[资料] 「正点原子Linux连载」第五十九章Linux LCD驱动实验
2020-3-18 10:19:04  160
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1)实验平台:正点原子Linux开发板
2)摘自《正点原子I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南
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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eLCD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。
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 ="disab";
10};
示例代码59.1.2.1中的lcdif节点信息是所有使用I.MX6ULL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_BACKLIGHT /* 如果LCD支持背光的话 */
465/* assigned backlight device */
466/* set before framebuffer registration,
467 remove after unregister */
468struct backlight_device *bl_dev; /* 背光设备 */
469
470/* Backlight level curve */
471struct mutex bl_curve_mutex;
472 u8 bl_curve[FB_BACKLIGHT_LEVELS];
473 #endif
......
479struct fb_ops *fbops; /* 帧缓冲操作函数集 */
480struct device *device; /* 父设备 */
481struct device *dev; /* 当前fb设备 */
482int class_flag; /* 私有sysfs标志 */
......
486char __iomem *screen_base; /* 虚拟内存基地址(屏幕显存) */
487unsignedlong screen_size; /* 虚拟内存大小(屏幕显存大小) */
488void*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:
intregister_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
1369staticint mxsfb_probe(struct platform_device *pdev)
1370{
1371conststruct of_device_id *of_id =
1372 of_match_device(mxsfb_dt_ids,&pdev->dev);
1373struct resource *res;
1374struct mxsfb_info *host;
1375struct fb_info *fb_info;
1376struct pinctrl *pinctrl;
1377int irq = platform_get_irq(pdev,0);
1378int gpio, ret;
1379
......
1394
1395 res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM,0);
1396if(!res){
1397 dev_err(&pdev->dev,"Cannot get memory IO resource\n");
1398return-ENODEV;
1399}
1400
1401 host = devm_kzalloc(&pdev->dev,sizeof(struct mxsfb_info),
GFP_KERNEL);
1402if(!host){
1403 dev_err(&pdev->dev,"Failed to allocate IO resource\n");
1404return-ENOMEM;
1405}
1406
1407 fb_info = framebuffer_alloc(sizeof(struct fb_info),&pdev->dev);
1408if(!fb_info){
1409 dev_err(&pdev->dev,"Failed to allocate fbdev\n");
1410 devm_kfree(&pdev->dev, host);
1411return-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);
1418if(ret){
1419 dev_err(&pdev->dev,"request_irq (%d) failed with
1420error %d\n",irq, ret);
1421 ret =-ENODEV;
1422goto fb_release;
1423}
1424
1425 host->base = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res);
1426if(IS_ERR(host->base)){
1427 dev_err(&pdev->dev,"ioremap failed\n");
1428 ret = PTR_ERR(host->base);
1429goto fb_release;
1430}
......
1461
1462 fb_info->pseudo_palette = devm_kzalloc(&pdev->dev,sizeof(u32)*
146316, GFP_KERNEL);
1464if(!fb_info->pseudo_palette){
1465 ret =-ENOMEM;
1466goto 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);
1474if(ret !=0)
1475goto fb_pm_runtime_disable;
1476
1477 mxsfb_dispdrv_init(pdev, fb_info);
1478
1479if(!host->dispdrv){
1480 pinctrl = devm_pinctrl_get_select_default(&pdev->dev);
1481if(IS_ERR(pinctrl)){
1482 ret = PTR_ERR(pinctrl);
1483goto fb_pm_runtime_disable;
1484}
1485}
1486
1487if(!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);
1495if(ret !=0){
1496 dev_err(&pdev->dev,"Failed to register framebuffer\n");
1497goto fb_destroy;
1498}
......
1525return 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
987staticstruct 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。
①、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。
②、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。
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 =<0x020800000x4000>;
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。
如果背光用的路其他pwm,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 05000000>;
4 brightness-levels =<048163264128255>;
5 default-brightness-level =<6>;
6 status ="okay";
7};
第3行,设置背光使用pwm1,PWM频率为5KHz。
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:
makedtbs
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Linuxlogo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Linuxlogo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"hellolinux!"
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
179staticint vesa_blank_mode;
180staticint vesa_off_interval;
181staticint 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
6int main(int argc,char*argv[])
7{
8int fd;
9 fd = open("/dev/tty1", O_RDWR);
10 write(fd,"\033[9;0]",8);
11 close(fd);
12return0;
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。









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