2022年11月16日 | Linux驱动：s3c2440 lcd 驱动分析

一，前言

s3c2440 lcd 驱动分析，涉及到的内容有，LCD图像显示原理、s3c2440的LCD控制器的操作、LCD驱动使用平台总线-设备-驱动模型的实例、LCD相关参数的设置、fb字符设备驱动实例、framebuffer的注册和管理、以及一次LCD显示的完整过程分析。

二，LCD原理和硬件分析

2.1 LCD原理解析

SDRAM：在SDRAM中申请了一块连续的内存作为LCD显示数据的存储，叫做显存（framebuffer）。

LCD控制器：LCD控制器通过硬件电路和LCD屏连接。

LCD屏：作为一个外设通过硬件电路和MCU（引脚配置为LCD引脚）连接。

图像在LCD屏上显示，可以看成是LCD控制器先从显存中取出一帧图像数据，然后输入到LCD屏上。480*272的屏，所显示的一帧有480*272个像素点、272行、480列。对于每一行的像素点，LCD控制器有一个VCLK信号控制，每来一个VCLK，显示的像素点就向右移动一个，当移动到这一行中的最后一个像素点时，LCD控制器有一个HSYNC信号，控制像素点跳到下一行的第一个像素显示。对于一帧图像(也叫一场)，即当像素点移动到最后一行的最后一个位置显示完后，LCD控制器有一个VSYNC信号，控制像素点重新移动到第一行的第一个像素显示下一帧图像。

2.2 硬件电路

2.2.1 LCD背光电路

开启LCD显示，需要使能KEYBOARD(一般EN表示高电平有效，EN上面画一横表示低电平有效)开启背光。

2.2.2 LCD屏

VLINE：HSYNC信号输出引脚（由LCD控制器操作）

VFRAME：VSYNC信号输出引脚（由LCD控制器操作）

VCLK：VCLK信号输出引脚（由LCD控制器操作）

VD3~VD7：RGB(565)中B数据输出引脚

VD10~VD15：RGB(565)中G数据输出引脚

VD19~VD23：RGB(565)中R数据输出引脚 TS*：供ts触摸屏连接

2.2.3 S3c2440主控

涉及 GPG、GPD、GPC引脚。

VM：LCD控制器使能引脚（由LCD控制器的寄存器配置），开启LCD显示需要配置相关寄存器的相应位使能。 LCD_PWREN：LCD电源使能引脚（由LCD控制器的寄存器配置），开启LCD显示需要配置相关寄存器的相应位使能。

三，LCD应用平台总线-设备-驱动模型

3.1 lcd 设备的加载和注册

MACHINE_START(S3C2440, "SMDK2440")

/* Maintainer: Ben Dooks */

.phys_io    = S3C2410_PA_UART,

.io_pg_offst    = (((u32)S3C24XX_VA_UART) >> 18) & 0xfffc,

.boot_params    = S3C2410_SDRAM_PA + 0x100,

.init_irq   = s3c24xx_init_irq,

.map_io     = smdk2440_map_io,

.init_machine   = smdk2440_machine_init,

.timer      = &s3c24xx_timer,

MACHINE_END

将上面的宏展开

static const struct machine_desc __mach_desc_SMDK2440

 __attribute_used__

 __attribute__((__section__(".arch.info.init"))) = {

 .nr = MACH_TYPE_SMDK2410, /* architecture number */

 .name = "SMDK2440", /* architecture name */

 /* Maintainer: Jonas Dietsche */

 .phys_io = S3C2410_PA_UART, /* start of physical io */

 .io_pg_offst = (((u32)S3C24XX_VA_UART) >> 18) & 0xfffc,

 .boot_params = S3C2410_SDRAM_PA + 0x100, /* tagged list */

 .map_io = smdk2440_map_io, /* IO mapping function */

 .init_irq = s3c24xx_init_irq,

 .init_machine = smdk2440_machine_init,

 .timer = &s3c24xx_timer,

}

MACHINE_START主要是定义了"struct machine_desc"的类型，放在 section(".arch.info.init")，是初始化数据，Kernel 起来之后将被丢弃。 各个成员函数在不同时期被调用：

1.init_machine 在 arch/arm/kernel/setup.c 中被 customize_machine 调用，放在 arch_initcall() 段里面，会自动按顺序被调用。

2. init_irq在start_kernel() -> init_IRQ() -> init_arch_irq() 被调用 。

3. map_io 在 setup_arch() -> paging_init() -> devicemaps_init()被调用 其他主要都在 setup_arch() 中用到。

系统初始化时，会调用smdk2440_machine_init

static void __init smdk2440_machine_init(void)

{

    // 这里设置LCD的参数，和驱动分离。这样要修改LCD时，驱动层程序可以不需要改动，只需修改设备层参数就行了，方便移植。

    s3c24xx_fb_set_platdata(&smdk2440_lcd_cfg);

    // 将smdk2440_devices数组中的设备注册到平台总线

    platform_add_devices(smdk2440_devices, ARRAY_SIZE(smdk2440_devices));

    smdk_machine_init();

}

// smdk2440_devices数组

static struct platform_device *smdk2440_devices[] __initdata = {

    &s3c_device_usb,

    &s3c_device_lcd,

    &s3c_device_wdt,

    &s3c_device_i2c,

    &s3c_device_iis,

    &s3c2440_device_sdi,

};

// lcd设备

struct platform_device s3c_device_lcd = {

    .name         = "s3c2410-lcd",

    .id       = -1,

    .num_resources    = ARRAY_SIZE(s3c_lcd_resource),

    .resource     = s3c_lcd_resource,

    .dev              = {

        .dma_mask       = &s3c_device_lcd_dmamask,

        .coherent_dma_mask  = 0xffffffffUL

    }

};

// 设置lcd设备参数 smdk2440_lcd_cfg。各参数含义后面在probe分析时解析

/* 480x272 */ 

static struct s3c2410fb_mach_info smdk2440_lcd_cfg __initdata = {

    .regs   = {

        .lcdcon1 =  S3C2410_LCDCON1_TFT16BPP |

                S3C2410_LCDCON1_TFT |

                  S3C2410_LCDCON1_CLKVAL(0x04),

        .lcdcon2 =  S3C2410_LCDCON2_VBPD(1) |

                S3C2410_LCDCON2_LINEVAL(271) |

                S3C2410_LCDCON2_VFPD(1) |

                S3C2410_LCDCON2_VSPW(9),

        .lcdcon3 =  S3C2410_LCDCON3_HBPD(1) |

                S3C2410_LCDCON3_HOZVAL(479) |

                S3C2410_LCDCON3_HFPD(1),

        .lcdcon4 =  S3C2410_LCDCON4_HSPW(40),

        .lcdcon5    = S3C2410_LCDCON5_FRM565 |

                  S3C2410_LCDCON5_INVVLINE |

                  S3C2410_LCDCON5_INVVFRAME |

                  S3C2410_LCDCON5_PWREN |

                  S3C2410_LCDCON5_HWSWP,

    },

    .gpccon      =  0xaaaaaaaa,

    .gpccon_mask    = 0xffffffff,

    .gpcup       =  0xffffffff,

    .gpcup_mask = 0xffffffff,

    .gpdcon      =  0xaaaaaaaa,

    .gpdcon_mask    = 0xffffffff,

    .gpdup       =  0xffffffff,

    .gpdup_mask = 0xffffffff,

    .fixed_syncs =  1,

    .type        =  S3C2410_LCDCON1_TFT, 

    .width      = 480,

    .height     = 272,

    .xres       = {

        .min    = 480,

        .max    = 480,

        .defval = 480,

    },

    .yres       = {

        .max    =   272,

        .min    =   272,

        .defval =   272,

    },

    .bpp    = {

        .min    =   16,

        .max    =   16,

        .defval =   16,

    },

};

调用platform_device_register注册平台设备

int platform_add_devices(struct platform_device **devs, int num)

{

    int i, ret = 0;

    for (i = 0; i < num; i++) {

        ret = platform_device_register(devs[i]);

        if (ret) {

            while (--i >= 0)

                platform_device_unregister(devs[i]);

            break;

        }

    }

    return ret;

}

3.2 lcd 驱动的加载和注册

3.2.1 编译进内核，加载驱动

编译内核设置，make menuconfig

-> Device Drivers

  -> Graphics support

    <*> Support for frame buffer devices

linux-2.6.22.6/.config

CONFIG_FB_S3C2410=y

linux-2.6.22.6/drivers/video/Makefile

obj-$(CONFIG_FB_S3C2410) += s3c2410fb.o

然后make uImage，将s3c2410fb驱动编译进内核，系统启动便会加载，即调用驱动的s3c2410fb_init函数。

int __devinit s3c2410fb_init(void)

{

    // 注册到平台总线驱动

    return platform_driver_register(&s3c2410fb_driver);

}

3.3 lcd 设备和驱动的匹配

platform_driver_register->

    driver_register->

        bus_add_driver->

            driver_attach->

                bus_for_each_dev->

                    __driver_attach

__driver_attach（kernel 2.6.22）

static int __driver_attach(struct device * dev, void * data)

{

    struct device_driver * drv = data;

    /*

     * Lock device and try to bind to it. We drop the error

     * here and always return 0, because we need to keep trying

     * to bind to devices and some drivers will return an error

     * simply if it didn't support the device.

     *

     * driver_probe_device() will spit a warning if there

     * is an error.

     */

    if (dev->parent)    /* Needed for USB */

        down(&dev->parent->sem);

    down(&dev->sem);

    if (!dev->driver)

        driver_probe_device(drv, dev); // 调用驱动层程序的 probe函数

    up(&dev->sem);

    if (dev->parent)

        up(&dev->parent->sem);

    return 0;

}

__driver_attach（kernel 3.4）

static int __driver_attach(struct device *dev, void *data)

{

    struct device_driver *drv = data;

    /*

     * Lock device and try to bind to it. We drop the error

     * here and always return 0, because we need to keep trying

     * to bind to devices and some drivers will return an error

     * simply if it didn't support the device.

     *

     * driver_probe_device() will spit a warning if there

     * is an error.

     */

    // 匹配驱动和设备

    if (!driver_match_device(drv, dev))

        return 0;

    if (dev->parent)    /* Needed for USB */

        device_lock(dev->parent);

    device_lock(dev);

    if (!dev->driver)

        driver_probe_device(drv, dev);

    device_unlock(dev);

    if (dev->parent)

        device_unlock(dev->parent);