韦东山 IMX6ULL和正点原子_正点原子Linux第五十九章Linux LCD驱动实验

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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，显存是不需要申请的，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

1495staticconststruct 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。

59.1.2LCD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 =<0x021c80000x4000>;

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imx6ull-alientek-emmc.dts文件中会想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-lcdi”，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

1362staticconststruct 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};

......

1625staticstruct 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

448struct fb_info {

449 atomic_t count;

450int node;

451int flags;

452struct mutex lock; /* 互斥锁 */

453struct mutex mm_lock; /* 互斥锁，用于fb_mmap和smem_*域*/

454struct fb_var_screeninfo var; /* 当前可变参数 */

455struct fb_fix_screeninfo fix; /* 当前固定参数 */

456struct fb_monspecs monspecs; /* 当前显示器特性 */

457struct work_struct queue; /* 帧缓冲事件队列 */

458struct fb_pixmap pixmap; /* 图像硬件映射 */

459struct fb_pixmap sprite; /* 光标硬件映射 */

460struct fb_cmap cmap; /* 当前调色板 */

461struct list_head modelist; /* 当前模式列表 */

462struct fb_videomode *mode; /* 当前视频模式 */

463

464 #ifdef CONFIG_FB_BACKLI