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
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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
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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
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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
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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id
s3c_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4
gpccon = 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
（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：