【正点原子Linux连载】第五十九章 Linux LCD驱动实验 -摘自【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.0

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第五十九章 Linux LCD驱动实验

LCD是很常用的一个外设，在裸机篇中我们讲解了如何编写LCD裸机驱动，在Linux下LCD的使用更加广泛，在搭配QT这样的GUI库下可以制作出非常精美的UI界面。本章我们就来学习一下如何在Linux下驱动LCD屏幕。

59.1 Linux下LCD驱动简析
59.1.1 Framebuffer设备
先来回顾一下裸机的时候LCD驱动是怎么编写的，裸机LCD驱动编写流程如下：
①、初始化I.MX6U的eLCDIF控制器，重点是LCD屏幕宽(width)、高(height)、hspw、hbp、hfp、vspw、vbp和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。
在Linux中应用程序最终也是通过操作RGB LCD的显存来实现在LCD上显示字符、图片等信息。在裸机中我们可以随意的分配显存，但是在Linux系统中内存的管理很严格，显存是需要申请的，不是你想用就能用的。而且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。
为了解决上述问题，Framebuffer诞生了， Framebuffer翻译过来就是帧缓冲，简称fb，因此大家在以后的Linux学习中见到“Framebuffer”或者“fb”的话第一反应应该想到RGBLCD或者显示设备。fb是一种机制，将系统中所有跟显示有关的硬件以及软件集合起来，虚拟出一个fb设备，当我们编写好LCD驱动以后会生成一个名为/dev/fbX(X=0~n)的设备，应用程序通过访问/dev/fbX这个设备就可以访问LCD。NXP官方的Linux内核默认已经开启了LCD驱动，因此我们是可以看到/dev/fb0这样一个设备，如图59.1.1.1所示：

图59.1.1.1 /dev/fb0设备文件
图59.1.1.1中的/dev/fb0就是LCD对应的设备文件，/dev/fb0是个字符设备，因此肯定有file_operations操作集，fb的file_operations操作集定义在drivers/video/fbdev/core/fbmem.c文件中，如下所示：

示例代码59.1.1.1 fb设备的操作集
1495 static const struct file_operations fb_fops = {
1496    .owner 	= THIS_MODULE,
1497    .read 		= fb_read,
1498    .write 	= fb_write,
1499    .unlocked_ioctl = fb_ioctl,
1500 #ifdef CONFIG_COMPAT
1501    .compat_ioctl = fb_compat_ioctl,
1502 #endif
1503    .mmap 		= fb_mmap,
1504    .open 		= fb_open,
1505    .release 	= fb_release,
1506 #ifdef HAVE_ARCH_FB_UNMAPPED_AREA
1507    .get_unmapped_area = get_fb_unmapped_area,
1508 #endif
1509 #ifdef CONFIG_FB_DEFERRED_IO
1510    .fsync 	= fb_deferred_io_fsync,
1511 #endif
1512    .llseek 	= default_llseek,
1513 };

关于fb的详细处理过程就不去深究了，本章我们的重点是驱动起来ALPHA开发板上的LCD。

59.1.2 LCD驱动简析
LCD裸机例程主要分两部分：
①、获取LCD的屏幕参数。
②、根据屏幕参数信息来初始化eLCDIF接口控制器。
不同分辨率的LCD屏幕其eLCDIF控制器驱动代码都是一样的，只需要修改好对应的屏幕参数即可。屏幕参数信息属于屏幕设备信息内容，这些肯定是要放到设备树中的，因此我们本章实验的主要工作就是修改设备树，NXP官方的设备树已经添加了LCD设备节点，只是此节点的LCD屏幕信息是针对NXP官方EVK开发板所使用的4.3寸480*272编写的，我们需要将其改为我们所使用的屏幕参数。
我们简单看一下NXP官方编写的Linux下的LCD驱动，打开imx6ull.dtsi，然后找到lcdif节点内容，如下所示：

示例代码59.1.2.1 imx6ull.dtsi文件中lcdif节点内容
1  lcdif: lcdif@021c8000 {
2              compatible = "fsl,imx6ul-lcdif", "fsl,imx28-lcdif";
3              reg = <0x021c8000 0x4000>;
4              interrupts = <GIC_SPI 5 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
5              clocks = <&clks IMX6UL_CLK_LCDIF_PIX>,
6                   <&clks IMX6UL_CLK_LCDIF_APB>,
7                   <&clks IMX6UL_CLK_DUMMY>;
8              clock-names = "pix", "axi", "disp_axi";
9              status = "disabled";
10 };

示例代码59.1.2.1中的lcdif节点信息是所有使用I.MX6ULL芯片的板子所共有的，并不是完整的lcdif节点信息。像屏幕参数这些需要根据不同的硬件平台去添加，比如向imx6ull-alientek-emmc.dts中的lcdif节点添加其他的属性信息。从示例代码59.1.2.1可以看出lcdif节点的compatible属性值为“fsl,imx6ul-lcdif”和“fsl,imx28-lcdif”，因此在Linux源码中搜索这两个字符串即可找到I.MX6ULL的LCD驱动文件，这个文件为drivers/video/fbdev/mxsfb.c，mxsfb.c就是I.MX6ULL的LCD驱动文件，在此文件中找到如下内容：

示例代码59.1.2.2 platform下的LCD驱动
1362 static const struct of_device_id mxsfb_dt_ids[] = {
1363    { .compatible = "fsl,imx23-lcdif", .data = &mxsfb_devtype[0], },
1364    { .compatible = "fsl,imx28-lcdif", .data = &mxsfb_devtype[1], },
1365    { /* sentinel */ }
1366 };
......
1625 static struct platform_driver mxsfb_driver = {
1626    .probe = mxsfb_probe,
1627    .remove = mxsfb_remove,
1628    .shutdown = mxsfb_shutdown,
1629    .id_table = mxsfb_devtype,
1630    .driver = {
1631           .name = DRIVER_NAME,
1632           .of_match_table = mxsfb_dt_ids,
1633           .pm = &mxsfb_pm_ops,
1634    },
1635 };
1636 
1637 module_platform_driver(mxsfb_driver);

从示例代码59.1.2.2可以看出，这是一个标准的platform驱动，当驱动和设备匹配以后mxsfb_probe函数就会执行。在看mxsfb_probe函数之前我们先简单了解一下Linux下Framebuffer驱动的编写流程，Linux内核将所有的Framebuffer抽象为一个叫做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，因此每一个Framebuffer设备都必须有一个fb_info。换言之就是，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文件里面，内容如下(省略掉条件编译)：

示例代码59.1.2.3 fb_info结构体
448 struct fb_info {
449     atomic_t count;
450     int node;
451     int flags;
452     struct mutex lock;          		/* 互斥锁 			*/
453     struct mutex mm_lock;       		/* 互斥锁，用于fb_mmap和smem_*域*/
454     struct fb_var_screeninfo var;	/* 当前可变参数 		*/
455     struct fb_fix_screeninfo fix; 	/* 当前固定参数 		*/
456     struct fb_monspecs monspecs;  	/* 当前显示器特性 	*/
457     struct work_struct queue;       	/* 帧缓冲事件队列 	*/
458     struct fb_pixmap pixmap;        	/* 图像硬件映射		*/
459     struct fb_pixmap sprite;        	/* 光标硬件映射 		*/
460     struct fb_cmap cmap;            	/* 当前调色板 		*/
461     struct list_head modelist;      	/* 当前模式列表 		*/
462     struct fb_videomode *mode;      	/* 当前视频模式 		*/
463 
464 #ifdef CONFIG_FB_BACKLIGHT          	/* 如果LCD支持背光的话 */
465     /* assigned backlight device */
466     /* set before framebuffer registration, 
467        remove after unregister */
468     struct backlight_device *bl_dev;	/* 背光设备 		*/
469 
470     /* Backlight level curve */
471     struct mutex bl_curve_mutex;    
472     u8 bl_curve[FB_BACKLIGHT_LEVELS];
473 #endif
......
479     struct fb_ops *fbops;       		/* 帧缓冲操作函数集	*/  
480     struct device *device;      		/* 父设备 			*/
481     struct device *dev;         		/* 当前fb设备 		*/
482     int class_flag;             		/* 私有sysfs标志 	*/
......
486     char __iomem *screen_base;  		/* 虚拟内存基地址(屏幕显存) 		*/
487     unsigned long screen_size;  		/* 虚拟内存大小(屏幕显存大小) 	*/ 
488     void *pseudo_palette;       		/* 伪16位调色板  				*/ 
......
507 };

fb_info结构体的成员变量很多，我们重点关注var、fix、fbops、screen_base、screen_size和pseudo_palette。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。register_framebuffer函数原型如下：
int register_framebuffer(struct fb_info *fb_info)
函数参数和返回值含义如下：
fb_info：需要上报的fb_info。
返回值：0，成功；负值，失败。
接下来我们简单看一下mxsfb_probe函数，函数内容如下(有缩减)：

示例代码59.1.2.4 mxsfb_probe函数
1369 static int mxsfb_probe(struct platform_device *pdev)
1370 {
1371    const struct of_device_id *of_id =
1372            of_match_device(mxsfb_dt_ids, &pdev->dev);
1373    struct resource *res;
1374    struct mxsfb_info *host;
1375    struct fb_info *fb_info;
1376    struct pinctrl *pinctrl;
1377    int irq = platform_get_irq(pdev, 0);
1378    int gpio, ret;
1379 
......
1394 
1395    res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
1396    if (!res) {
1397        dev_err(&pdev->dev, "Cannot get memory IO resource\n");
1398        return -ENODEV;
1399    }
1400 
1401    host = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(struct mxsfb_info), 
GFP_KERNEL);
1402    if (!host) {
1403        dev_err(&pdev->dev, "Failed to allocate IO resource\n");
1404        return -ENOMEM;
1405    }
1406 
1407    fb_info = framebuffer_alloc(sizeof(struct fb_info), &pdev->dev);
1408    if (!fb_info) {
1409        dev_err(&pdev->dev, "Failed to allocate fbdev\n");
1410        devm_kfree(&pdev->dev, host);
1411        return -ENOMEM;
1412    }
1413    host->fb_info = fb_info;
1414    fb_info->par = host;
1415 
1416    ret = devm_request_irq(&pdev->dev, irq, mxsfb_irq_handler, 0,
1417              dev_name(&pdev->dev), host);
1418    if (ret) {
1419        dev_err(&pdev->dev, "request_irq (%d) failed with 
1420                 error %d\n", irq, ret);
1421        ret = -ENODEV;
1422        goto fb_release;
1423    }
1424 
1425    host->base = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res);
1426    if (IS_ERR(host->base)) {
1427        dev_err(&pdev->dev, "ioremap failed\n");
1428        ret = PTR_ERR(host->base);
1429        goto fb_release;
1430    }
......
1461 
1462    fb_info->pseudo_palette = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(u32) * 
1463                                                 16, GFP_KERNEL);
1464    if (!fb_info->pseudo_palette) {
1465        ret = -ENOMEM;
1466        goto fb_release;
1467    }
1468 
1469    INIT_LIST_HEAD(&fb_info->modelist);
1470 
1471    pm_runtime_enable(&host->pdev->dev);
1472 
1473    ret = mxsfb_init_fbinfo(host);
1474    if (ret != 0)
1475        goto fb_pm_runtime_disable;
1476 
1477    mxsfb_dispdrv_init(pdev, fb_info);
1478 
1479    if (!host->dispdrv) {
1480        pinctrl = devm_pinctrl_get_select_default(&pdev->dev);
1481        if (IS_ERR(pinctrl)) {
1482            ret = PTR_ERR(pinctrl);
1483            goto fb_pm_runtime_disable;
1484        }
1485    }
1486 
1487    if (!host->enabled) {
1488        writel(0, host->base + LCDC_CTRL);
1489        mxsfb_set_par(fb_info);
1490        mxsfb_enable_controller(fb_info);
1491        pm_runtime_get_sync(&host->pdev->dev);
1492    }
1493 
1494    ret = register_framebuffer(fb_info);
1495    if (ret != 0) {
1496        dev_err(&pdev->dev, "Failed to register framebuffer\n");
1497        goto fb_destroy;
1498    }
......
1525    return ret;
1526 }

第1374行，host结构体指针变量，表示I.MX6ULL的LCD的主控接口，mxsfb_info结构体是NXP定义的针对I.MX系列SOC的Framebuffer设备结构体。也就是我们前面一直说的设备结构体，此结构体包含了I.MX系列SOC的Framebuffer设备详细信息，比如时钟、eLCDIF控制器寄存器基地址、fb_info等。
第1395行，从设备树中获取eLCDIF接口控制器的寄存器首地址，设备树中lcdif节点已经设置了eLCDIF寄存器首地址为0X021C8000，因此res=0X021C8000。
第1401行，给host申请内存，host为mxsfb_info类型结构体指针。
第1407行，给fb_info申请内存，也就是申请fb_info。
第1413~1414行，设置host的fb_info成员变量为fb_info，设置fb_info的par成员变量为host。通过这一步就将前面申请的host和fb_info联系在了一起。
第1416行，申请中断，中断服务函数为mxsfb_irq_handler。
第1425行，对从设备树中获取到的寄存器首地址(res)进行内存映射，得到虚拟地址，并保存到host的base成员变量。因此通过访问host的base成员即可访问I.MX6ULL的整个eLCDIF寄存器。其实在mxsfb.c中已经定义了eLCDIF各个寄存器相比于基地址的偏移值，如下所示：

示例代码59.1.2.4 eLCDIF各个寄存器偏移值
67 #define LCDC_CTRL            			0x00
68 #define LCDC_CTRL1           			0x10
69 #define LCDC_V4_CTRL2            		0x20
70 #define LCDC_V3_TRANSFER_COUNT     	0x20
71 #define LCDC_V4_TRANSFER_COUNT     	0x30
......
89 #define LCDC_V4_DEBUG0          	 	0x1d0
90 #define LCDC_V3_DEBUG0           		0x1f0

大家可以对比着《I.MX6ULL参考手册》中的eLCDIF章节检查一下示例代码59.1.2.4中的这些寄存器有没有错误。
继续回到示例代码59.1.2.5中的mxsfb_probe函数，第1462行，给fb_info中的pseudo_palette申请内存。
第1473行，调用mxsfb_init_fbinfo函数初始化fb_info，重点是fb_info的var、fix、fbops，screen_base和screen_size。其中fbops是Framebuffer设备的操作集，NXP提供的fbops为mxsfb_ops，内容如下：

示例代码59.1.2.5 mxsfb_ops操作集合
987 static struct fb_ops mxsfb_ops = {
988     .owner = THIS_MODULE,
989     .fb_check_var = mxsfb_check_var,
990     .fb_set_par = mxsfb_set_par,
991     .fb_setcolreg = mxsfb_setcolreg,
992     .fb_ioctl = mxsfb_ioctl,
993     .fb_blank = mxsfb_blank,
994     .fb_pan_display = mxsfb_pan_display,
995     .fb_mmap = mxsfb_mmap,
996     .fb_fillrect = cfb_fillrect,
997     .fb_copyarea = cfb_copyarea,
998     .fb_imageblit = cfb_imageblit,
999 };

关于mxsfb_ops里面的各个操作函数这里就不去详解的介绍了。mxsfb_init_fbinfo函数通过调用mxsfb_init_fbinfo_dt函数从设备树中获取到LCD的各个参数信息。最后，mxsfb_init_fbinfo函数会调用mxsfb_map_videomem函数申请LCD的帧缓冲内存(也就是显存)。
第1489~1490行，设置eLCDIF控制器的相应寄存器。
第1494行，最后调用register_framebuffer函数向Linux内核注册fb_info。
mxsfb.c文件很大，还有一些其他的重要函数，比如mxsfb_remove、mxsfb_shutdown等，这里我们就简单的介绍了一下mxsfb_probe函数，至于其他的函数大家自行查阅。

59.2 硬件原理图分析
本章实验硬件原理图参考24.2小节即可。
59.3 LCD驱动程序编写
前面已经说了，6ULL的eLCDIF接口驱动程序NXP已经编写好了，因此LCD驱动部分我们不需要去修改。我们需要做的就是按照所使用的LCD来修改设备树。重点要注意三个地方：
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。
接下来我们依次来看一下上面这两个节点改如何去修改：
1、LCD屏幕IO配置
首先要检查一下设备树中LCD所使用的IO配置，这个其实NXP都已经给我们写好了，不需要修改，不过我们还是要看一下。打开imx6ull-alientek-emmc.dts文件，在iomuxc节点中找到如下内容：

示例代码59.3.1 设备树LCD IO配置
1  pinctrl_lcdif_dat: lcdifdatgrp {
2      fsl,pins = <
3          MX6UL_PAD_LCD_DATA00__LCDIF_DATA00  0x79
4          MX6UL_PAD_LCD_DATA01__LCDIF_DATA01  0x79
5          MX6UL_PAD_LCD_DATA02__LCDIF_DATA02  0x79
6          MX6UL_PAD_LCD_DATA03__LCDIF_DATA03  0x79
7          MX6UL_PAD_LCD_DATA04__LCDIF_DATA04  0x79
8          MX6UL_PAD_LCD_DATA05__LCDIF_DATA05  0x79
9          MX6UL_PAD_LCD_DATA06__LCDIF_DATA06  0x79
10         MX6UL_PAD_LCD_DATA07__LCDIF_DATA07  0x79
11         MX6UL_PAD_LCD_DATA08__LCDIF_DATA08  0x79
12         MX6UL_PAD_LCD_DATA09__LCDIF_DATA09  0x79
13         MX6UL_PAD_LCD_DATA10__LCDIF_DATA10  0x79
14         MX6UL_PAD_LCD_DATA11__LCDIF_DATA11  0x79
15         MX6UL_PAD_LCD_DATA12__LCDIF_DATA12  0x79
16         MX6UL_PAD_LCD_DATA13__LCDIF_DATA13  0x79
17         MX6UL_PAD_LCD_DATA14__LCDIF_DATA14  0x79
18         MX6UL_PAD_LCD_DATA15__LCDIF_DATA15  0x79
19         MX6UL_PAD_LCD_DATA16__LCDIF_DATA16  0x79
20         MX6UL_PAD_LCD_DATA17__LCDIF_DATA17  0x79
21         MX6UL_PAD_LCD_DATA18__LCDIF_DATA18  0x79
22         MX6UL_PAD_LCD_DATA19__LCDIF_DATA19  0x79
23         MX6UL_PAD_LCD_DATA20__LCDIF_DATA20  0x79
24         MX6UL_PAD_LCD_DATA21__LCDIF_DATA21  0x79
25         MX6UL_PAD_LCD_DATA22__LCDIF_DATA22  0x79
26         MX6UL_PAD_LCD_DATA23__LCDIF_DATA23  0x79
27     >;
28 };
29
30 pinctrl_lcdif_ctrl: lcdifctrlgrp {
31     fsl,pins = <
32         MX6UL_PAD_LCD_CLK__LCDIF_CLK        	0x79
33         MX6UL_PAD_LCD_ENABLE__LCDIF_ENABLE  	0x79
34         MX6UL_PAD_LCD_HSYNC__LCDIF_HSYNC    	0x79
35         MX6UL_PAD_LCD_VSYNC__LCDIF_VSYNC    	0x79
36     >;
37 pinctrl_pwm1: pwm1grp {
38     fsl,pins = <
39         MX6UL_PAD_GPIO1_IO08__PWM1_OUT   	0x110b0
40     >;
41 };

第2~27行，子节点pinctrl_lcdif_dat，为RGB LCD的24根数据线配置项。
第30~36行，子节点pinctrl_lcdif_ctrl，RGB LCD的4根控制线配置项，包括CLK、ENABLE、VSYNC和HSYNC。
第37~40行，子节点pinctrl_pwm1，LCD背光PWM引脚配置项。这个引脚要根据实际情况设置，这里我们建议大家在以后的学习或工作中，LCD的背光IO尽量和半导体厂商的官方开发板一致。
注意示例代码59.3.1中默认将LCD的电气属性都设置为0X79，这里将其都改为0X49，也就是将LCD相关IO的驱动能力改为R0/1，也就是降低LCD相关IO的驱动能力。因为前面已经说了，正点原子的ALPHA开发板上的LCD接口用了三个SGM3157模拟开关，为了防止模拟开关影响到网络，因此这里需要降低LCD数据线的驱动能力，如果你所使用的板子没有用到模拟开关那么就不需要将0X79改为0X49。
2、LCD屏幕参数节点信息修改
继续在imx6ull-alientek-emmc.dts文件中找到lcdif节点，节点内容如下所示：

示例代码59.3.2 lcdif节点默认信息
1  &lcdif {
2      pinctrl-names = "default";
3      pinctrl-0 = <&pinctrl_lcdif_dat      	/* 使用到的IO		*/
4               &pinctrl_lcdif_ctrl
5               &pinctrl_lcdif_reset>;
6      display = <&display0>;
7      status = "okay";
8  
9      display0: display {                  	/* LCD属性信息       	*/
10         bits-per-pixel = <16>;           	/* 一个像素占用几个bit	*/
11         bus-width = <24>;                	/* 总线宽度            	*/
12 
13         display-timings {
14             native-mode = <&timing0>;    	/* 时序信息           	*/
15             timing0: timing0 {       
16             clock-frequency = <9200000>;	/* LCD像素时钟，单位Hz	*/
17             hactive = <480>;             	/* LCD X轴像素个数     	*/
18             vactive = <272>;             	/* LCD Y轴像素个数     	*/
19             hfront-porch = <8>;          	/* LCD hfp参数        	*/
20             hback-porch = <4>;           	/* LCD hbp参数        	*/
21             hsync-len = <41>;            	/* LCD hspw参数       	*/
22             vback-porch = <2>;           	/* LCD vbp参数      	*/
23             vfront-porch = <4>;          	/* LCD vfp参数        	*/
24             vsync-len = <10>;            	/* LCD vspw参数       	*/
25 
26             hsync-active = <0>;          	/* hsync数据线极性   	*/
27             vsync-active = <0>;          	/* vsync数据线极性   	*/
28             de-active = <1>;             	/* de数据线极性        	*/
29             pixelclk-active = <0>;       	/* clk数据线先极性    	*/
30             };
31         };
32     };
33 };

示例代码59.3.2就是向imx6ull.dtsi文件中的lcdif节点追加的内容，我们依次来看一下示例代码59.3.2中的这些属性都是写什么含义。
第3行，pinctrl-0属性，LCD所使用的IO信息，这里用到了pinctrl_lcdif_dat、pinctrl_lcdif_ctrl和pinctrl_lcdif_reset这三个IO相关的节点，前两个在示例代码59.3.1中已经讲解了。pinctrl_lcdif_reset是LCD复位IO信息节点，正点原子的I.MX6U-ALPHA开发板的LCD没有用到复位IO，因此pinctrl_lcdif_reset可以删除掉。
第6行，display属性，指定LCD属性信息所在的子节点，这里为display0，下面就是display0子节点内容。
第9~32行，display0子节点，描述LCD的参数信息，第10行的bits-per-pixel属性用于指明一个像素占用的bit数，默认为16bit。本教程我们将LCD配置为RGB888模式，因此一个像素点占用24bit，bits-per-pixel属性要改为24。第11行的bus-width属性用于设置数据线宽度，因为要配置为RGB888模式，因此bus-width也要设置为24。
第13~30行，这几行非常重要！因为这几行设置了LCD的时序参数信息，NXP官方的EVK开发板使用了一个4.3寸的480*272屏幕，因此这里默认是按照NXP官方的那个屏幕参数设置的。每一个属性的含义后面的注释已经写的很详细了，大家自己去看就行了，这些时序参数就是我们重点要修改的，需要根据自己所使用的屏幕去修改。
这里以正点原子的ATK7016(7寸1024*600)屏幕为例，将imx6ull-alientek-emmc.dts文件中的lcdif节点改为如下内容：

示例代码59.3.3 针对ATK7016 LCD修改后的lcdif节点信息
1  &lcdif {
2      pinctrl-names = "default";
3      pinctrl-0 = <&pinctrl_lcdif_dat 		/* 使用到的IO 			*/
4               &pinctrl_lcdif_ctrl>;
5      display = <&display0>;
6      status = "okay";
7  
8      display0: display {                  	/* LCD属性信息      	*/
9          bits-per-pixel = <24>;           	/* 一个像素占用24bit	*/
10         bus-width = <24>;                	/* 总线宽度             	*/
11 
12         display-timings {
13             native-mode = <&timing0>;    	/* 时序信息             	*/
14             timing0: timing0 {       
15             clock-frequency = <51200000>;	/* LCD像素时钟，单位Hz	*/
16             hactive = <1024>;             	/* LCD X轴像素个数  	*/
17             vactive = <600>;           		/* LCD Y轴像素个数    	*/
18             hfront-porch = <160>;         	/* LCD hfp参数     	*/
19             hback-porch = <140>;        	/* LCD hbp参数       	*/
20             hsync-len = <20>;           	/* LCD hspw参数       	*/
21             vback-porch = <20>;          	/* LCD vbp参数       	*/
22             vfront-porch = <12>;         	/* LCD vfp参数       	*/
23             vsync-len = <3>;         		/* LCD vspw参数     	*/
24 
25             hsync-active = <0>;          	/* hsync数据线极性   	*/
26             vsync-active = <0>;          	/* vsync数据线极性   	*/
27             de-active = <1>;             	/* de数据线极性        	*/
28             pixelclk-active = <0>;       	/* clk数据线先极性    	*/
29             };
30         };
31     };
32 };

第3行，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。
第9行，使用RGB888模式，所以一个像素点是24bit。
第15~23行，ATK7016屏幕时序参数，根据自己所使用的屏幕修改即可。

3、LCD屏幕背光节点信息
正点原子的LCD接口背光控制IO连接到了I.MX6U的GPIO1_IO08引脚上，GPIO1_IO08复用为PWM1_OUT，通过PWM信号来控制LCD屏幕背光的亮度，这个我们已经在第二十九章详细的讲解过了。正点原子I.MX6U-ALPHA开发板的LCD背光引脚和NXP官方EVK开发板的背光引脚一样，因此背光的设备树节点是不需要修改的，但是考虑到其他同学可能使用别的开发板或者屏幕，LCD背光引脚和NXP官方EVK开发板可能不同，因此我们还是来看一下如何在设备树中添加背光节点信息。
首先是GPIO1_IO08这个IO的配置，在imx6ull-alientek-emmc.dts中找到如下内容：

示例代码59.3.4 GPIO1_IO08引脚配置
1 pinctrl_pwm1: pwm1grp {
2     fsl,pins = <
3         MX6UL_PAD_GPIO1_IO08__PWM1_OUT   0x110b0
4     >;
5 };

pinctrl_pwm1节点就是GPIO1_IO08的配置节点，从第3行可以看出，设置GPIO1_IO08这个IO复用为PWM1_OUT，并且设置电气属性值为0x110b0。
LCD背光要用到PWM1，因此也要设置PWM1节点，在imx6ull.dtsi文件中找到如下内容：

示例代码59.3.5 imx6ull.dtsi文件中的pwm1节点
1 pwm1: pwm@02080000 {
2     compatible = "fsl,imx6ul-pwm", "fsl,imx27-pwm";
3     reg = <0x02080000 0x4000>;
4     interrupts = <GIC_SPI 83 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
5     clocks = <&clks IMX6UL_CLK_PWM1>,
6          <&clks IMX6UL_CLK_PWM1>;
7     clock-names = "ipg", "per";
8     #pwm-cells = <2>;
9 };

imx6ull.dtsi文件中的pwm1节点信息大家不要修改，如果要修改pwm1节点内容的话请在imx6ull-alientek-emmc.dts文件中修改。在整个Linux源码文件中搜索compatible属性的这两个值即可找到imx6ull的pwm驱动文件，imx6ull的PWM驱动文件为drivers/pwm/pwm-imx.c，这里我们就不详细的去分析这个文件了。继续在imx6ull-alientek-emmc.dts文件中找到向pwm1追加的内容，如下所示：

示例代码59.3.6 向pwm1节点追加的内容
1 &pwm1 {
2     pinctrl-names = "default";
3     pinctrl-0 = <&pinctrl_pwm1>;
4     status = "okay";
5 };

第3行，设置pwm1所使用的IO为pinctrl_pwm1，也就是示例代码59.3.4所定义的GPIO1_IO08这个IO。
第4行，将status设置为okay。
如果背光用的其他pwm通道，比如pwm2，那么就需要仿照示例代码59.3.6的内容，向pwm2节点追加相应的内容。pwm和相关的IO已经准备好了，但是Linux系统怎么知道PWM1_OUT就是控制LCD背光的呢？因此我们还需要一个节点来将LCD背光和PWM1_OUT连接起来。这个节点就是backlight，backlight节点描述可以参考Documentation/devicetree/indings/video/backlight/pwm-backlight.txt这个文档，此文档详细讲解了backlight节点该如何去创建，这里大概总结一下：
①、节点名称要为“backlight”。
②、节点的compatible属性值要为“pwm-backlight”，因此可以通过在Linux内核中搜索“pwm-backlight”来查找PWM背光控制驱动程序，这个驱动程序文件为drivers/video/backlight/pwm_bl.c，感兴趣的可以去看一下这个驱动程序。
③、pwms属性用于描述背光所使用的PWM以及PWM频率，比如本章我们要使用的pwm1，pwm频率设置为5KHz(NXP官方推荐设置)。
④、brightness-levels属性描述亮度级别，范围为0~255，0表示PWM占空比为0%，也就是亮度最低，255表示100%占空比，也就是亮度最高。至于设置几级亮度，大家可以自行填写此属性。
⑤、default-brightness-level属性为默认亮度级别。
根据上述5点设置backlight节点，这个NXP已经给我们设置好了，大家在imx6ull-alientek-emmc.dts文件中找到如下内容：

示例代码59.3.7 backlight节点内容
1 backlight {
2     compatible = "pwm-backlight";
3     pwms = <&pwm1 0 5000000>;
4     brightness-levels = <0 4 8 16 32 64 128 255>;
5     default-brightness-level = <6>;
6     status = "okay";
7 };

第3行，设置背光使用pwm1，PWM频率为200Hz。
第4行，设置背8级背光(0~7)，分别为0、4、8、16、32、64、128、255，对应占空比为0%、1.57%、3.13%、6.27%、12.55%、25.1%、50.19%、100%，如果嫌少的话可以自行添加一些其他的背光等级值。
第5行，设置默认背光等级为6，也就是50.19%的亮度。
关于背光的设备树节点信息就讲到这里，整个的LCD设备树节点内容我们就讲完了，按照这些节点内容配置自己的开发板即可。

59.4 运行测试
59.4.1 LCD屏幕基本测试
1、编译新的设备树
上一小节我们已经配置好了设备树，所以需要输入如下命令重新编译一下设备树：
make dtbs
等待编译生成新的imx6ull-alientek-emmc.dtb设备树文件，一会要使用新的设备树启动Linux内核。
2、使能Linux logo显示
Linux内核启动的时候可以选择显示小企鹅logo，只要这个小企鹅logo显示没问题那么我们的LCD驱动基本就工作正常了。这个logo显示是要配置的，不过Linux内核一般都会默认开启logo显示，但是奔着学习的目的，我们还是来看一下如何使能Linux logo显示。打开Linux内核图形化配置界面，按下路径找到对应的配置项：
-> Device Drivers
-> Graphics support
-> Bootup logo (LOGO [=y])
-> Standard black and white Linux logo
-> Standard 16-color Linux logo
-> Standard 224-color Linux logo
如图59.4.1.1所示：

图59.4.1.1 logo配置项
图59.4.1.1中这三个选项分别对应黑白、16位、24位色彩格式的logo，我们把这三个都选中，都编译进Linux内核里面。设置好以后保存退出，重新编译Linux内核，编译完成以后使用新编译出来的imx6ull-alientek-emmc.dtb和zImage镜像启动系统，如果LCD驱动工作正常的话就会在LCD屏幕左上角出现一个彩色的小企鹅logo，屏幕背景色为黑色，如图59.4.1.2所示：

图59.4.1.2 Linux启动logo显示
59.4.2 设置LCD作为终端控制台
我们一直使用SecureCRT作为Linux开发板终端，开发板通过串口和SecureCRT进行通信。现在我们已经驱动起来LCD了，所以可以设置LCD作为终端，也就是开发板使用自己的显示设备作为自己的终端，然后接上键盘就可以直接在开发板上敲命令了，将LCD设置为终端控制台的方法如下：
1、设置uboot中的bootargs
重启开发板，进入Linux命令行，重新设置bootargs参数的console内容，命令如下所示：
setenv bootargs ‘console=tty1 console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.1.250:
/home/zuozhongkai/linux/nfs/rootfs ip=192.168.1.251:192.168.1.250:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:
off’
注意红色字体部分设置console，这里我们设置了两遍console，第一次设置console=tty1，也就是设置LCD屏幕为控制台，第二遍又设置console=ttymxc0,115200，也就是设置串口也作为控制台。相当于我们打开了两个console，一个是LCD，一个是串口，大家重启开发板就会发现LCD和串口都会显示Linux启动log信息。但是此时我们还不能使用LCD作为终端进行交互，因为我们的设置还未完成。
2、修改/etc/inittab文件
打开开发板根文件系统中的/etc/inittab文件，在里面加入下面这一行：
tty1::askfirst:-/bin/sh
添加完成以后的/etc/inittab文件内容如图59.4.2.1所示：

图59.4.2.1 修改后的/etc/inittab文件
修改完成以后保存/etc/inittab并退出，然后重启开发板，重启以后开发板LCD屏幕最后一行会显示下面一行语句：
Please press Enter to activate this console.
上述提示语句说的是：按下回车键使能当前终端，我们在第五十八章已经将I.MX6U-ALPHA开发板上的KEY按键注册为了回车键，因此按下开发板上的KEY按键即可使能LCD这个终端。当然了，大家也可以接上一个USB键盘，Linux内核默认已经使能了USB键盘驱动了，因此可以直接使用USB键盘。
至此，我们就拥有了两套终端，一个是基于串口的SecureCRT，一个就是我们开发板的LCD屏幕，但是为了方便调试，我们以后还是以SecureCRT为主。我们可以通过下面这一行命令向LCD屏幕输出“hello linux！”
echo hello linux > /dev/tty1
59.4.3 LCD背光调节
59.3小节已经讲过了，背光设备树节点设置了8个等级的背光调节，可以设置为0~7，我们可以通过设置背光等级来实现LCD背光亮度的调节，进入如下目录：
/sys/devices/platform/backlight/backlight/backlight
此目录下的文件如图59.4.3.1所示：

图59.4.3.1 目录下的文件和子目录
图59.4.3.1中的brightness表示当前亮度等级，max_bgigntness表示最大亮度等级。当前这两个文件内容如图59.4.3.2所示：

图59.4.3.2 brightness和max_brightness文件内容
从图59.4.3.2可以看出，当前屏幕亮度等级为6，根据前面的分析可以，这个是50%亮度。屏幕最大亮度等级为7。如果我们要修改屏幕亮度，只需要向brightness写入需要设置的屏幕亮度等级即可。比如设置屏幕亮度等级为7，那么可以使用如下命令：
echo 7 > brightness
输入上述命令以后就会发现屏幕亮度增大了，如果设置brightness为0的话就会关闭LCD背光，屏幕就会熄灭。
59.4.4 LCD自动关闭解决方法
默认情况下10分钟以后LCD就会熄屏，这个并不是代码有问题，而是Linux内核设置的，就和我们用手机或者电脑一样，一段时间不操作的话屏幕就会熄灭，以节省电能。解决这个问题有多种方法，我们依次来看一下：
1、按键盘唤醒
最简单的就是按下回车键唤醒屏幕，我们在第58章将I.MX6U-ALPHA开发板上的KEY按键注册为了回车键，因此按下开发板上的KEY按键即可唤醒屏幕。如果开发板上没有按键的话可以外接USB键盘，然后按下USB键盘上的回车键唤醒屏幕。
2、关闭10分钟熄屏功能
在Linux源码中找到drivers/tty/vt/vt.c这个文件，在此文件中找到blankinterval变量，如下所示：

示例代码59.4.4.1 blankinterval变量
179 static int vesa_blank_mode; 
180 static int vesa_off_interval;
181 static int blankinterval = 10*60;

blankinterval变量控制着LCD关闭时间，默认是10*60，也就是10分钟。将blankinterval的值改为0即可关闭10分钟熄屏的功能，修改完成以后需要重新编译Linux内核，得到新的zImage，然后用新的zImage启动开发板。
3、编写一个APP来关闭熄屏功能
在ubuntu中新建一个名为lcd_always_on.c的文件，然后在里面输入如下所示内容：

示例代码59.4.4.2 lcd_always_on.c文件代码段
1  #include <fcntl.h>
2  #include <stdio.h>
3  #include <sys/ioctl.h>
4  
5  
6  int main(int argc, char *argv[])
7  {
8      int fd;
9      fd = open("/dev/tty1", O_RDWR);
10     write(fd, "\033[9;0]", 8);
11     close(fd);
12     return 0;
13 }

使用如下命令编译lcd_always_on.c这个文件：

arm-linux-gnueabihf-gcc lcd_always_on.c -o lcd_always_on
编译生成lcd_always_on以后将此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。设置lcd_always_on这个软件为开机自启动，打开/etc/init.d/rcS，在此文件最后面加入如下内容：

示例代码59.4.4.3 lcd_always_on自启动代码
1 cd /usr/bin
2 ./lcd_always_on
3 cd ..

修改完成以后保存/etc/init.d/rcS文件，然后重启开发板即可。关于Linux下的LCD驱动我们就讲到这里。