color, */struct fb_bitfield green;    /* else only length is significant */struct fb_bitfield blue;struct fb_bitfield transp; /* transparency         */  __u32 nonstd;           /* != 0 Non standard pixel format */__u32 activate;            /* see FB_ACTIVATE_*        */__u32 height;         /* height of picture in mm    */__u32 width;            /* width of picture in mm     */__u32 accel_flags;      /* (OBSOLETE) see fb_info.flags *//* Timing: All values in pixclocks, except pixclock (of course) */__u32 pixclock;         /* pixel clock in ps (pico seconds) */__u32 left_margin;        /* time from sync to picture    */__u32 right_margin;       /* time from picture to sync    */__u32 upper_margin;       /* time from sync to picture    */__u32 lower_margin;__u32 hsync_len;       /* length of horizontal sync    */__u32 vsync_len;      /* length of vertical sync  */__u32 sync;           /* see FB_SYNC_*        */__u32 vmode;          /* see FB_VMODE_*       */__u32 rotate;         /* angle we rotate counter clockwise */__u32 reserved[5];       /* Reserved for future compatibility */
};

3、操作函数的设置

我是直接参考现有的LCD驱动：drivers/video/s3c2410fb.c。唯一需要我们自己改动的就是调色板的函数，后面再说

4、假的调色板

为什么这里要说是假的调色板呢？因为我这里的LCD驱动程序实际上并没用到调色板这个东西，但是为了兼容，也模仿程序加了一个。至于什么是调色板，可以参考一下我以前的文章：S3C2440芯片的LCD控制器，里面有一小节降到了调色板的概念。

看一下设置调色板的函数：

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 > 16)return 1;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;
}

函数的参数中有红蓝绿3种颜色，然后经过chan_to_field()函数的“调色”后，赋值给val，然后就放到“调色板“pseudo_palette中。我们再看一下chan_to_field函数中是怎么”调色“的。

static inline unsigned int chan_to_field(unsigned int chan, const struct fb_bitfield *bf)
{chan &= 0xffff;chan >>= 16 - bf->length; /*对应到s3c_lcd->var.red.length*/return chan << bf->offset; /*对应到s3c_lcd->var.red.offset*/
}

其实也很简单，一个像素点的格式是RGB565，在设置fb_info结构体的可变参数时，我们曾经设置过RGB 3色的长度和偏移，这里就是从chan（表示R、G或者B的一种）得到一个像素点中R或者G或者B的值。最后将RGB拼凑成val放到pseudo_palette中。

5、配置GPIO用于LCD

每个板子LCD相关的GPIO都不一样，所以设置肯定各不相同，不过道理是一样的，根据硬件原理图，将LCD所用到的GPIO都ioremap一下，然后就根据芯片手册赋相关的值，使其成为输出还是输入引脚。

6、配置LCD控制器

一般来说，开发板是通过LCD控制器来控制LCD扫描的频率、垂直方向和水平方向的各种时间参数，所以我们还需要根据芯片手册来设置LCD控制器的各个寄存器的值，达到我们的要求。由于LCD控制器有很多寄存器，这里我就不一一列举了，下面示范一下怎么通过读芯片手册，来设置LCD控制器的寄存器。（下面的设置是根据3.5寸的LCD屏幕手册来设置的，上面的代码参数设置是4.3寸的屏幕，所以数值会有差异）

下面看一下寄存器LCDCON2（垂直方向参数）的各个bit的设置

S3C2440芯片手册中的时序图：

下面是LCD手册展示的时序图：

LCD参考手册中的时序的具体参考值如下：

所以结合LCD参考手册中的时序图和具体的时序值，我们可以反推出LCDCON2中各个bit的值：

VBPD + 1 = T0 - T2 - T0 = 327 - 322 - 1 = 4，所以 VBPD = 3

LINEVAL + 1 = T5 = 320，所以LINEVAL = 319

VFPD + 1 = T2 - T5 = 2，所以VFPD = 1

VSPW + 1 = T1 = 1，所以VSPW = 0

******************************************************************************************************************

下面看一下设置水平方向参数的寄存器LCDCON3和LCDCON4：

下面是S3C2440芯片手册中的水平方向参数的时序图：

LCD手册中的水平参数的时序图：

LCD手册中水平方向参数的具体值：

所以结合LCD手册，我们可以得到LCDCON3寄存器各个bit的值：

HBPD + 1 = T6 - T8 - T7 = 273 - 251 - 5 = 17，所以HBPD = 16

HOZVAL + 1 = T11 = 240，所以HOZVAL = 239

HFPD + 1 = T8 - T11 = 251 - 240 = 11，所以HFPD = 10

HSPW + 1 = T7 = 5.所以HSPW = 4

7、分配显存

一般来说，配置高点的电子设备都有单独的显存来做显示的工作，不过我的开发板配置较低，需要从内存中直接划分一块出来做显存用。Linux已经为我们提供了一些接口函数，比如这里我们可以直接调用dma_alloc_writecombine()来分配一块由我们指定大小的内存，如果分配成功就会返回物理地址和虚拟地址的首地址。这个函数的作用可以参考一下这篇文章：、、dma_alloc_writecombine 和mmap函数。然后就是通过设置LCDADDRx寄存器，将显存的起始地址和大小告诉LCD控制器。

8、注册framebuffer

其实在Linux的整个LCD框架下编程，我们需要做的工作，也就是设置一些硬件相关的参数，这些工作都做完后，就用register_framebuffer()函数直接将设置好的fb_info结构体注册进系统。

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