S3c2410LCD驱动心得Word下载.docx

1、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1.1REGBANK 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（System Bus）上取来，通过 VIDPRCS 从VD23:0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、HS

2、YNC、VCLK、VDEN，然后从 VIDEO MUX 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

3、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1.2S3C2410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=1VBPD+1=2 - VBPD=1LINVAL+1=320- LINVAL=319VFPD+1=3 - VFPD=2HSPW+1=4 - HSPW=3HBPD+1=7 - HBPW=6HOZVAL+1=240- HOZVAL=239HFPD+1=31 - HFPD=30以上各参数，除了LINVAL和HOZ

4、VAL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1.4LINECNT ：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510MHz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TFT LCD panel。BPPMODE ：选择色彩模式，对于真彩显

5、示而言，选择16bpp（64K色）即可满足要求。ENVID ：使能LCD信号输出。图1.5VBPD ， LINEVAL ， VFPD ， VSPW 的各项含义已经在前面的时序图中得到体现。图1.6HBPD ， HOZVAL ， HFPD 的各项含义已经在前面的时序图中得到体现。图1.7HSPW 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1.8VSTATUS ：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HSYN

6、C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RGB5:5:1，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16bit RGB资料中，红色（R）占了5bit，绿色（G）占了6bit，兰色（B）占了5bitINVVCLK ， 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（VFR

7、AME）、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CPU LCD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

8、. Linux 驱动2.1 FrameBufferLinux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Framebuffe

9、r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 Linux FrameBuffer的数据结构在FrameBuffer中，fb_info可以说是最重要

10、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struct fb_info int node;struct fb_var_screeninfo var;/* Current var */struct fb_fix_screeninfo fix;/* Current fix */struct fb_videomode *mode;/* current mode */struct fb_ops *fbops;struct device *device;/* Th

11、is is the parent */struct device *dev;/* This is this fb device */char _iomem *screen_base;/* Virtual address */unsigned long screen_size;/* Amount of ioremapped VRAM or 0 */ ;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_screeni

12、nfo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。struct fb_var_screeninfo _u32 xres;/* visible resolution */_u32 yres;_u32 xoffset;/* offset from virtual to visible */_u32 yoffset;/* resolution */_u32 bits_per_pixel;/* bits/pixel */_u32 pixclock;/* pixel clock in ps （pic

13、o seconds） */_u32 left_margin;/* time from sync to picture*/_u32 right_margin;/* time from picture to sync_u32 hsync_len;/* length of horizontal sync_u32 vsync_len;/* length of vertical sync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

14、址的。struct fb_fix_screeninfo char id16; /* identification string eg TT Builtin */unsigned long smem_start; /* Start of frame buffer mem （physical address） */_u32 smem_len;/* Length of frame buffer mem */unsigned long mmio_start;/* Start of Mem Mapped I/O（physical address） */_u32 mmio_len;/* Length of

15、 Memory Mapped I/Ofb_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Linux FrameBuffer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。struct fb_ops int （*fb_open）（struct fb_info *info, int user）;int （*

16、fb_release）（struct fb_info *info, int user）;ssize_t （*fb_read）（struct file *file, char _user *buf, size_t count, loff_t *ppos）;ssize_t （*fb_write）（struct file *file, const char _user *buf, size_t count,loff_t *ppos）;int （*fb_set_par）（struct fb_info *info）;int （*fb_setcolreg）（unsigned regno, unsigned

17、 red, unsigned green,unsigned blue, unsigned transp, struct fb_info *info）;int （*fb_setcmap）（struct fb_cmap *cmap, struct fb_info *info）int （*fb_mmap）（struct fb_info *info, struct vm_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Linux FrameBuffer的总体结构，作为这一部分的总结。图2.22.2.2 S3C2410中LCD的数据结构在S

18、3C2410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：struct s3c2410fb_info struct fb_info*fb;struct device*dev;struct s3c2410fb_mach_info *mach_info;struct s3c2410fb_hwregs;/* LCD Hardware Regs */dma_addr_tmap_dma;/* physical */u_char *map_cpu;/* virtual */u_intmap_size;/* addresses of pieces placed in

19、 raw buffer */screen_cpu;/* virtual address of buffer */screen_dma;/* physical address of buffer */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LCD DMA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。struct s3c2410fb_hw unsigned longlcd

20、con1;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struct s3c2410fb_mach_info unsigned charfixed_syncs;/* do not update sync/border */inttype;/* LCD types */width;/* Screen size */height;str

21、uct s3c2410fb_val xres;/* Screen info */struct s3c2410fb_val yres;struct s3c2410fb_val bpp; regs;/* lcd configuration registers */* 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Linux FrameBuffer的中间层，任何一个FrameBuff

22、er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struct fb_info *registered_fbFB_MAX;int num_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。int register_framebuffer（struct fb_info *fb_info）int i;struct fb

23、_event event;struct fb_videomode mode;if （num_registered_fb = FB_MAX）return -ENXIO;/* 超过最大数量 */num_registered_fb+;for （i = 0 ; i 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） elsefb_init_device（fb_info）;/* 初始化改设备 */return 0

24、;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

25、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。）static int fb_open（struct inode *inode, struct file *file）int fbidx = iminor（inode）;str

26、uct fb_info *info;int res; /* 得到真正驱动的函数指针 */（info = registered_fbfbidx） 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）;return res;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2.42.3.3 开发板S3C2410 LCD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。static struct s3c2410fb_mach_info smdk2410_lcd_cfg = .regs= .lcdcon1 = S3C241