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Linux-2.6.20的LCD驱动分析

分类：

LinuxLinuxFramebuffer2010-07-2818:

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一、让LCD显示可爱的小企鹅

还是先说说环境吧，处理器为S3C2410，linux的版本当然是2.6.20的。

下面先说说怎样让LCD上显示出可爱的小企鹅。

最直接的步骤如下（记住不要问为什么哈～_～，一步一步跟着走就行了）：

1.      添加s3c2410处理器的LCD控制寄存器的初始值，具体做法为在文件arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c中添加structs3c2410fb_mach_info类型的寄存器描述讯息，如下所示：

staticstructs3c2410fb_mach_infosmdk2410_lcd_platdata={

    .fixed_syncs=0,

    .type=S3C2410_LCDCON1_TFT,

    .width=240,

    .height=320,

    .xres={

    .defval=240,

        .min=240,

        .max=240,

    },

    .yres={

        .defval=320,

        .min=320,

        .max=320,

    },

    .bpp={

        .defval=16,

        .min=16,

        .max=16,

    },

    .regs={

        .lcdcon1=  S3C2410_LCDCON1_TFT16BPP|        /

                            S3C2410_LCDCON1_TFT|            /

                            S3C2410_LCDCON1_CLKVAL（5）|      /

                            （0<<7）,

        .lcdcon2=  S3C2410_LCDCON2_VBPD

（2）|          /

                  S3C2410_LCDCON2_LINEVAL（320-1）|  /

                  S3C2410_LCDCON2_VFPD

（2）|          /

                  S3C2410_LCDCON2_VSPW（4）,

        .lcdcon3=  S3C2410_LCDCON3_HBPD（8）|          /

                  S3C2410_LCDCON3_HOZVAL（240-1）|    /

                  S3C2410_LCDCON3_HFPD（8）,

        .lcdcon4=  S3C2410_LCDCON4_HSPW（6）|          /

                  S3C2410_LCDCON4_MVAL（13）,

        .lcdcon5=  S3C2410_LCDCON5_FRM565|

                  S3C2410_LCDCON5_HWSWP,

    },

    .gpcup=0x0,

    .gpcup_mask=0xFFFFFFFF,

    .gpccon=0xaaaa56a9,

    .gpccon_mask=0xFFFFFFFF,

    .gpdup=0x0,

    .gpdup_mask=0xFFFFFFFF,

    .gpdcon=0xaaaaaaaa,

    .gpdcon_mask=0xFFFFFFFF,

    .lpcsel=0x00

};

2.通过s3c24xx_fb_set_platdata函数向内核注册上面的信息。

具体做法为：

修改s3c24xx_fb_set_platdata函数（当然也可以重新起名字），修改如下：

（此函数在arch/arm/mach-s3c2410/devs.c中）

void__inits3c24xx_fb_set_platdata（structs3c2410fb_mach_info*pd）

{

s3c_device_lcd.dev.platform_data=pd;

}

然后在arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c的smdk2410_map_io函数中调用s3c24xx_fb_set_platdata（），具体为：

s3c24xx_fb_set_platdata（&smdk2410_lcd_platdata）;

注：

此处未采用内核中提供的源函数，因为系统会崩溃，估计是它调用kmalloc函数引起的。

3.在makemenuconfig的时候配置Linux的logo选项，然后的时候在console选项中选上bufferconsolesurpport，要不然看不到小企鹅。

二、s3c2410fb_probe函数分析

2.1驱动的入口点

摆在面前的第一个问题相信应该是，这个函数是从那里开始运行的。

这里就应该从longlongago开始了，打开drivers/video/s3c2410fb.c文件，然后找到s3c2410fb_init函数，先不管它里面是怎么回事，再把目光下移就会看到这样一串字符串module_init（s3c2410fb_init），郁闷，这和S3C2410fb_probe有啥关系嘛？

这个问题问的好！

不要着急慢慢往下面走。

先摸摸module_init是何方神圣再说，于是乎我就登陆了http:

//lxr.linux.no/linux+v2.6.20/网站，在上面一搜，原来module_init老家在include/linux/init.h，原来它居然还有两重身份，其原型如下：

#ifndefMODULE

……

#definemodule_init（x）__initcall（x）;                              ①

……

#else

……

#definemodule_init（initfn）                                /            ②

      staticinlineinitcall_t__inittest（void）            /

      {returninitfn;}                                        /

      intinit_module（void）__attribute__（（alias（#c）））;

……

#endif

从上面可以看出，module_init到底用哪个，就取决于MODULE了，那么MODULE的作用是什么呢？

我们知道Linux可以将设备当作模块动态加进内核，也可以直接编译进内核，说到这里大概有点明白MODULE的作用了，不错！

它就是要控制一个驱动加入内核的方式。

定义了MODULE就表示将设备当作模块动态加入。

所以上面的①表示将设备加进内核。

在②中的__attribute__（（alias（#initfn）））很有意思，这代表什么呢？

主要alias就是属性的意思，它的英文意思是别名，可以在init_module（void）__attribute__（（alias（#initfn）））;的意思为init_module是initfn的别名，或者init_module是initfn的一个连接，再简单一点说这个时候module_init宏基因突变成了init_module（）了。

对于第一种情况，__initcall（fn）又被宏定义成了device_initcall（fn），也就是说module_init（x）等于device_initcall（fn）。

对于device_initcall（fn）又是一个宏定义，它被定义成了__define_initcall（"6",fn,6），至于这个宏表示什么意思，在这里就不啰嗦重复了，在Linux-2.6.20的cs8900驱动分析

（一）这篇文章中有对它的揭秘。

上面啰嗦了这么多，最终是要说明只要用module_init申明了一个函数，该函数就会被Linux内核在适当的时机运行，这些时机包括在linux启动的do_initcalls（）时调用（设备被编译进内核），或者在动态插入时调用。

回到上面的module_init（s3c2410fb_init）处，也就是说内核与buffer驱动发生关系的第一次地点是在s3c2410fb_init函数，该函数就只有一条语句platform_driver_register（&s3c2410fb_driver）；

2.2platform是何许人也

      platform可以理解成一种设备类型，就像字符设备、块设备和网络设备一样，而LCD就属于这种设备。

对于platform设备Linux为应用添加了相关的接口，在这里只是简单的说说这些接口的用法，而不去深入探讨这些接口的实现（我现在还没有那个能力呢！

）。

说到这里，马上就有个问题涌上心头了，那就是Linux提供了那些接口呢？

如果我们需要添加这些设备应该怎么样做呢？

      platform中的相关数据结构是应用的关键，为了向内核添加一个platform设备，程序员应该填写两个数据结构platform_device和platform_driver，这两个数据结构的定义都可以在include/linux/platform_device.h文件中找到。

看看LCD驱动是怎么做的，第一步是填写platform_device，在arch/arm/mach-s3c2410/devs.c可以找到填写platform_device的代码，如下：

staticu64s3c_device_lcd_dmamask=0xffffffffUL;

structplatform_devices3c_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

      }

};

这里面的各个数据成员的意思，在platform_device数据结构中有详细的说明，这里不赘述。

上面的代码中的ARRAY_SIZE宏还是比较有意思的，其实是个c的编程技巧，这个技巧很有用哦！

可以在include/linux/kernel.h中找到它的定义：

#defineARRAY_SIZE（x）（sizeof（x）/sizeof（（x）[0]））

该宏可以方便的求出一个数组中有多少数据成员，这在很多情况下是很有用的，比如对于  inta[]={1,5,65,23,12,20,3}数组，可以使用该宏求出a[]有7个元素。

另外，platform_device的另外一项重要成员是resource，在上面的代码中此域被赋予了s3c_lcd_resource，s3c_lcd_resource也可以在arch/arm/mach-s3c2410/devs.c找到。

staticstructresources3c_lcd_resource[]={

      [0]={

              .start=S3C24XX_PA_LCD,

              .end  =S3C24XX_PA_LCD+S3C24XX_SZ_LCD-1,

              .flags=IORESOURCE_MEM,

      },

      [1]={

              .start=IRQ_LCD,

              .end  =IRQ_LCD,

              .flags=IORESOURCE_IRQ,

      }

};

structresource结构实际上描述了该设备占用的硬件资源（如地址空间，中断号等s），s3c_lcd_resource描述了内存空间和中断分配情况。

最后在smdk2410_devices指针数组中添加上s3c_device_lcd的大名，Linux在初始化platform的时候就知道系统中有个s3c_device_lcd设备了。

注意了这里只是向Linux描述了设备需要的资源情况，不代表内核会给这些资源的。

如果设备要得到这些设备还需要在自己的初始化函数中去申请。

staticstructplatform_device*smdk2410_devices[]__initdata={

      &s3c_device_usb,

      &s3c_device_lcd,

      &s3c_device_wdt,

      &s3c_device_i2c,

      &s3c_device_iis,

      &s3c_device_ts,

};

说到这里，应该说向Linux添加一个platform设备应该很容易。

2.2回到s3c2410fb_init

终于把platform的相关知识啰嗦了一番，下面回到s3c2410fb_init函数所调用platform_driver_register（&s3c2410fb_driver）。

简单地说platform_driver_register要将向内核注册一个platform设备的驱动，这里是要注册LCD设备。

上面说过platform有两个重要的数据结构platform_device和platform_driver，现在是应该提到后者的时候了。

platform_driver也在include/linux/platform_device.h中，它的各个成员应该再明白不过来吧！

在LCD驱动程序（drivers/video/s3c2410fb.c）中定义了填充了platform_driver这个结构，如下：

staticstructplatform_drivers3c2410fb_driver={

      .probe            =s3c2410fb_probe,

      .remove          =s3c2410fb_remove,

      .suspend  =s3c2410fb_suspend,

      .resume          =s3c2410fb_resume,

      .driver            ={

              .name      ="s3c2410-lcd",

              .owner    =THIS_MODULE,

      },

};

可以看到该platform设备的驱动函数有s3c2410fb_probe、s3c2410fb_remove等等。

通过platform_driver_register函数注册该设备的过程中，它会回调.probe函数，说到这里也就明白s3c2410fb_probe是在platform_driver_registe中回调的。

到目前为止，经过二万五千里长征终于到达s3c2410fb_probe（LCD的驱动程序）了。

2.3s3c2410fb_probe揭秘

对于该函数，我想最好的办法就是跟着程序一步一步的解释。

OK，let’sgoto……

staticint__inits3c2410fb_probe（structplatform_device*pdev）

{

      structs3c2410fb_info*info;  //s3c2410fb_info结构在driver/video/s3c2410fb.h中定义，

//可以说该结构记录了s3c2410fb驱动的所有信息。

      structfb_info    *fbinfo;    /*fb_info为内核提供的buffer驱动的接口数据结构,每个帧缓冲驱动都对应一个这样的结构。

s3c2410fb_probe的最终目的填充该结构，并向内核注册。

*/

      structs3c2410fb_hw*mregs;  //s3c2410fb_hw为描述LCD的硬件控制寄存器的结构体，

//在include/asm-arm/arch-s3c2410/fb.h可以找到它的原型。

……

      mach_info=pdev->dev.platform_data;  /*这一步看来要多费些口舌了。

mach_info是一个s3c2410fb_mach_info类型的指针，注意区分s3c2410fb_mach_info和s3c2410fb_info结构,简单地说前者只是用于描述LCD初始化时所用的值，而后者是描述整个LCD驱动的结构体。

s3c2410fb_mach_info在include/asm-arm/arch-s3c2410/fb.h中定义，从他的位置可以看出它和平台相关，也即它不是内核认知的数据结构，这只是驱动程序设计者设计的结构。

这里的主要疑问是什么呢？

从下面的if语句可以看出如果mach_info等于NULL的话，整个驱动程序就退出了，这就引出了问题――pdev->dev.platform_data是在什么时候被初始化的呢？

看来要回答这个问题，历史应该回到孙悟空大闹天宫的时候了。

按住倒带键不放一直到本篇文章的第一部分，看看那个时候做了些什么。

放在这里来解释第一部分的内容希望没有为时已晚。

其实在内核启动init进程之前就会执行smdk2410_map_io（）函数（内核的启动分析就免了吧@_@），而在smdk2410_map_io（）中我们加入了

s3c24xx_fb_set_platdata（&smdk2410_lcd_platdata）;

这条语句，s3c24xx_fb_set_platdata（）的实现为：

void__inits3c24xx_fb_set_platdata（structs3c2410fb_mach_info*pd）

{

    s3c_device_lcd.dev.platform_data=pd;

}

根据这些代码，可以清楚的看到s3c_device_lcd.dev.platform_data指向了smdk2410_lcd_platdata，而这个smdk2410_lcd_platdata就是一个s3c2410fb_mach_info的变量，它里面就存放了LCD驱动初始化需要的初始数据。

当s3c2410fb_probe被回调时，所传给它的参数实际就是s3c_device_lcd的首地址，说到这里一切应该都明了了吧！

好了，又撤了一通，现在假设这步成功，继续往下面走。

*/

      if（mach_info==NULL）{

              dev_err（&pdev->dev,"noplatformdataforlcd,cannotattach/n"）;

              return-EINVAL;

      }

      mregs=&mach_info->regs;    //mregs指向硬件各控制寄存器的初始值，可参见第一部

//分的smdk2410_lcd_platdata变量。

      irq=platform_get_irq（pdev,0）;  /*该函数获得中断号，该函数的实现是通过比较structresource的flags域，得到irq中断号，在上2.1的时候提到s3c_lcd_resource[]，platform_get_irq函数检测到flags＝＝IORESOURCE_IRQ时就返回中断号IRQ_LCD。

详细的内容请读它的源代码吧！

*/

      if（irq<0）{          //没有找到可用的中断号，返回-ENOENT

              dev_err（&pdev->dev,"noirqfordevice/n"）;

              return-ENOENT;

      }

      fbinfo=buffer_alloc（sizeof（structs3c2410fb_info）,&pdev->dev）;  /*buffer_alloc可以在include/linux/fb.h文件中找到其原型：

structfb_info*buffer_alloc（size_tsize,structdevice*dev）;它的功能是向内核申请一段大小为sizeof（structfb_info）+size的空间，其中size的大小代表设备的私有数据空间，并用fb_info的par域指向该私有空间。

*/

      if（!

fbinfo）{

              return-ENOMEM;

      }

//以下开始做正经事了，填充fbinfo了。

      info=fbinfo->par;  //你中有我，我中有你！

      info->fb=fbinfo;

      platform_set_drvdata（pdev,fbinfo）;          /*该函数的实现非常简单，实际的操作为：

pdev->dev.driver_data＝fbinfo，device结构的driver_data域指向驱动程序的私有数据空间。

*/

      dprintk（"devinit/n"）;

      strcpy（fbinfo->fix.id,driver_name）;  

      memcpy（&info->regs,&mach_info->r