LCD fb driver for linux 参数计算
2024-06-20 12:52:48
本文参考了：http://www.linuxidc.com/Linux/2011-01/31800.htm 感谢该文的作者。 Linux内核的amba lcd控制器使用clcd_panel结构体表示一个LCD屏的硬件参数： /* include/linux/fb.h */
struct fb_videomode {
const char *name; /* optional */
u32 refresh; /* optional */
u32 xres;
u32 yres;
u32 pixclock;
u32 left_margin;
u32 right_margin;
u32 upper_margin;
u32 lower_margin;
u32 hsync_len;
u32 vsync_len;
u32 sync;
u32 vmode;
u32 flag;
};
const char *name; /* optional */
u32 refresh; /* optional */
u32 xres;
u32 yres;
u32 pixclock;
u32 left_margin;
u32 right_margin;
u32 upper_margin;
u32 lower_margin;
u32 hsync_len;
u32 vsync_len;
u32 sync;
u32 vmode;
u32 flag;
};
/* include/linux/amba/clcd.h */
struct clcd_panel {
struct fb_videomode mode;
signed short width; /* width in mm */
signed short height; /* height in mm */
u32 tim2;
u32 tim3;
u32 cntl;
unsigned int bpp:8,
fixedtimings:1,
grayscale:1;
unsigned int connector;
};
struct fb_videomode mode;
signed short width; /* width in mm */
signed short height; /* height in mm */
u32 tim2;
u32 tim3;
u32 cntl;
unsigned int bpp:8,
fixedtimings:1,
grayscale:1;
unsigned int connector;
};
先看一个例子：http://lxr.linux.no/linux+v2.6.37.4/arch/arm/mach-lpc32xx/phy3250.c
fb_videomode各个参数的意义
Linux对LCD的抽象如下图所示：
下面研究一下fb_videomode各个成员的意义：
| 名称 | 在数据手册中的简称 | 中文名 | 意义 | 备注 |
| name | No | 名字 | 液晶屏名字（可选） | No |
| refresh | No | 刷新频率 | 刷新频率（内核中很多例子都赋值为60） | No |
| xres | No | 行宽 | 每行的像素个数 | No |
| yres | No | 屏幕高度 | 屏幕的行数 | No |
| pixclock | No | 像素时钟 | 每个像素时钟周期的长度，单位是皮秒（10的负12次方分之1秒） | No |
| left_margin | HBP (Horizontal Back Porch) | 水平后沿 |
在每行或每列的象素数据开始输出时要插入的象 素时钟周期数 |
No |
| right_margin | HFP (Horizontal Front Porch ) | 水平前沿 |
在每行或每列的象素结束到LCD 行时钟输出脉冲 之间的象素时钟数 |
No |
| upper_margin | VBP (Vertical Back Porch) | 垂直后沿 | 在垂直同步周期之后帧开头时的无效行数 | No |
| lower_margin | VFP (Vertical Front Porch) | 垂直前沿 |
本帧数据输出结束到下一帧垂直同步周期开始之 前的无效行数 |
No |
| hsync_len | HPW (HSYNC plus width) | 行同步脉宽 | 单位：像素时钟周期 | 也有手册简称为HWH(HSYNC width) |
| vsync_len | VPW (VSYNC width) | 垂直同步脉宽 | 单位：显示一行的时间th | 也有手册简称为VWH(VSYNC width) |
| sync | No | 同步极性设置 | 可以根据需要设置FB_SYNC_HOR_HIGH_ACT(水平同步高电平有效)和FB_SYNC_VERT_HIGH_ACT(垂直同步高电平有效) | No |
| vmode | No | No | 在内核中的大多数示例都直接置为FB_VMODE_NONINTERLACED。interlaced的意思是交错［隔行］扫描，电视中使用2:1的交错率, 即每帧分两场,垂直扫描两次,一场扫描奇数行,另一场扫描偶数行。很显然LCD目前不是这种模式。 | No |
| flag | No | No | 目前没有看到用法 | No |
说明：
(1)Linux对LCD的抽象是以图像为中心的，而LCD手册则以同步信号为中心，所以内核中的left_margin是指在每一行之前（前面自然对应左边）的空闲周期数，而它对应LCD数据手册中的水平后沿（HBP Horizontal Back Porch），是指在行同步信号之后的空闲周期。参照物不同而已，但是说的是同一个东西。
(2)水平同步信号有时也成为行同步型号，垂直同步信号有人称为场同步信号。
(3)对于LCD的frambuffer抽象模型请参考内核中的文档：Documention/fb/frambuffer.txt。
(4)fb_videomode各个成员的用处是我自己参照内核代码中的include/linux/amba/clcd.h中的clcdfb_decode()函数总结的，不保证护绝对正确。
clcd_panel各个成员的意义
clcd_panel是ARM的AMBA LCD控制器专有的数据结构，定义在include/linux/amba/clcd.h中。
ARM的AMBA LCD控制器数据手册在这里：http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.ddi0121d/DDI0121.pdf
width和height的单位是mm，应该是指屏幕的物理尺寸。但是在drivers/video/amba-clcd.c中只是简单的赋给fb.var.width/height，内核中大多数例子直接赋为-1。
从include/linux/amba/clcd.h中的clcdfb_decode()函数和drivers/video/amba-clcd.c中的clcdfb_set_par()函数可以看出 tim2是时钟和信号极性寄存器，tim3是行末控制寄存器,用来控制每行输出结束后是否输出一个脉冲。tim3一般不用理，使用默认值。tim2一般要根据LCD数据手册用下面几个宏赋值：
#define TIM2_CLKSEL (1 << 5) 选择LCD的时钟源，0选择片内时钟，1选择外部引脚接入的时钟。一般用默认值即可
#define TIM2_IVS (1 << 11) 反转垂直同步 信号的极性。0:高电平有效，低电平无效。1：相反
#define TIM2_IHS (1 << 12) 反转水平同步 信号的极性。0：高电平有效，低电平无效。1：相反
#define TIM2_IPC (1 << 13) 来选择象素数据是在显示屏时钟的上升沿还是下降沿被驱动到LCD 数据线。0：上升沿。1：下降沿。
#define TIM2_IOE (1 << 14) 这个位选择输出使能信号的有效极性。0:高电平有效，低电平无效。1：相反
#define TIM2_BCD (1 << 26) 将该位设为 1，令 PCD 的分频无效。主要用于 TFT 显示屏。这个位通常不设置，使用默认值0.
#define TIM2_IVS (1 << 11) 反转垂直同步 信号的极性。0:高电平有效，低电平无效。1：相反
#define TIM2_IHS (1 << 12) 反转水平同步 信号的极性。0：高电平有效，低电平无效。1：相反
#define TIM2_IPC (1 << 13) 来选择象素数据是在显示屏时钟的上升沿还是下降沿被驱动到LCD 数据线。0：上升沿。1：下降沿。
#define TIM2_IOE (1 << 14) 这个位选择输出使能信号的有效极性。0:高电平有效，低电平无效。1：相反
#define TIM2_BCD (1 << 26) 将该位设为 1，令 PCD 的分频无效。主要用于 TFT 显示屏。这个位通常不设置，使用默认值0.
clcd_panel的cntl成员实际上是要写入AMBA LCD控制器的控制寄存器，根据具体硬件使用下面的宏填充：
#define CNTL_LCDEN (1 << 0) LCD 使能控制位。0：禁止。1：使能。
#define CNTL_LCDBPP1 (0 << 1) bit[1-3]定义色深。bpp：bits per pixel,每个像素的比特数。000 = 1 bpp.
#define CNTL_LCDBPP1 (0 << 1) bit[1-3]定义色深。bpp：bits per pixel,每个像素的比特数。000 = 1 bpp.
#define CNTL_LCDBPP2 (1 << 1) 001 = 2 bpp.
#define CNTL_LCDBPP4 (2 << 1) 010 = 4 bpp.
#define CNTL_LCDBPP8 (3 << 1) 011 = 8 bpp.
#define CNTL_LCDBPP16 (4 << 1) 100 = 16 bpp
#define CNTL_LCDBPP16_565 (6 << 1) 110 = 16 bpp, 5:6:5 mode
#define CNTL_LCDBPP24 (5 << 1) 101 = 24 bpp (TFT panel only).
#define CNTL_LCDBW (1 << 4) STN LCD 单色/彩色选择 。1：彩色，0：单色
#define CNTL_LCDTFT (1 << 5) LCD 显示屏 TFT 类型选择。0： STN 显示屏，使用灰度定标器。1: TFT 显示屏，不使用灰度定标器
#define CNTL_LCDMONO8 (1 << 6) 这个位决定单色 STN LCD 是使用 4 位并行接口还是 8 位并行接口。0:4位接口。
#define CNTL_LCDDUAL (1 << 7) STN 单 LCD 显示屏或双 LCD 显示屏选择 。0＝单屏
#define CNTL_BGR (1 << 8) 色彩模式选择，0＝RGB：正常输出，1＝BGR：红色和蓝色交换位置
#define CNTL_BEBO (1 << 9) 控制内存中字节的存储顺序： 0＝小端字节顺序，1＝大端字节顺序
#define CNTL_BEPO (1 << 10) 设定象素排序的方式，0＝采用小端象素排序，1＝采用大端象素排序
#define CNTL_LCDPWR (1 << 11) LCD 电源使能。1＝LCD 显示屏通电且 LCDV[23:0]信号使能
#define CNTL_LCDVCOMP(x) ((x) << 12) LCD 纵向比较中断.00＝垂直同步脉冲有效,01＝垂直后沿开始,10＝有效视频图像开始,11＝垂直前沿开始
#define CNTL_LDMAFIFOTIME (1 << 15) DMA FIFO请求延时
#define CNTL_WATERMARK (1 << 16) LCD DMA FIFO 水位线.0：当 DMA FIFO 包含 4 个或 4 个以上空单元时产生一个 LCD DMA 请求 .1:8个。
#define CNTL_LCDBPP4 (2 << 1) 010 = 4 bpp.
#define CNTL_LCDBPP8 (3 << 1) 011 = 8 bpp.
#define CNTL_LCDBPP16 (4 << 1) 100 = 16 bpp
#define CNTL_LCDBPP16_565 (6 << 1) 110 = 16 bpp, 5:6:5 mode
#define CNTL_LCDBPP24 (5 << 1) 101 = 24 bpp (TFT panel only).
#define CNTL_LCDBW (1 << 4) STN LCD 单色/彩色选择 。1：彩色，0：单色
#define CNTL_LCDTFT (1 << 5) LCD 显示屏 TFT 类型选择。0： STN 显示屏，使用灰度定标器。1: TFT 显示屏，不使用灰度定标器
#define CNTL_LCDMONO8 (1 << 6) 这个位决定单色 STN LCD 是使用 4 位并行接口还是 8 位并行接口。0:4位接口。
#define CNTL_LCDDUAL (1 << 7) STN 单 LCD 显示屏或双 LCD 显示屏选择 。0＝单屏
#define CNTL_BGR (1 << 8) 色彩模式选择，0＝RGB：正常输出，1＝BGR：红色和蓝色交换位置
#define CNTL_BEBO (1 << 9) 控制内存中字节的存储顺序： 0＝小端字节顺序，1＝大端字节顺序
#define CNTL_BEPO (1 << 10) 设定象素排序的方式，0＝采用小端象素排序，1＝采用大端象素排序
#define CNTL_LCDPWR (1 << 11) LCD 电源使能。1＝LCD 显示屏通电且 LCDV[23:0]信号使能
#define CNTL_LCDVCOMP(x) ((x) << 12) LCD 纵向比较中断.00＝垂直同步脉冲有效,01＝垂直后沿开始,10＝有效视频图像开始,11＝垂直前沿开始
#define CNTL_LDMAFIFOTIME (1 << 15) DMA FIFO请求延时
#define CNTL_WATERMARK (1 << 16) LCD DMA FIFO 水位线.0：当 DMA FIFO 包含 4 个或 4 个以上空单元时产生一个 LCD DMA 请求 .1:8个。
一般要初始化 CNTL_LCDBPP16_565、 CNTL_LCDTFT、CNTL_BGR、CNTL_LCDVCOMP(x) 。CNTL_LCDEN和CNTL_LCDPWR会被驱动自动置位。
CNTL_LCDVCOMP(x)一般初始化为CNTL_LCDVCOMP(1).
clcd_panel的bpp成员是传递给frambuffer子系统的。感觉这个地方有点重复，cntl中本来就已经有了这个信息。
bpp一般是16 或者24.
clcd_panel的其它成员没看到具体用法。
如何从LCD数据手册中计算参数
下面主要以16BPP的TFT屏作为例子。有的LCD会给出参数列表，比如下图，可以很清楚的在红框中找到需要的参数，取“type”典型值即可。但是有的LCD并没有直接给出这样的列表，设置某些参数没有给出，这需要通过时序图来确定。
下面以天马的3.5寸TFT液晶屏 TM035KDH03为例进行讲解。
参数计算：
可以看到LCD时钟是28M，所以pixclock=1000000/28
行同步脉冲宽度是一个时钟周期，所以，hsync_len=1
场同步脉冲的宽度是一个行周期，所以vsync_len = 1
上图是一帧图像的显示时序图。的上图显示，up_margin = 13-1=12,， yres= 240,
整个场周期为263，所以lower_margin= 263-13-240 = 10
同时看到，列同步信号高电平有效，行同步信号也是高电平有效。
上图是一行的时序图。
可以看到，left_margin = 69， xres = 320， right_margin = 408 -320 - 70 = 18
数据在上升沿有效，输出使能是高电平有效。
总计一下上面的参数，得到如下结果：
static struct clcd_panel conn_lcd_panel = {
.mode = {
.name = "QVGA TM035KDH03",
.mode = {
.name = "QVGA TM035KDH03",
.refresh = 60,
.xres = 240,
.yres = 320,
.pixclock = 35714,
.left_margin = 69,
.right_margin = 18,
.upper_margin = 12,
.lower_margin = 10,
.hsync_len = 1,
.vsync_len = 1,
.sync = FB_SYNC_HOR_HIGH_ACT|FB_SYNC_VERT_HIGH_ACT,
.xres = 240,
.yres = 320,
.pixclock = 35714,
.left_margin = 69,
.right_margin = 18,
.upper_margin = 12,
.lower_margin = 10,
.hsync_len = 1,
.vsync_len = 1,
.sync = FB_SYNC_HOR_HIGH_ACT|FB_SYNC_VERT_HIGH_ACT,
.vmode = FB_VMODE_NONINTERLACED,
},
.width = -1,
.height = -1,
.tim2 = 0,
.cntl = ( CNTL_LCDTFT | CNTL_LCDVCOMP(1) | CNTL_LCDBPP16_565),
.bpp = 16,
};
},
.width = -1,
.height = -1,
.tim2 = 0,
.cntl = ( CNTL_LCDTFT | CNTL_LCDVCOMP(1) | CNTL_LCDBPP16_565),
.bpp = 16,
};
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