S3C2440 (4.3寸)LCD驱动程序之层次分析（十六）

参考：http://www.cnblogs.com/lifexy/p/7604011.html

在上一节LCD层次分析时，得出写个LCD驱动入口函数，需要以下4步：

1）分配一个fb_info结构体：framebuffer_alloc（）；

2）设置fb_info；

3）设置硬件相关的操作；

4）使能LCD，并注册fb_info：register_framebuffer（）；

本节需要用到的函数：

函数dma_alloc_writecombine（）：（分配显存）

void * dma_alloc_writecombine(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp);//分配DMA缓存区给现存
//返回值为：申请到的DMA缓冲区的虚拟地址，若为NULL，表示分配失败，则需要使用dma_free_writecombine()释放内存，避免内存泄漏
//参数如下：//*dev：指针，这里填0，表示这个申请的缓冲区里没有内容//size：分配的地址大小（字节单位）//*handle：申请到的物理起始地址//gfp:分配出来的内存参数，标志定义在<linux/gfp.h>，常用标志如下：//GFP_ATOMIC  用来从中断处理和进程上下文之外的其它代码中分配内存.从不睡眠//GFP_KERNEL  内核内存的正常分配，可能睡眠//GFP_USER 用来为用户空间页来分配内存；它可能睡眠

分配一段DMA缓存区，分配出来的内存会禁止cache缓存（因为DMA传输不需要CPU）

它和dm_alloc_coherent（）函数相似，不过dma_alloc_writecombine（）函数是分配出来的内存会禁止cache缓存以及禁止写入缓冲区

---------------------------------------------------------------------------------------

函数dma_free_writecombine（）:（释放显存）

void dma_free_writecombine(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr, dma_addr_t handle);
//cpu_addr：虚拟地址
//handle：物理地址

释放DMA缓冲区，dev和size参数和上面的函数一样

---------------------------------------------------------------------------------------

函数frambuffer_alloc（）：（申请fb_info结构体）

struct fb_info *framebuffer_alloc(size_t size, struct device *dev)//申请一个fb_info结构体
//size：额外的内存(里面放私有数据private)
//*dev：指针，这里填写NULL,表示这个申请的结构体没有内容

---------------------------------------------------------------------------------------

函数register_frambuffer（）和函数frambuffer_release（）：

int register_framebuffer(struct fb_info *fb_info)//向内核中注册fb_info结构体，若内存不够，注册失败会返回负数
void framebuffer_release(struct fb_info *info)//注销内核中fb_info结构体

---------------------------------------------------------------------------------------

本节需要用到的结构体：

fb_info结构体如下：

struct fb_info {int node;int flags;struct fb_var_screeninfo var; //可变的参数struct fb_fix_screeninfo fix;    //固定的参数
… …struct fb_ops *fbops;    //操作函数
… …char __iomem *screen_base;   //显存虚拟起始地址unsigned long screen_size;    //显存虚拟地址长度void *pseudo_palette;     /* Fake palette of 16 colors */ //假的16色调色板，里面存放了16色的数据，可以通过8bpp数据来找到调色板里面的16色颜色索引值，模拟出16色颜色来，节省内存，不需要的话就指向一个不用的数组即可
};

其中操作函数fb_info->fbops结构体写法如下：

static struct fb_ops s3c_lcdfb_ops = {.owner        = THIS_MODULE,//可以参考\drivers\video\Atmel_lcdfb.c.fb_setcolreg  = s3c_lcdfb_setcolreg, //设置调色板fb_info->pseudo_palette,自己构造该函数//下面三个函数是对显存的操作.fb_fillrect    = cfb_fillrect,    //填充一个矩形,用/driver/video/cfbfillrect.c里的函数即可.fb_copyarea = cfb_copyarea,    //拷贝一个区域,用/driver/video/cfbcopyarea.c里的函数即可.fb_imageblit    = cfb_imageblit,   //图形填充,用/driver/video/imageblit.c里的函数即可
};

固定的参数fb_info->fix 结构体如下：

struct fb_fix_screeninfo {char id[16];           //id名字unsigned long smem_start; //framebuffer物理起始地址__u32 smem_len;          //framebuffer长度，字节为单位__u32 type;         //lcd类型，默认值为0即可__u32 type_aux;           //附加类型，为0__u32 visual;           //画面设备，常见参数如下
// FB_VISUAL_MONO01     0   单色,0：白色，1：黑色
// FB_VISUAL_MONO10     1   单色,1：黑色，1：白色
// FB_VISUAL_TRUECOLOR      2   真彩（TFT:真彩）
// FB_VISUAL_PSEUDOCOLOR    3   伪彩
// FB_VISUAL_DIRECTCOLOR    4   直彩__u16 xpanstep;           /* 如果没有硬件panning就赋值为0 */__u16 ypanstep;         /* 如果没有硬件panning就赋值为0 */__u16 ywrapstep;        /* 如果没有硬件panning就赋值为0 */__u32 line_length;      /* 一行的字节数，例：(RGB565)240*320,那么这里就等于240*16/8 *//* 以下成员都可以不需要 */unsigned long mmio_start;   /*内存映射IO的起始地址，用于应用层直接访问寄存器，可以不需要 */__u32 mmio_len;            /* 内存映射IO的长度，可以不需要 */__u32 accel;            /* Indicate to driver which *//*  specific chip/card we have    */__u16 reserved[3];        /* Reserved for future compatibility */
};

可变的参数fb_info->var结构体如下：

struct fb_var_screeninfo {__u32 xres;            /* 可见屏幕一行有多少个像素点 */__u32 yres;          /* 可见屏幕一列有多少个像素点 */__u32 xres_virtual;      /* 虚拟屏幕一行有多少个像素点 */__u32 yres_virtual;      /* 虚拟屏幕一列有多少个像素点 */__u32 xoffset;           /* 虚拟到可见屏幕之间的行偏移，若可见和虚拟的分频率一样，就直接设为0 */__u32 yoffset;         /* 虚拟到可见屏幕之间的列偏移 */__u32 bits_per_pixel;        /* 每个像素的位数即BPP,比如：RGB565,则填入16 */__u32 grayscale;        /* 非0时，指的是灰度，真彩直接填0即可 */struct fb_bitfield red;       //fb缓存的R位域,fb_bitfield结构体成员如下:
//  __u32 offset;           区域偏移值，比如RGB565中的R，就在第11位
//  __u32 length;           区域长度，比如RGB565的R，共有5位
//  __u32 msb_right;        msb_right==0,表示数据左边最大，msb_right!=0,表示数据右边最大
};struct fb_bitfield green; /* fb缓存的G位域 */struct fb_bitfield blue;  /* fb缓存的B位域 *//* 以下参数都可以不填，默认为0 */struct fb_bitfield transp; /* 透明度，不需要填0即可 */    __u32 nonstd;           /* !=0表示非标准像素格式 */__u32 activate;          /* 设为0即可 */__u32 height;            /* 外设高度(单位mm),一般不需要填 */__u32 width;         /* 外设宽度(单位mm),一般不需要填 */__u32 accel_flags;       /* 过时的参数，不需要填 *//* 除了pixclock本身外，其它的都以像素时钟为单位 */__u32 pixclock;           /* 像素时钟(皮秒) */__u32 left_margin;        /* 行切换，从同步到绘图之间的延迟 */__u32 right_margin;     /* 行切换，从绘图到同步之间的延迟 */__u32 upper_margin;     /* 帧切换，从同步到绘图之间的延迟 */__u32 lower_margin;     /* 帧切换，从绘图到同步之间的延迟 */__u32 hsync_len;        /* 水平同步的长度 */__u32 vsync_len;       /* 垂直同步的长度 */__u32 sync;            /* see FB_SYNC_*        */__u32 vmode;          /* see FB_VMODE_*       */__u32 rotate;         /* angle we rotate counter clockwise */__u32 reserved[5];       /* 保留 */
};

1、写驱动程序：
（写驱动可以参考自带的LCD平台驱动drivers/video/s3c2410fb.c）
（LCD控制寄存器设置：参考之前的LCD裸机驱动:(硬件设置)https://blog.csdn.net/xiaodingqq/article/details/80724190）

1.1 步骤如下：
在驱动init入口函数中：

（1）分配一个fb_info结构体

（2）设置fb_info

（2.1）设置固定的参数fb_info->fix

（2.2）设置可变的参数fb_info->var

（2.3）设置操作函数fb_info->fbops

（2.4）设置fb_info其它的成员

（3）设置硬件相关的操作

（3.1）配置LCD引脚

（3.2）根据LCD手册设置LCD控制器

（3.3）分配显存（framebuffer），把地址告诉LCD控制器和fb_info

（4）开启LCD，并注册fb_info：register_framebuffer()

（4.1）直接在init函数中开启LCD（后面讲到电源管理，再来优化）

控制LCDCON5允许PWREN信号，

然后控制LCDCON1输出PWREN信号，

输出GPB0高电平来开背光，

（4.2）注册fb_info

在驱动exit出口函数中：

（1）卸载内核中的fb_info

（2）控制LCDCON1关闭PWREN信号，关背光灯，iounmap注销地址

（3）释放DMA缓存地址dma_free_writecombine()

（4）释放注册的fb_inifo

1.2具体的代码如下：

#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 int s3c_lcdfb_setcolreg(unsigned int regno, unsigned int red,  //设置调色板unsigned int green, unsigned int blue,unsigned int transp, struct fb_info *info);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]; //保留9个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//下面三个函数是对显存的操作.fb_fillrect  = cfb_fillrect,        //填充一个矩形.fb_copyarea    = cfb_copyarea,        //拷贝一个区域.fb_imageblit   = cfb_imageblit,   //图形填充
};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[16];  //假的调色板,调色板数组，被fb_info->pseudo_palette调用/* from pxafb.c */
static inline unsigned int chan_to_field(unsigned int chan, struct fb_bitfield *bf)
{chan &= 0xffff;chan >>= 16 - bf->length;return chan << bf->offset;
}static int s3c_lcdfb_setcolreg(unsigned int regno, unsigned int red,   //设置调色板unsigned int green, unsigned int blue,unsigned int transp, struct fb_info *info)
{unsigned int val;if (regno > 16)    //regno哪一个调色板return 1;/* 用read,green,blue三原色构造出val */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; //放到调色板数组中return 0;
}static int lcd_init(void)
{/* 1. 分配一个fb_info *///第一个参数大小:size表示分配额外的空间(里面放私有数据private)s3c_lcd = framebuffer_alloc(0, NULL);  //不分配额外的空间/* 2.  设置 *//* 2.1 设备固定的参数fix */strcpy(s3c_lcd->fix.id, "mylcd");//名字ids3c_lcd->fix.smem_len    = 480*272*16/8;  //显存的长度(需要看LCD手册)分辨率resolution:480*272,RGB(Bit):565,一个像素16位s3c_lcd->fix.type        = FB_TYPE_PACKED_PIXELS;    //在fb.h,使用默认值(值为0)s3c_lcd->fix.visual      = FB_VISUAL_TRUECOLOR;   /* visual视觉的 TFTLCD：真彩色 */s3c_lcd->fix.line_length = 480*2;  //一行480个像素,一个像素16位(2个字节)/* 2.2 设置可变的参数var */s3c_lcd->var.xres           = 480;  //x方向的分辨率s3c_lcd->var.yres           = 272; //y方向的分辨率s3c_lcd->var.xres_virtual   = 480; //电脑桌面点击右键，设置分辨率(虚拟分辨率)s3c_lcd->var.yres_virtual   = 272;    //虚拟分辨率s3c_lcd->var.bits_per_pixel = 16;    //每个像素用多少位/* RGB:565 */s3c_lcd->var.red.offset     = 11;    //红色的偏移值从bit11开始s3c_lcd->var.red.length     = 5;    //红色的长度为5位s3c_lcd->var.green.offset   = 5;  //绿色的偏移值从bit5开始s3c_lcd->var.green.length   = 6; //绿色的长度为6位s3c_lcd->var.blue.offset    = 0;  //蓝色的偏移值从bit0开始s3c_lcd->var.blue.length    = 5; //蓝色的长度为5位s3c_lcd->var.activate       = FB_ACTIVATE_NOW;    //使用默认值/* 2.3 设置操作函数fbops       */s3c_lcd->fbops                 = &s3c_lcdfb_ops;/* 2.4 其他的设置 */s3c_lcd->pseudo_palette     = pseudo_palette;  //调色板//s3c_lcd->screen_base = ;         /* 显存的虚拟地址 */s3c_lcd->screen_size = 480*272*16/8 ;  /* 显存的大小 */ //虚拟地址长/* 3.  硬件相关的操作 *//* 3.1 配置GPIO用于LCD *///映射gpbcon = ioremap(0x56000010, 8);  //映射8个字节gpbdat = gpbcon+1;    //指针加1相当于加4gpccon = ioremap(0x56000020, 4);    //一页一页地映射的,所以size写4或者1024都可以gpdcon = ioremap(0x56000030, 4);gpgcon = ioremap(0x56000060, 4);//参考以前的裸机程序lcddrv.c*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 &= ~(3);  /* GPB0(KEYBOARD)设置为输出引脚 */*gpbcon |= 1;*gpbdat &= ~1;    /* 输出低电平,背光先不开启 */*gpgcon |= (3<<8); /* GPG4用作LCD_PWREN *//* 3.2 根据LCD手册设置LCD控制器，比如VCLK的频率等 *///映射所有的lcdconX控制器lcd_regs = ioremap(0x4D000000, sizeof(struct lcd_regs));/* bit[17:8]: VCLK = HCLK / [(CLKVAL+1) x 2]  ，具体可看LCD手册*    10MHz(100ns) = 100MHz / [(CLKVAL+1) x 2]*   CLKVAL = 4* bit[6:5]：0b11,TFT LCD* bit[4:1]：0b1100 16bpp for TFT (每个像素用16位来表示)* bit[0]  ：0 = Disable the video output and the LCD control signal. */lcd_regs->lcdcon1 = (4<<8) | (3<<5) | (0x0c<<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 tvb=2*             所以VBPD=1* bit[23:14]：多少行，272行，所以LINEVAL=272-1=271* 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 tvf=2,所以VFPD=2-1=1* bit[5:0]  ：VSPW，VSYC信号的脉冲宽度，LCD手册 tvp=10，所以VSPW=10-1=9*/lcd_regs->lcdcon2 = (1<<24) | (271<<14) | (1<<6) | (9);/* 水平方向的时间参数* bit[25:19]：HBPD，HSYNC之后再过多长时间才能发出第1个像素的数据*             LCD手册 thb=2*             所以HBPD=1* bit[18:8]： 多少列，480列，所以LINEVAL=480-1=479* bit[7:0] ： HFPD,发出最后一行里,最后一个像素之后，再过多长时间才发出HSYNC*             LCD手册 thf=2,所以HFPD=2-1=1*/lcd_regs->lcdcon3 = (1<<19) | (479<<8) | (1);/* 水平方向的同步信号* bit[7:0] ： HSPW，HSYC信号的脉冲宽度，LCD手册 thp=41，所以HSPW=41-1=40*/lcd_regs->lcdcon4 = 40;/* 信号的极性 * bit[11]：1=565 format* bit[10]：0 = The video data is fetched at VCLK falling edge 在下降沿取数据* bit[9]：1 = HSYNC信号要反转，即低电平有效(水平方向的同步信号，在2440与LCD手册相反，所以要反转)* bit[8]：1 = VSYNC信号要反转，即低电平有效* bit[6]：0 = VDEN不用反转(数据引脚VD0~VD23)* bit[3]：0 = PWREN输出低电平* bit[1]：0 = BSWAP* bit[0]：1 = HWSWP 看2440手册 P413*/lcd_regs->lcdcon5 = (1<<11) | (0<<10) | (1<<9) | (1<<8) | (1<<0);/* 3.3 分配显存(frambuffer,在SDRAM内存划分出来的),并把地址告诉LCD控制器 *///第3个参数存放物理地址,返回值为这块内存的虚拟地址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);   //第0位和最高位忽略，保存缓冲起始地址A[30:1]lcd_regs->lcdsaddr2 = ((s3c_lcd->fix.smem_start + s3c_lcd->fix.smem_len) >> 1) & 0x1fffff;   //结束地址=开始地址+长度，只关心21位,保存缓冲结束地址A[21:1]lcd_regs->lcdsaddr3 = (480*16/16);    /* 一行的长度(单位:半字，就是2个字节) *///s3c_lcd->fix.smem_start = xxx;  //显存的物理地址/* 启动LCD */lcd_regs->lcdcon1 |= (1<<0);    /* 使能LCD控制器 */lcd_regs->lcdcon5 |= (1<<3);    /* 使能LCD本身 */*gpbdat |= 1; /* 原来输出低电平，现在输出高电平，使能背光灯 *//* 4. 注册 */register_framebuffer(s3c_lcd);return 0;
}static void lcd_exit(void)
{unregister_framebuffer(s3c_lcd);lcd_regs->lcdcon1 &= ~(1<<0);    /* 关闭LCD本身，省电 */*gpbdat &= ~1;  /* 关闭背光灯 */dma_free_writecombine(NULL, s3c_lcd->fix.smem_len, s3c_lcd->screen_base, s3c_lcd->fix.smem_start);//释放显存,第三个参数cpu地址，就是虚拟地址，第四个参数，handle物理地址iounmap(lcd_regs);iounmap(gpbcon);iounmap(gpccon);iounmap(gpdcon);iounmap(gpgcon);framebuffer_release(s3c_lcd); //释放掉fb_info的sc3_lcd结构体
}module_init(lcd_init);
module_exit(lcd_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

2、重新编译内核，去掉原来的LCD驱动程序

在内核代码目录下，输入命令make menuconfig，进入menu菜单重新设置内核参数：

进入-> Device Drivers-> Graphics support<M> S3C2410 LCD framebuffer support

（上面“<*>s3c2410 LCD framebuffer support”是之前自带的驱动程序，这里去掉后以<M>模块方式编译进内核）

（<M>模块方式编译进内核）

然后make uImage编译内核（如果生成的是zImage，而不是uImage，可以点击这里）

编译好的uImage 在 arch/arm/boot/uImage

make modules编译模块（编译好的3个模块在drivers/video）

cp arch/arm/boot/uImage /work/nfsroot
cp drivers/video cfb*.ko /work/nfsroot

为什么要编译模块？

因为LCD驱动相关的文件也没有编进内核，而fb_ops里的成员fb_fillrect()，fb_copyarea()，fb_imageblit()用的都是drivers/video下面的3个文件所以需要这3个的.ko模块。

3、使用新的uImage来启动开发板

（3.1）启动开发板，进入uboot的菜单界面，然后输入q退出菜单，进入命令行。

（3.2）打开tftpd32.exe软件，选择需要传输文件的目录，以及PC机（服务器）的ip地址。

（3.3）在uboot的命令行，输入命令tftp 30000000 uImage（把在PC机的uImage传到地址30000000上(SDRAM)）。

（3.4）输入bootm 30000000，开发板从地址30000000开始启动内核。

4、挂载驱动

（4.1）把编译好的LCD驱动模块和drivers/video里的3个.ko模块放入nfs文件系统(/work/nfsroot)中，

（4.2）使用nfs网络文件系统挂载，输入命令:

mount -t nfs -o intr,nolock,rsize=1024,wsize=1024 192.168.1.3:/work/nfsroot /mnt

(如果nfs挂载后，不能读取，可以点击这里)

（4.3）先装载3个/drivers/video下编译好的模块（cfbcopyvarea.ko、cfbfillrect.ko、cfbimgblt.ko），再来装载LCD驱动模块（lcd.ko）。

（4.4）挂载LCD驱动后，可以通过ls -l /dev/fb*命令查看已挂载的LCD设备节点。

5、测试运行

echo hello > /dev/tty1

ls -l > /dev/tty1

6、优化。（使用上节的键盘驱动在LCD终端打印命令行）

（5.1）vi /etc/inittab （修改inittab，inittab：配置文件，用于启动init进程时，读取inittab）

添加tty1::askfirst:-/bin/sh （将sh进程（命令行）输出到tty1里，也就是LCD输出信息）

（5.2）然后重启，insmod装载/drivers/video下编译好的模块，再来insmod装载LCD驱动模块，tty1设备便有了，就能看到信息。

（5.3）最后insmod上一节的键盘驱动buttons.ko后，按下"Enter"按键，便能在LCD终端上操作linux了。

（5.4）如果按下Enter键，它就启动了一个进程号770的-sh进程，如下图发现这个-sh的描述符指向tty1：

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