S3c2410LCD驱动心得Word下载.docx
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行同步信号
VCLK：
像数时钟信号
VDEN（VM）：
数据有效标志信号
由于本项目所用的S3C2410上的LCD是TFT屏，并且TFT屏将是今后应用的主流，因此接下来，重点围绕TFT屏的控制来进行。
图1.1是S3C2410内部的LCD控制器的逻辑示意图：
图1.1
REGBANK是LCD控制器的寄存器组，用来对LCD控制器的各项参数进行设置。
而LCDCDMA则是LCD控制器专用的DMA信道，负责将视频资料从系统总线（SystemBus）上取来，通过VIDPRCS从VD[23:
0]发送给LCD屏。
同时TIMEGEN和LPC3600负责产生LCD屏所需要的控制时序，例如VSYNC、HSYNC、VCLK、VDEN，然后从VIDEOMUX送给LCD屏。
1.2
TFT屏时序分析
图1.2是TFT屏的典型时序。
其中VSYNC是帧同步信号，VSYNC每发出1个脉冲，都意味着新的1屏视频资料开始发送。
而HSYNC为行同步信号，每个HSYNC脉冲都表明新的1行视频资料开始发送。
而VDEN则用来标明视频资料的有效，VCLK是用来锁存视频资料的像数时钟。
并且在帧同步以及行同步的头尾都必须留有回扫时间，例如对于VSYNC来说前回扫时间就是（VSPW+1）＋（VBPD+1），后回扫时间就是（VFPD+1）；
HSYNC亦类同。
这样的时序要求是当初CRT显示器由于电子枪偏转需要时间，但后来成了实际上的工业标准，乃至于后来出现的TFT屏为了在时序上于CRT兼容，也采用了这样的控制时序。
图1.2
S3C2410实验箱上的LCD是一款3.5寸TFT真彩LCD屏，分辩率为240*320，下图为该屏的时序要求。
图1.3
通过对比图1.2和图1.3，我们不难看出：
VSPW+1=2->
VSPW=1
VBPD+1=2->
VBPD=1
LINVAL+1=320->
LINVAL=319
VFPD+1=3->
VFPD=2
HSPW+1=4->
HSPW=3
HBPD+1=7->
HBPW=6
HOZVAL+1=240->
HOZVAL=239
HFPD+1=31->
HFPD=30
以上各参数，除了LINVAL和HOZVAL直接和屏的分辩率有关，其它的参数在实际操作过程中应以上面的为参考，不应偏差太多。
1.3
LCD控制器主要寄存器功能详解
图1.4
LINECNT：
当前行扫描计数器值，标明当前扫描到了多少行。
CLKVAL：
决定VCLK的分频比。
LCD控制器输出的VCLK是直接由系统总线（AHB）的工作频率HCLK直接分频得到的。
做为240*320的TFT屏，应保证得出的VCLK在5~10MHz之间。
MMODE：
VM信号的触发模式（仅对STN屏有效，对TFT屏无意义）。
PNRMODE：
选择当前的显示模式，对于TFT屏而言，应选择[11]，即TFTLCDpanel。
BPPMODE：
选择色彩模式，对于真彩显示而言，选择16bpp（64K色）即可满足要求。
ENVID：
使能LCD信号输出。
图1.5
VBPD，LINEVAL，VFPD，VSPW的各项含义已经在前面的时序图中得到体现。
图1.6
HBPD，HOZVAL，HFPD的各项含义已经在前面的时序图中得到体现。
图1.7
HSPW的含义已经在前面的时序图中得到体现。
MVAL只对STN屏有效，对TFT屏无意义。
HSPW的含义已经在前面的时序图中得到体现，这里不再赘述。
图1.8
VSTATUS：
当前VSYNC信号扫描状态，指明当前VSYNC同步信号处于何种扫描阶段。
HSTATUS：
当前HSYNC信号扫描状态，指明当前HSYNC同步信号处于何种扫描阶段。
BPP24BL：
设定24bpp显示模式时，视频资料在显示缓冲区中的排列顺序（即低位有效还是高位有效）。
对于16bpp的64K色显示模式，该设置位无意义。
FRM565：
对于16bpp显示模式，有2中形式，一种是RGB＝5:
5:
1，另一种是5:
6:
5。
后一种模式最为常用，它的含义是表示64K种色彩的16bitRGB资料中，红色（R）占了5bit，绿色（G）占了6bit，兰色（B）占了5bit
INVVCLK，INVLINE，INVFRAME，INVVD：
通过前面的时序图，我们知道，CPU的LCD控制器输出的时序默认是正脉冲，而LCD需要VSYNC（VFRAME）、VLINE（HSYNC）均为负脉冲，因此INVLINE和INVFRAME必须设为“1”，即选择反相输出。
INVVDEN，INVPWREN，INVLEND的功能同前面的类似。
PWREN为LCD电源使能控制。
在CPULCD控制器的输出信号中，有一个电源使能管脚LCD_PWREN，用来做为LCD屏电源的开关信号。
ENLEND对普通的TFT屏无效，可以不考虑。
BSWP和HWSWP为字节（Byte）或半字（Half-Word）交换使能。
由于不同的GUI对FrameBuffer（显示缓冲区）的管理不同，必要时需要通过调整BSWP和HWSWP来适应GUI。
2.
Linux驱动
2.1
FrameBuffer
Linux是工作在保护模式下，所以用户态进程是无法像DOS那样使用显卡BIOS里提供的中断调用来实现直接写屏，Lin仿显卡的功能，将显ux抽象出FrameBuffer这个设备来供用户态进程实现直接写屏。
Framebuffer机制模卡硬件结构抽象掉，可以通过Framebuffer的读写直接对显存进行操作。
用户可以将Framebuffer看成是显示内存的一个映像，将其映射到进程地址空间之后，就可以直接进行读写操作，而写操作可以立即反应在屏幕上。
这种操作是抽象的，统一的。
用户不必关心物理显存的位置、换页机制等等具体细节。
这些都是由Framebuffer设备驱动来完成的。
在Linux系统下，FrameBuffer的主要的结构如图所示。
Linux为了开发FrameBuffer程序的方便，使用了分层结构。
fbmem.c处于Framebuffer设备驱动技术的中心位置。
它为上层应用程序提供系统调用，也为下一层的特定硬件驱动提供接口；
那些底层硬件驱动需要用到这儿的接口来向系统内核注册它们自己。
fbmem.c为所有支持FrameBuffer的设备驱动提供了通用的接口，避免重复工作。
下将介绍fbmem.c主要的一些数据结构。
2.2
数据结构
2.2.1
LinuxFrameBuffer的数据结构
在FrameBuffer中，fb_info可以说是最重要的一个结构体，它是Linux为帧缓冲设备定义的驱动层接口。
它不仅包含了底层函数，而且还有记录设备状态的数据。
每个帧缓冲设备都与一个fb_info结构相对应。
fb_info的主要成员如下
structfb_info{
intnode;
structfb_var_screeninfovar;
/*Currentvar*/
structfb_fix_screeninfofix;
/*Currentfix*/
structfb_videomode*mode;
/*currentmode*/
structfb_ops*fbops;
structdevice*device;
/*Thisistheparent*/
structdevice*dev;
/*Thisisthisfbdevice*/
char__iomem*screen_base;
/*Virtualaddress*/
unsignedlongscreen_size;
/*AmountofioremappedVRAMor0*/
…………
};
其中node成员域标示了特定的FrameBuffer，实际上也就是一个FrameBuffer设备的次设备号。
fb_var_screeninfo结构体成员记录用户可修改的显示控制器参数，包括屏幕分辨率和每个像素点的比特数。
fb_var_screeninfo中的xres定义屏幕一行有多少个点,yres定义屏幕一列有多少个点,bits_per_pixel定义每个点用多少个字节表示。
其他域见以下代码注释。
structfb_var_screeninfo{
__u32xres;
/*visibleresolution*/
__u32yres;
__u32xoffset;
/*offsetfromvirtualtovisible*/
__u32yoffset;
/*resolution*/
__u32bits_per_pixel;
/*bits/pixel*/
__u32pixclock;
/*pixelclockinps（picoseconds）*/
__u32left_margin;
/*timefromsynctopicture
*/
__u32right_margin;
/*timefrompicturetosync
__u32hsync_len;
/*lengthofhorizontalsync
__u32vsync_len;
/*lengthofverticalsync
在fb_info结构体中，fb_fix_screeninfo中记录用户不能修改的显示控制器的参数，如屏幕缓冲区的物理地址，长度。
当对帧缓冲设备进行映射操作的时候，就是从fb_fix_screeninfo中取得缓冲区物理地址的。
structfb_fix_screeninfo{
charid[16];
/*identificationstringeg"
TTBuiltin"
*/
unsignedlongsmem_start;
/*Startofframebuffermem（physicaladdress）*/
__u32smem_len;
/*Lengthofframebuffermem*/
unsignedlongmmio_start;
/*StartofMemMappedI/O（physicaladdress）*/
__u32mmio_len;
/*LengthofMemoryMappedI/O
fb_info还有一个很重要的域就是fb_ops。
它是提供给底层设备驱动的一个接口。
通常我们编写字符驱动的时候，要填写一个file_operations结构体，并使用register_chrdev（）注册之，以告诉Linux如何操控驱动。
当我们编写一个FrameBuffer的时候，就要依照LinuxFrameBuffer编程的套路，填写fb_ops结构体。
这个fb_ops也就相当于通常的file_operations结构体。
structfb_ops{
int（*fb_open）（structfb_info*info,intuser）;
int（*fb_release）（structfb_info*info,intuser）;
ssize_t（*fb_read）（structfile*file,char__user*buf,size_tcount,loff_t*ppos）;
ssize_t（*fb_write）（structfile*file,constchar__user*buf,size_tcount,
loff_t*ppos）;
int（*fb_set_par）（structfb_info*info）;
int（*fb_setcolreg）（unsignedregno,unsignedred,unsignedgreen,
unsignedblue,unsignedtransp,structfb_info*info）;
int（*fb_setcmap）（structfb_cmap*cmap,structfb_info*info）
int（*fb_mmap）（structfb_info*info,structvm_area_struct*vma）;
……………
}
上面的结构体，根据函数的名字就可以看出它的作用，这里不在一一说明。
下图给出了LinuxFrameBuffer的总体结构，作为这一部分的总结。
图2.2
2.2.2
S3C2410中LCD的数据结构
在S3C2410的LCD设备驱动中，定义了s3c2410fb_info来标识一个LCD设备，结构体如下：
structs3c2410fb_info{
structfb_info
*fb;
structdevice
*dev;
structs3c2410fb_mach_info*mach_info;
structs3c2410fb_hw
regs;
/*LCDHardwareRegs*/
dma_addr_t
map_dma;
/*physical*/
u_char*
map_cpu;
/*virtual*/
u_int
map_size;
/*addressesofpiecesplacedinrawbuffer*/
screen_cpu;
/*virtualaddressofbuffer*/
screen_dma;
/*physicaladdressofbuffer*/
成员变量fb指向我们上面所说明的fb_info结构体，代表了一个FrameBuffer。
dev则表示了这个LCD设备。
map_dma，map_cpu，map_size这三个域向了开辟给LCDDMA使用的内存地址。
screen_cpu，screen_dma指向了LCD控制器映射的内存地址。
另外regs标识了LCD控制器的寄存器。
structs3c2410fb_hw{
unsignedlong
lcdcon1;
lcdcon2;
lcdcon3;
lcdcon4;
lcdcon5;
这个寄存器和硬件的寄存器一一对应，主要作为实际寄存器的映像，以便程序使用。
这个s3c2410fb_info中还有一个s3c2410fb_mach_info成员域。
它存放了和体系结构相关的一些信息，如时钟、LCD设备的GPIO口等等。
这个结构体定义为
structs3c2410fb_mach_info{
unsignedchar
fixed_syncs;
/*donotupdatesync/border*/
int
type;
/*LCDtypes*/
width;
/*Screensize*/
height;
structs3c2410fb_valxres;
/*Screeninfo*/
structs3c2410fb_valyres;
structs3c2410fb_valbpp;
regs;
/*lcdconfigurationregisters*/
/*GPIOs*/
gpcup;
gpcup_mask;
gpccon;
gpccon_mask;
…………
图2.3
上图表示了S3C2410驱动的整体结构，反映了结构体之间的相互关系
2.3
主要代码结构以及关键代码分析
2.3.1
FrameBuffer驱动的统一管理
fbmem.c实现了LinuxFrameBuffer的中间层，任何一个FrameBuffer驱动，在系统初始化时，必须向fbmem.c注册，即需要调用register_framebuffer（）函数，在这个过程中，设备驱动的信息将会存放入名称为registered_fb数组中，这个数组定义为
structfb_info*registered_fb[FB_MAX];
intnum_registered_fb;
它是类型为fb_info的数组，另外num_register_fb则存放了注册过的设备数量。
我们分析一下register_framebuffer的代码。
intregister_framebuffer（structfb_info*fb_info）
{
inti;
structfb_eventevent;
structfb_videomodemode;
if（num_registered_fb==FB_MAX）
return-ENXIO;
/*超过最大数量*/
num_registered_fb++;
for（i=0;
i<
FB_MAX;
i++）
if（!
registered_fb[i]）
break;
/*找到空余的数组空间*/
fb_info->
node=i;
dev=device_create（fb_class,fb_info->
device,
MKDEV（FB_MAJOR,i）,"
fb%d"
i）;
/*为设备建立设备节点*/
if（IS_ERR（fb_info->
dev））{
}else{
fb_init_device（fb_info）;
/*初始化改设备*/
return0;
从上面的代码可知，当FrameBuffer驱动进行注册的时候，它将驱动的fb_info结构体记录到全局数组registered_fb中，并动态建立设备节点，进行设备的初始化。
注意，这里建立的设备节点的次设备号就是该驱动信息在registered_fb存放的位置，即数组下标i。
在完成注册之后，fbmem.c就记录了驱动的fb_info。
这样我们就有可能实现fbmem.c对全部FrameBuffer驱动的统一处理。
2.3.2
实现消息的分派
fbmem.c实现了对系统全部FrameBuffer设备的统一管理。
当用户尝试使用一个特定的FrameBuffer时，fbmem.c怎么知道该调用那个特定的设备驱动呢？
我们知道，Linux是通过主设备号和次设备号，对设备进行唯一标识。
不同的FrameBuffer设备向fbmem.c注册时，程序分配给它们的主设备号是一样的，而次设备号是不一样的。
于是我们就可以通过用户指明的次设备号，来觉得具体该调用哪一个FrameBuffer驱动。
下面通过分析fbmem.c的fb_open（）函数来说明。
（注：
一般我们写FrameBuffer驱动不需要实现open函数，这里只是说明函数流程。
）
staticintfb_open（structinode*inode,structfile*file）{
intfbidx=iminor（inode）;
structfb_info*info;
intres;
/*得到真正驱动的函数指针*/
（info=registered_fb[fbidx]））return-ENODEV;
if（info->
fbops->
fb_open）{
res=info->
fb_open（info,1）;
//调用驱动的open（）
if（res）
module_put（info->
owner）;
returnres;
当用户打开一个FrameBuffer设备的时，将调用这里的fb_open（）函数。
传进来的inode就是欲打开设备的设备号，包括主设备和次设备号。
fb_open函数首先通过iminor（）函数取得次设备号，然后查全局数组registered_fb得到设备的fb_info信息，而这里面存放了设备的操作函数集fb_ops。
这样，我们就可以调用具体驱动的fb_open（）函数，实现open的操作。
下面给出了一个LCD驱动的open（）函数的调用流程图，用以说明上面的步骤。
图2.4
2.3.3
开发板S3C2410LCD驱动的流程
（1）在mach-smdk2410.c中，定义了初始的LCD参数。
注意这是个全局变量。
staticstructs3c2410fb_mach_infosmdk2410_lcd_cfg={
.regs={
.lcdcon1=S3C241
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