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2012-06-17 14:22:06

第一个问题:启动Linux的时候LCD会全屏花屏大约0.5秒,然后左上角出现一块不明花斑。
 
这个问题相对简单。因为我在Bootloader里面打开了液晶显示,缓冲区映射在某个地址上,当内核初始化MMU的时候,LCD控制寄存器里缓冲区的位置信息就不对了,或者是Bootloader使用的缓冲区被内核的数据或代码覆盖,导致在内核初始化LCD之前,LCD花屏。
那个不明花斑其实是Linux的可爱小企鹅图片,但是可能因为缓冲区像素位宽和格式、LCD调色板设置等问题显示不出来。
 
花屏解决方法:在Bootloader加载系统之前关掉LCD控制器或者关掉LCD的背光,这样做比较简单。复杂的,就得改MMU映射部分代码,在修改了MMU映射之后,立即修改LCD缓冲的位置。反正我就关掉LCD控制器了,因为内核很快就会初始化LCD,Windows启动都黑屏呢,我们黑那么2秒钟也没有什么大不了的。
花斑解决方法:相信如果做产品的话,不需要显示什么企鹅给用户看,所以可以在内核选项里将这个企鹅logo关掉。具体位置在Device Drivers>Graphics support>Logo configuration,对应的宏相信在.config里面很容易找到。如果非要显示这个企鹅,那么可以在/drivers/video /console/fbcon.c里面找找,我也不知道怎么弄。
 
第二个问题:Linux启动之后,只要一段时间不动键盘(开发板上用IO扩展出来的键盘),LCD就会自动关闭(黑屏、显示慢慢消失之类),只要按下键盘就能恢复。
 
这个问题让我花了一天多的时间。其实如果是手持设备,这样也没有什么。但是我们公司的产品是要一直显示东西的,必须解决这个问题。我看了很多论坛,有不少人也遇到了这个问题,但是我刚才是搜索的时候,关键词不对,总找不到正确的答案。如果你遇到了同样的问题,而且不想看我的三脚猫分析,那么就在百度上搜索“blankinterval”、“setterm -blank 0”之类的,马上你就能找到简单的解决方案。
 
这个问题很容易让人想到屏幕保护和电源管理。的确,这是一种电源管理。但是,你却无法从Linux内核选项的电源管理中解决这个问题。我们一步步来。
 
首先,我测量到LCD的PCLK时钟消失了,这意味着内核把LCD控制器关掉了。于是,从LCD驱动程序着手。我用的是S3C2440,这是 2410的升级版,但是LCD控制器是一样的,在我拿到的开发板厂商给我做好驱动的内核里,驱动的位置在/drivers/video /s3c2410fb.c。为什么后面有个fb呢?这是Framebuffer的缩写,百度下你能找到很多关于它的解释。Framebuffer是所有 Linux下GUI程序对硬件操作的设备接口,位于/dev中,一般为fb0。在s3c2410fb.c中可以找到一个类似 s3c2410_disable_controller()这样名称的函数,我的驱动里叫pxafb_disable_controller(),可以看出这个驱动是从pxa处理器改的,当然厂家不一样名字也叫得不一样。里面有一句类似这样写的 __raw_writel(fbi->reg.lcdcon1 & ~S3C2410_LCDCON1_ENVID, S3C2410_LCDCON1);,把这句话删掉LCD就不会关掉了。这是第一个层次,我也看到有人是这样做的。但是,这有问题,按键盘恢复后,原本显示在屏幕上的东西如果你不重画会消失,就算你重画了,也会看到屏幕的某些部分先黑了下,然后恢复了。当然如果你可以接受,那么就这样吧。
 
然后,可以很自然的想到是谁调用了这个函数,从源头把这个问题消除掉。但是情况却不是这样的。我搜索这个函数名,找到了一个 set_ctrlr_state()的函数调用了pxafb_disable_controller(),搜索set_ctrlr_state(),发现有个pxafb_task()调用了set_ctrlr_state(),但是到了pxafb_task()就没有办法再往上找了,因为这是提供给内核的一个任务,以指针传递函数入口。我对内核了解太不够了,花了很多时间看了很多论坛上的文章,机缘巧合之下,我找到了/drivers/char/vt.c 这个文件。vt.c我感觉应该是2.4内核的console.c和vt.c的结合体,应为它集成了console基本上所有功能函数,就ioctl在 vt_ioctl.c这个文件里。这个文件的主要作用是负责管理控制台,如控制台的模式(图形、字符)、向控制台输出等等。其中能找到一些如 do_blank_screen(),blank_screen_t()这样的函数,就是这些函数关闭了LCD控制器,修改任意一个都可以起作用。网上的一个解决方案是把blank_screen_t()变成空函数,但是我没有这样试过,我觉得已经来到了问题的根源附近,应该能从根本上解决。
 
我们先看下屏幕关闭问题的真正起因,看这个控制台初始化函数
static int __init con_init(void)
{
 const char *display_desc = NULL;
 struct vc_data *vc;
 unsigned int currcons = 0;
 acquire_console_sem();
 if (conswitchp)
  display_desc = conswitchp->con_startup();
 if (!display_desc) {
  fg_console = 0;
  release_console_sem();
  return 0;
 }
 init_timer(&console_timer);
 console_timer.function = blank_screen_t;

 if (blankinterval) {
  blank_state = blank_normal_wait;
  mod_timer(&console_timer, jiffies + blankinterval);
 }
// 这是对控制台定时器的初始化,定时器事件函数被连接到了blank_screen_t()
 /*
  * kmalloc is not running yet - we use the bootmem allocator.
  */
 for (currcons = 0; currcons < MIN_NR_CONSOLES; currcons++) {
  vc_cons[currcons].d = vc = alloc_bootmem(sizeof(struct vc_data));
  visual_init(vc, currcons, 1);
  vc->vc_screenbuf = (unsigned short *)alloc_bootmem(vc->vc_screenbuf_size);
  vc->vc_kmalloced = 0;
  vc_init(vc, vc->vc_rows, vc->vc_cols,
   currcons || !vc->vc_sw->con_save_screen);
 }
 currcons = fg_console = 0;
 master_display_fg = vc = vc_cons[currcons].d;
 set_origin(vc);
 save_screen(vc);
 gotoxy(vc, vc->vc_x, vc->vc_y);
 csi_J(vc, 0);
 update_screen(vc);
 printk("Console: %s %s %dx%d",
  vc->vc_can_do_color ? "colour" : "mono",
  display_desc, vc->vc_cols, vc->vc_rows);
 printable = 1;
 printk("\n");
 release_console_sem();
#ifdef CONFIG_VT_CONSOLE
 register_console(&vt_console_driver);
#endif
 return 0;
}

其中引用了一个叫blankinterval的全局变量和一个console_time,我不知道内核的定时器是具体是怎么工作,但是这样的代码已经很明显了。这个定时器和电源管理宏PM_CONFIG没有任何关系,它是控制台的一部分。再看下blank_screen_t():
 
static void blank_screen_t(unsigned long dummy)
{
 blank_timer_expired = 1;
 schedule_work(&console_work);
}
 
可以发现vt.c开头的宏,static DECLARE_WORK(console_work, console_callback, NULL);,找到了console_callback()这个函数:
 
static void console_callback(void *ignored)
{
 acquire_console_sem();
 if (want_console >= 0) {
  if (want_console != fg_console &&
      vc_cons_allocated(want_console)) {
   hide_cursor(vc_cons[fg_console].d);
   change_console(vc_cons[want_console].d);
   /* we only changed when the console had already
      been allocated - a new console is not created
      in an interrupt routine */
  }
  want_console = -1;
 }
 if (do_poke_blanked_console) { /* do not unblank for a LED change */
  do_poke_blanked_console = 0;
  poke_blanked_console();
 }
 if (scrollback_delta) {
  struct vc_data *vc = vc_cons[fg_console].d;
  clear_selection();
  if (vc->vc_mode == KD_TEXT)
   vc->vc_sw->con_scrolldelta(vc, scrollback_delta);
  scrollback_delta = 0;
 }
 if (blank_timer_expired) {
  do_blank_screen(0);
  blank_timer_expired = 0;
 }
 release_console_sem();
}
 
再看do_blank_screen(),随着struct vc_data中的与fops类似指针跟踪下去,就可以找到驱动里面的相应代码了。写出来太麻烦,让我偷懒把。
 
小总结下,其实在控制台内部就有一个定时器,它负责在一定时间之后将显示关闭,而无视是否打开了电源管理功能。那这和Framebuffer有什么关系呢?我从一个很弱智的角度解释,内核刚启动的时候有这样一句输出:
Console: colour dummy device 80x30
在初始化LCD控制器(Framebuffer)之后,有这样一句输出:
Console: switching to colour frame buffer device 80x30
我就理解:这时候,内核把控制台(也不知道是console还是tty)切换到了Framebuffer上,大虾们赶快跳出来批判我吧,呵呵。
 
回到正题,从代码可以发现,根本的解决之道是让blankinterval = 0,blank_state就不会是blank_off之外的值,也就不会关闭屏幕了。
但是问题到这里还是没有完全解决,如果用户程序希望改变blankinterval来实现屏保(当然在我的系统上用不着);另外,一些程序改变了blankinterval,程序退出之后,屏幕在一段时间之后还是会关闭的。怎么才能在用户程序那头解决这个问题呢,这又耗费了我很多时间。
 
我在追查代码的过程中走了个弯路,认为修改控制台的模式可以不让黑屏现象出现,但是后来发现,这样可能会使控制台没有办法画图,不知道对不对。
忽略弯路,直接正解。vt.c中不是有很多操作控制台的函数么?看看是谁修改了blankinterval。于是搜索 blankinterval,发现setterm_command()修改了它,然后搜索setterm_command,找到了 do_con_trol()函数,搜索do_con_trol,找到了do_con_write()函数,搜索do_con_write,终于最终 BOSS现身了:con_write()函数。为什么说它是最终BOSS呢?看看这段:
static struct tty_operations con_ops = {
 .open = con_open,
 .close = con_close,
 .write = con_write,
 .write_room = con_write_room,
 .put_char = con_put_char,
 .flush_chars = con_flush_chars,
 .chars_in_buffer = con_chars_in_buffer,
 .ioctl = vt_ioctl,
 .stop = con_stop,
 .start = con_start,
 .throttle = con_throttle,
 .unthrottle = con_unthrottle,
};
熟悉fops的话你就能看出来了,这是对tty设备的文件操作函数的表。也就是说,在用户程序里,通过open函数打开/dev/tty,然后再用write函数就可以修改blankinterval了。原理是找到了,实践上有很大困难,那么多重函数调用,再看看do_con_trol()里面的switch语句,正常人都要发晕。好在伟大的百度为我们提供了很多信息:在命令行下,可以使用setterm -blank 0指令来设置blankinterval。哈哈,救星来了,赶快看看setterm的源代码。setterm属于util-linux包,搜索一下很容易找到。其中的perform_sequence()函数里有这样一段:
 
 /* -blank [0-60]. */
 if (opt_blank && vcterm)
  printf("\033[9;%d]", opt_bl_min);
 
真得很神奇啊,用个printf就可以在用户程序里解决这个问题,本来我是打算只说用printf解决的,看到原理我想会更舒服一些;况且,在我的系统上用printf是不行的。
但是!问题还没有完,往往在我们的系统中,LCD的虚拟控制台和控制台TTY不是同一个设备,也就是说,如果在程序里单纯的printf是不行的!这样只能修改你正在使用的TTY的blankinterval,而你用的却是文本方式的设备,不存在黑屏问题。
于是,就需要仔细比较/dev/console、/dev/tty、/dev/ttyn的设备号,在我的系统里,用户程序里/dev /console和/dev/tty都是5,说明他们是一个东西,/dev/ttyn是4,这才是FB上的虚拟控制台。但是/dev/ttyn不是正在使用的TTY,那么怎么printf呢?只好用write函数来解决了。
 
写这样一段代码:
#include
#include
#include
 
void some_function()
{
 int f;
 f = open("/dev/tty0", O_RDWR);
 write(f, "\033[9;0]", 8);
 close(f);
}
问题终于解决了。
 
总结下,第二个问题有很多种解决方法:
1.修改LCD驱动,把关闭LCD控制器的函数变为空(不推荐)
2.修改vt.c中的blank_screen_t()函数,让其为空(在系统不需要使用关闭显示功能时推荐)
3.修改vt.c中的blankinterval,让其为0(系统可能需要使用关闭显示功能,而且希望系统上电后正常状态下不会关闭显示时推荐)
4.修改用户程序,加入设置blankinterval的代码(推荐)
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