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2011-12-20 17:30:16

原文地址:LCD驱动分析 作者:linshangsheng

LCD驱动分析

一、开发环境

· 主  机:VMWare--Fedora 9

· 开发板:Mini2440--64MB Nand, Kernel:2.6.30.4

· 编译器:arm-linux-gcc-4.3.2

二、背景知识

1. LCD工作的硬件需求:

   要使一块LCD正常的显示文字或图像,不仅需要LCD驱动器,而且还需要相应的LCD控制器。在通常情况下,生产厂商把LCD驱动器会以COF/COG的 形式与LCD玻璃基板制作在一起,而LCD控制器则是由外部的电路来实现,现在很多的MCU内部都集成了LCD控制器,如S3C2410/2440等。通 过LCD控制器就可以产生LCD驱动器所需要的控制信号来控制STN/TFT屏了。

 

2. S3C2440内部LCD控制器结构图:

我们根据数据手册来描述一下这个集成在S3C2440内部的LCD控制器:

aLCD控制器由REGBANKLCDCDMATIMEGENVIDPRCS寄存器组成;

bREGBANK17个可编程的寄存器组和一块256*16的调色板内存组成,它们用来配置LCD控制器的;

cLCDCDMA是一个专用的DMA,它能自动地把在侦内存中的视频数据传送到LCD驱动器,通过使用这个DMA通道,视频数据在不需要 CPU的干预的情况下显示在LCD屏上;

dVIDPRCS接收来自LCDCDMA的数据,将数据转换为合适的数据格式,比如说4/8位单扫,4位双扫显示模式,然后通过数据端口 VD[23:0]传送视频数据到LCD驱动器;

eTIMEGEN由可编程的逻辑组成,他生成LCD驱动器需要的控制信号,比如VSYNCHSYNCVCLKLEND等等,而这些控制 信号又与REGBANK寄存器组中的LCDCON1/2/3/4/5的配置密切相关,通过不同的配置,TIMEGEN就能产生这些信号的不同形态,从而支 持不同的LCD驱动器(即不同的STN/TFT)

 

3. 常见TFT屏工作时序分析:

LCD提供的外部接口信号:

VSYNC/VFRAME /STV: 垂直同步信号(TFT)/帧同步信号(STN)/SEC TFT信号;
HSYNC/VLINE/CPV: 水平同步信号(TFT)/行同步脉 冲信号(STN)/SEC TFT信号;
VCLK/LCD_HCLK: 象 素时钟信号(TFT/STN)/SEC TFT信号;
VD[23:0]: LCD 像素数据输出端口(TFT/STN/SEC TFT);
VDEN/VM/TP: 数 据使能信号(TFT)/LCD驱动交流偏置信号(STN)/SEC TFT 信号;
LEND/STH: 行 结束信号(TFT)/SEC TFT信号;
LCD_LPCOE: SEC TFT OE信号;
LCD_LPCREV: SEC TFT REV信号;
LCD_LPCREVB: SEC TFT REVB信号。

 

所有显示器显示图像的原理都是从上到下,从左到右的。这是什么意思呢?这么说吧,一副图像可以看做是一个矩形,由很多排列整齐的点一行一行组 成,这些点称之为像素。那么这幅图在LCD上的显示原理就是:

A: 显 示指针从矩形左上角的第一行第一个点开始,一个点一个点的在LCD上显示,在上面的时序图上用时间线表示就为VCLK,我们称之为像素时钟信号;
B: 当显示指针一直显示到矩形的右边就结束这一行,那么这一行的动 作在上面的时序图中就称之为1 Line;
C: 接 下来显示指针又回到矩形的左边从第二行开始显示,注意,显示指针在从第一行的右边回到第二行的左边是需要一定的时间的,我们称之为行切换;
D: 如此类推,显示指针就这样一行一行的显示至矩形的右下角才把一 副图显示完成。因此,这一行一行的显示在时间线上看,就是时序图上的HSYNC;
E: 然 而,LCD的显示并不是对一副图像快速的显示一下,为了持续和稳定的在LCD上显示,就需要切换到另一幅图上(另一幅图可以和上一副图一样或者不一样,目 的只是为了将图像持续的显示在LCD上)。那么这一副一副的图像就称之为帧,在时序图上就表示为1 Frame,因此从时序图上可以看出1 Line只是1 Frame中的一行;
F: 同样 的,在帧与帧切换之间也是需要一定的时间的,我们称之为帧切换,那么LCD整个显示的过程在时间线上看,就可表示为时序图上的VSYNC。

 

上面时序图上各时钟延时参数的含义如下:(这些参数的值,LCD产生厂商会提供相应的数据手册)

VBPD(vertical back porch): 表示在一帧图像开始时,垂直同步信号以后的无效的行数,对应驱动中的 upper_margin;
VFBD(vertical front porch): 表示在一帧图像结束后,垂直同步信号以前的无效的行数,对应驱动中的lower_margin;
VSPW(vertical sync pulse width): 表示垂直同步脉 冲的宽度,用行数计算,对应驱动中的vsync_len;
HBPD(horizontal back porch): 表示从水平同步信号开始到一行的有效数据开始之间的VCLK的个数,对应驱动中的 left_margin;
HFPD(horizontal front porth): 表示一行的有效数据结束到下一个水平同步信号开始之间的VCLK的个数,对应驱动中的 right_margin;
HSPW(horizontal sync pulse width): 表示水平同步信号的宽度,用VCLK计算,对应驱动中的hsync_len;

 

对于以上这些参数的值将分别保存到REGBANK寄存器组中的LCDCON1/2/3/4/5寄存器中:(对寄存器的操作请查看S3c2440 数据手册LCD部分)

LCDCON1:17 - 8位CLKVAL 
          6 - 5位扫描模式(对于STN屏:4位单/双扫、8位单扫) 
          4 - 1位色位模式(1BPP、8BPP、16BPP等)

LCDCON2:31 - 24位VBPD 
         23 - 14位LINEVAL 
         13 - 6位VFPD 
          5 - 0位VSPW

LCDCON3:25 - 19位HBPD 
         18 - 8位HOZVAL 
          7 - 0位HFPD

LCDCON4: 7 - 0位HSPW

LCDCON5:

 

4. 帧缓冲(FrameBuffer)

   帧缓冲是Linux为显示设备提供的一个接口,它把一些显示设备描述成一个缓冲区,允许应用程序通过 FrameBuffer定义好的接口访问这些图形设备,从而不用去关心具体的硬件细节。对于帧缓冲设备而言,只要在显示缓冲区与显示点对应的区域写入颜色 值,对应的颜色就会自动的在屏幕上显示。下面来看一下在不同色位模式下缓冲区与显示点的对应关系:


 、 帧缓冲(FrameBuffer)设备驱动结构 :

 

     帧缓冲设备为标准的字符型设备,在Linux中主设备号29,定义在/include/linux/major.h中的 FB_MAJOR,次设备号定义帧缓冲的个数,最大允许有32个FrameBuffer,定义在/include/linux/fb.h中的 FB_MAX,对应于文件系统下/dev/fb%d设备文件。

1. 帧缓冲设备驱动在Linux子系统中的结构如下: 
 
我们从上面这幅图看,帧缓冲设备在Linux中也可以看做是一个完整的子系统,大体由fbmem.c和 xxxfb.c组成。向上给应用程序提供完善的设备文件操作接口(即对FrameBuffer设备进行read、write、ioctl等操作),接口在 Linux提供的fbmem.c文件中实现;向下提供了硬件操作的接口,只是这些接口Linux并没有提供实现,因为这要根据具体的LCD控制器硬件进行 设置,所以这就是我们要做的事情了(即xxxfb.c部分的实现)。

2. 帧缓冲相关的重要数据结构: 
   从帧缓冲设备驱动程序结构 看,该驱动主要跟fb_info结构体有关,该结构体记录了帧缓冲设备的全部信息,包括设备的设置参数、状态以及对底层硬件操作的函数指针。在Linux 中,每一个帧缓冲设备都必须对应一个fb_info,fb_info在/linux/fb.h中的定义如下:(只列出重要的一些)

struct fb_info { 
    int node; 
    int flags; 
    struct fb_var_screeninfo var; /*LCD可变参数结构体*/ 
    struct fb_fix_screeninfo fix; /*LCD固定参数结构体*/ 
    struct fb_monspecs monspecs;  /*LCD显示器标准*/ 
    struct work_struct queue ;     /*帧缓冲事件队列*/ 
    struct fb_pixmap pixmap;      /*图像硬件mapper* / 
    struct fb_pixmap sprite;      /*光标硬件mapper*/ 
    struct fb_cmap cmap;          /*当前的颜色表*/ 
    struct fb_videomode * mode;    /*当前的显示模式*/ 

# ifdef CONFIG_FB_BACKLIGHT
     struct backlight_device * bl_dev;/*对应的背光设备 */ 
    struct mutex bl_curve_mutex; 
    u8 bl_curve[ FB_BACKLIGHT_LEVELS] ;/*背光调整 */ 
# endif 
# ifdef CONFIG_FB_DEFERRED_IO
    struct delayed_work deferred_work; 
    struct fb_deferred_io * fbdefio; 
# endif 

    struct fb_ops * fbops/* 对底层硬件操作的函数指针*/ 
    struct device * device; 
    struct device * dev;    /*fb设备*/ 
    int class_flag;     
# ifdef CONFIG_FB_TILEBLITTING
    struct fb_tile_ops * tileops; /*图块Blitting* / 
# endif 
    char __iomem * screen_base;    /*虚拟基地址*/ 
    unsigned long screen_size;    /*LCD IO映射的虚拟内存大小*/ 
    void * pseudo_palette;         /*伪16色颜色表*/ 
# define FBINFO_STATE_RUNNING    0
# define FBINFO_STATE_SUSPENDED  1
    u32 state;   /*LCD的挂起或恢复状态*/ 
    void * fbcon_par; 
    void * par;     
} ;

其中,比较重要的成员有struct fb_var_screeninfo var、struct fb_fix_screeninfo fix和struct fb_ops *fbops, 他们也都是结构体。下面我们一个一个的来看。

fb_var_screeninfo结构体主要记录用户可以修改的控制器的参 数,比如屏幕的分辨率和每个像素的比特数等,该结构体定义如下:

struct fb_var_screeninfo { 
    __u32 xres;                 /*可见屏幕一行有多少个像素点*/ 
    __u32 yres;                 /*可见屏幕一列有多少个像素点*/ 
    __u32 xres_virtual;         /*虚拟屏幕一行有多少个像素点*/         
    __u32 yres_virtual;         /*虚拟屏幕一列有多少个像素点*/ 
    __u32 xoffset;              /*虚拟到可见屏幕之间的行偏移*/ 
    __u32 yoffset;              /*虚拟到可见屏幕之间的列偏移*/ 
    __u32 bits_per_pixel;       /*每个像素的位数即BPP*/ 
    __u32 grayscale;            /*非0时,指的是灰度*/ 

    struct fb_bitfield red;     /*fb缓存的R位域*/ 
    struct fb_bitfield green;   /*fb缓存的G位域*/ 
    struct fb_bitfield blue;    /*fb缓存的B位域*/ 
    struct fb_bitfield transp;  /*透明度*/     

    __u32 nonstd;               /* != 0 非标准像素格式*/ 
    __u32 activate;                 
    __u32 height;               /*高度*/ 
    __u32 width;                /*宽度*/ 
    __u32 accel_flags;     

    /*定时:除了pixclock本身外,其他的都以像素时钟为单位*/ 
    __u32 pixclock;             /*像素时钟(皮秒)*/ 
    __u32 left_margin;          /*行切换,从同步到绘图之间的延迟*/ 
    __u32 right_margin;         /*行切换,从绘图到同步之间的延迟*/ 
    __u32 upper_margin;         /*帧切换,从同步到绘图之间的延迟*/ 
    __u32 lower_margin;         /*帧切换,从绘图到同步之间的延迟*/ 
    __u32 hsync_len;            /*水平同步的长度*/ 
    __u32 vsync_len;            /*垂直同步的长度*/ 
    __u32 sync; 
    __u32 vmode; 
    __u32 rotate ; 
    __u32 reserved[ 5] ;          /*保留*/ 
} ;

而fb_fix_screeninfo结构体又主要记录用户不可以修改的控制 器的参数,比如屏幕缓冲区的物理地址和长度等,该结构体的定义如下:

struct fb_fix_screeninfo { 
    char id[ 16] ;                 /*字符串形式的标示符 */ 
    unsigned long smem_start;    /*fb缓存的开始位置 */ 
    __u32 smem_len;              /*fb缓存的长度 */ 
    __u32 type;                  /*看FB_TYPE_* */ 
    __u32 type_aux;              /*分界*/ 
    __u32 visual;                /*看FB_VISUAL_* */ 
    __u16 xpanstep;              /*如果没有硬件panning就赋值为0 */ 
    __u16 ypanstep;              /*如果没有硬件panning就赋值为0 */ 
    __u16 ywrapstep;             /*如果没有硬件ywrap就赋值为0 */ 
    __u32 line_length;           /*一行的字节数 */ 
    unsigned long mmio_start;    /*内存映射IO的开始位置*/ 
    __u32 mmio_len;              /*内存映射IO的长度*/ 
    __u32 accel; 
    __u16 reserved[ 3] ;           /*保留*/ 
} ;

fb_ops结构体是对底层硬件操作的函数指针,该结构体中定义了对硬件的操作有:(这里只列出了常用的操作)

struct fb_ops { 

    struct module * owner; 

     //检查可变参数并进行设置 
    int ( * fb_check_var) ( struct fb_var_screeninfo * var, struct fb_info * info) ; 

     //根据设置的值进行更新,使之有效 
    int ( * fb_set_par) ( struct fb_info * info) ; 

     //设置颜色寄存器 
    int ( * fb_setcolreg) ( unsigned regno, unsigned red, unsigned green, 
             unsigned blue, unsigned transp, struct fb_info * info) ; 

     //显示空白 
    int ( * fb_blank) ( int blank, struct fb_info * info) ; 

     //矩形填充 
    void ( * fb_fillrect) ( struct fb_info * info, const struct fb_fillrect * rect) ; 

     //复制数据 
    void ( * fb_copyarea) ( struct fb_info * info, const struct fb_copyarea * region) ; 

     //图形填充 
    void ( * fb_imageblit) ( struct fb_info * info, const struct fb_image * image) ; 
} ;

3. 帧缓冲设备作为平台设备: 
   在S3C2440中,LCD控 制器被集成在芯片的内部作为一个相对独立的单元,所以Linux把它看做是一个平台设备,故在内核代码/arch/arm/plat-s3c24xx /devs.c中定义有LCD相关的平台设备及资源,代码如下:

/* LCD Controller */

//LCD控制器的资源信息 
static struct resource s3c_lcd_resource[ ] = { 
    [ 0] = { 
        . start = S3C24XX_PA_LCD //控制器IO端口开始地址 
        . end = S3C24XX_PA_LCD + S3C24XX_SZ_LCD - 1 , //控制器IO端口结束地址 
        . flags = IORESOURCE_MEM , //标识为 LCD控制器IO端口,在驱动中引用这个就表示引用IO端口 
    } , 
    [ 1] = { 
        . start = IRQ_LCD , //LCD中 断 
        . end = IRQ_LCD, 
        . flags = IORESOURCE_IRQ , //标识为LCD中断 
    } 
} ; 

static u64 s3c_device_lcd_dmamask = 0xffffffffUL; 

struct platform_device s3c_device_lcd = { 
    . name         = "s3c2410-lcd" , //作为平台 设备的LCD设备名 
    . id         = - 1, 
    . num_resources = ARRAY_SIZE( s3c_lcd_resource) , //资源数量 
    . resource     = s3c_lcd_resource , //引用上面 定义的资源 
    . dev = { 
        . dma_mask = & s3c_device_lcd_dmamask, 
        . coherent_dma_mask = 0xffffffffUL
    } 
} ; 

EXPORT_SYMBOL( s3c_device_lcd) ; //导出定义的LCD平台设备,好在mach-smdk2440.c的 smdk2440_devices[]中添加到平台设备列表中


   除此之外,Linux还在/arch/arm/mach-s3c2410/include/mach/fb.h中为LCD平台设备定义了一个 s3c2410fb_mach_info结构体,该结构体主要是记录LCD的硬件参数信息(比如该结构体的s3c2410fb_display成员结构中 就用于记录LCD的屏幕尺寸、屏幕信息、可变的屏幕参数、LCD配置寄存器等),这样在写驱动的时候就直接使用这个结构体。下面,我们来看一下内核是如果 使用这个结构体的。在/arch/arm/mach-s3c2440/mach-smdk2440.c中定义有:/* LCD driver info */

//LCD硬件的配置信息,注意这里我使用的LCD是NEC 3.5寸TFT屏,这些参数要根据具体的LCD屏进行设置 
static struct s3c2410fb_display smdk2440_lcd_cfg __initdata = {

    //这个地方的设置是配置LCD寄存器5,这些宏定义在regs-lcd.h中,计 算后二进制为:111111111111,然后对照数据手册上LCDCON5的各位来看,注意是从右边开始 
    . lcdcon5 = S3C2410_LCDCON5_FRM565 | 
               S3C2410_LCDCON5_INVVLINE | 
               S3C2410_LCDCON5_INVVFRAME | 
               S3C2410_LCDCON5_PWREN | 
               S3C2410_LCDCON5_HWSWP, 

    . type    = S3C2410_LCDCON1_TFT , //TFT 类型 

    /* NEC 3.5'' */ 
    . width        = 240 , //屏幕宽度 
    . height       = 320 , //屏幕高度 

    //以下一些参数在上面的时序图分析中讲到过,各参数的值请跟据具体的LCD屏数据手册结合上面时序分析来设定 
    . pixclock     = 100000 , //像素时钟 
    . xres         = 240 , //水平可见的有效像素 
    . yres         = 320 , //垂直可见的有效像素 
    . bpp          = 16 , //色位模式 
    . left_margin  = 19 , //行 切换,从同步到绘图之间的延迟 
    . right_margin = 36 , //行切换,从绘图到同步之间的延迟 
    . hsync_len    = 5 , //水 平同步的长度 
    . upper_margin = 1 , //帧切换,从同步到绘图之间的延迟 
    . lower_margin = 5 , //帧 切换,从绘图到同步之间的延迟 
    . vsync_len    = 1 , //垂直同步的长度 
} ; 

static struct s3c2410fb_mach_info smdk2440_fb_info __initdata = { 
    . displays        = & smdk2440_lcd_cfg , //应用上面定义的配置信息 
    . num_displays    = 1, 
    . default_display = 0, 

    . gpccon          = 0xaaaa555a,//将GPC0、GPC1配置成LEND和VCLK,将GPC8-15配置成VD0-7,其他配置成普通输出IO口 
    . gpccon_mask     = 0xffffffff, 
    . gpcup           = 0x0000ffff,//禁止GPIOC的上拉功能 
    . gpcup_mask      = 0xffffffff, 
    . gpdcon          = 0xaaaaaaaa,//将GPD0-15配置成VD8-23 
    . gpdcon_mask     = 0xffffffff, 
    . gpdup           = 0x0000ffff,//禁止GPIOD的上拉功能 
    . gpdup_mask      = 0xffffffff, 

    . lpcsel          = 0x0,//这个是三星TFT屏的参数,这里不 用 
} ;

注意:可能有很多朋友不知道上面红色部分的参数是做什么的,其值又是怎么设置的?其实它是跟你的开发板LCD控制器密切相关的,看了下面两幅图相信 就大概知道他们是干什么用的:

上面第一幅图是开发板原理图的LCD控制器部分,第二幅图是S3c2440数据手册中IO端口CIO端口D控制器部分。原理图中使用了 GPC8-15GPD0-15来用做LCD控制器VD0-VD23的数据端口,又分别使用GPC0GPC1端口用做LCD控制器的LENDVCLK 信号,对于GPC2-7则是用做STN屏或者三星专业TFT屏的相关信号。然而,S3C2440的各个IO口并不是单一的功能,都是复用端口,要使用他们 首先要对他们进行配置。所以上面红色部分的参数就是把GPCGPD的部分端口配置成LCD控制功能模式。

   从以上讲述的内容来看,要使LCD控制器支持其他的LCD屏,重要的是根据LCD的数据手册修改以上这些参数的值。下面,我们再看一下在驱动中是如果引用 到s3c2410fb_mach_info结构体的(注意上面讲的是在内核中如何使用的)。在mach-smdk2440.c中有:

//S3C2440初始化函数 
static void __init smdk2440_machine_init( void ) 
{

    //调用该函数将上面定义的LCD硬件信息保存到平台数据中 
    s3c24xx_fb_set_platdata( & smdk2440_fb_info) ; 
    
    s3c_i2c0_set_platdata( NULL ) ; 

    platform_add_devices( smdk2440_devices, ARRAY_SIZE( smdk2440_devices) ) ; 
    smdk_machine_init( ) ; 
}

s3c24xx_fb_set_platdata定义在 plat- s3c24xx/devs.c中:

void __init s3c24xx_fb_set_platdata( struct s3c2410fb_mach_info * pd) 
{ 
    struct s3c2410fb_mach_info * npd; 

    npd = kmalloc( sizeof ( * npd) , GFP_KERNEL) ; 
    if ( npd) { 
        memcpy ( npd, pd, sizeof ( * npd) ) ;

        //这里就是将内核中定义的s3c2410fb_mach_info结构体数据保存到LCD平台数据中,所以在写驱动的时候就可以直接在平台数据中获取 s3c2410fb_mach_info结构体的数据(即LCD各种参数信息)进行操作 
        s3c_device_lcd. dev. platform_data = npd; 
    } else { 
        printk( KERN_ERR "no memory for LCD platform data/n" ) ; 
    } 
}

   这里再讲一个小知识:不知大家有没有留意,在平台设备驱动中,platform_data可以保存各自平台设备实例的数据,但这些数据的类型都是不同的, 为什么都可以保存?这就要看看platform_data的定义,定义在/linux/device.h中,void *platform_data是一个void类型的指针,在Linux中void可保存任何数据类型。

四、帧缓冲(FrameBuffer)设备驱动实例代码:

①、建立驱动文件:my2440_lcd.c,依就是驱动程序的最基本结 构:FrameBuffer 驱动的初始化和卸载部分及其他,如下:

# include < linux/ kernel. h> 
# include < linux/ module. h> 
# include < linux/ errno . h> 
# include < linux/ init. h> 
# include < linux/ platform_device. h> 
# include < linux/ dma- mapping. h> 
# include < linux/ fb. h> 
# include < linux/ clk. h> 
# include < linux/ interrupt. h> 
# include < linux/ mm. h>

# include < linux/slab . h> 
# include < linux/ delay . h> 
# include < asm / irq. h> 
# include < asm / io. h> 
# include < asm / div64. h> 
# include < mach/ regs- lcd. h> 
# include < mach/ regs- gpio. h> 
# include < mach/ fb. h> 
# include < linux/ pm. h>


/*FrameBuffer设备名称*/ 
static char  driver_name[] = " my2440_lcd " ; 

/*定义一个结构体用来维护驱动程序中各函数中用到的变量
  先别看结构体要定义这些成员,到各函数使用 的地方就明白了*/ 
struct my2440fb_var
{ 
    int lcd_irq_no;            /*保存LCD中断号*/ 
    struct clk * lcd_clock;     /*保存从平台时钟队列中获取的LCD时钟*/ 
    struct resource * lcd_mem;  /*LCD的IO空间*/ 
    void __iomem * lcd_base;    /*LCD的IO空间映射到虚拟地址*/ 
    struct device * dev; 

    struct s3c2410fb_hw regs;  /*表示5个LCD配置寄存器,s3c2410fb_hw定义在mach-s3c2410/include/mach/fb.h中* / 

     /*定义一个数组来充当调色板。
    据数据手册描述,TFT屏色位模式为8BPP时,调色板(颜色表)的长度为256, 调色板起始地址为0x4D000400*/ 
    u32    palette_buffer[ 256] ;  

    u32 pseudo_pal[16];   
    unsigned int palette_ready;  /*标识调色板是否准备好了*/ 
} ; 

/*用做清空调色板 (颜色表)*/ 
# define PALETTE_BUFF_CLEAR ( 0x80000000)     

/*LCD平台驱动结构体,平台驱动结构体定义在platform_device.h中,该结构体成员接口函数在第②步中实现*/ 
static struct platform_driver lcd_fb_driver = 
{ 
    . probe     = lcd_fb_probe,                /*FrameBuffer设备探测*/ 
    . remove     = __devexit_p( lcd_fb_remove) ,  /*FrameBuffer设备移除*/ 
    . suspend   = lcd_fb_suspend,              /*FrameBuffer 设备挂起*/ 
    . resume    = lcd_fb_resume,               /*FrameBuffer设备恢复*/ 
    . driver    = 
    { 
        /*注意这里的名称一定要和系统中定义平台设备的地方一致,这样才能把平台设备与 该平台设备的驱动关联起来*/ 
        . name = "s3c2410-lcd" , 
        . owner = THIS_MODULE, 
    } , 
} ; 

static int __init lcd_init( void ) 
{ 
    /*在Linux中,帧缓冲设备被看做是平台设备,所以这里注册平台设备*/ 
    return platform_driver_register( & lcd_fb_driver) ; 
} 

static void __exit lcd_exit( void ) 
{ 
    /*注销平台设备*/ 
    platform_driver_unregister( & lcd_fb_driver) ; 
} 

module_init( lcd_init) ; 
module_exit( lcd_exit) ; 

MODULE_LICENSE( "GPL" ) ; 
MODULE_AUTHOR( "Huang Gang" ) ; 
MODULE_DESCRIPTION( "My2440 LCD FrameBuffer Driver" ) ;

 

②、LCD平台设备各接口函数的实现:

/*LCD FrameBuffer设备探测的实现,注意这里使用一个__devinit宏,到lcd_fb_remove接口函数实现的地方讲解*/ 
static int __devinit lcd_fb_probe( struct platform_device * pdev) 
{ 
    int i; 
    int ret; 
    struct resource * res;   /*用来保存从LCD平台设备中获 取的LCD资源*/ 
    struct fb_info  * fbinfo;  /*FrameBuffer驱动所对应的fb_info结构体*/ 
    struct s3c2410fb_mach_info * mach_info;  /*保存从内核 中获取的平台设备数据*/ 
    struct my2440fb_var * fbvar;  /*上面定义的驱动程序全局变量结构体*/ 
    struct s3c2410fb_display * display;  /*LCD屏的配置信息结构体,该结构体定义在mach-s3c2410 /include/mach/fb.h中*/ 

     /*获取LCD硬件相关信息数据,在前面讲过内核使用 s3c24xx_fb_set_platdata函数将LCD的硬件相关信息保存到
     了LCD平台数据中,所以这里我们就从平台数据中取出来在驱动中使用*/ 
    mach_info = pdev- > dev. platform_data; 
    if ( mach_info = = NULL ) 
    { 
        /*判断获取数据是否成功*/ 
        dev_err( & pdev- > dev, "no platform data for lcd/n" ) ; 
        return - EINVAL; 
    } 

    /*获得在内核中定义的FrameBuffer平台设备的LCD配置信息结构体数据*/ 
    display = mach_info- > displays + mach_info- > default_display;

/*给fb_info分配空间,大小为my2440fb_var结构的内存,framebuffer_alloc定义在fb.h中在fbsysfs.c中,实现framebuffer_alloc()功能是向内核申请一段大小为sizeof(struct fb_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 ,*/ 
    fbinfo = framebuffer_alloc( sizeof ( struct my2440fb_var) , & pdev- > dev) ; 
    if ( ! fbinfo) 
    { 
        dev_err( & pdev- > dev, "framebuffer alloc of registers failed/n" ) ; 
        ret = - ENOMEM ; 
        goto err_noirq; 
    } 
    platform_set_drvdata( pdev, fbinfo) ; /*重新将LCD平台设备数据设置为fbinfo,好在后面的一些函数中来使用,

#define platform_set_drvdata(_dev,data) dev_set_drvdata(&(_dev)->dev, (data))

static inline void dev_set_drvdata(struct device *dev, void *data)

{

dev->driver_data = data; 也就是说driver_data指向了fb_info+my2440fb_var结构体

}*/ 

     /*这里的用途其实就是将fb_info的成员 par(注意是一个void类型的指针)指向这里的私有变量结构体fbvar,
     目的是到其他接口函数中再取出fb_info的成员par,从而能继续使用这里的私有变量*/ 
    fbvar = fbinfo- > par; 
    fbvar- > dev = & pdev- > dev; 

    /* 在系统定义的LCD平台设备资源中获取LCD中断号,platform_get_irq定义在platform_device.h中*/ 
    fbvar- > lcd_irq_no = platform_get_irq( pdev, 0) ; 
    if ( fbvar- > lcd_irq_no < 0) 
    { 
        /*判断获取中断号是否成功*/ 
        dev_err( & pdev- > dev, "no lcd irq for platform/n" ) ; 
        return - ENOENT; 
    } 

    /*获取LCD平台设备所使用的IO端口资源,注意这个IORESOURCE_MEM标志和LCD平台设备定义中的一致*/ 
    res = platform_get_resource( pdev, IORESOURCE_MEM, 0) ; 
    if ( res = = NULL ) 
    { 
        /*判断获取资源是否成功*/ 
        dev_err( & pdev- > dev, "failed to get memory region resource/n" ) ; 
        return - ENOENT; 
    } 

    /*申请LCD IO端口所占用的IO空间(注意理解IO空间和内存空间的区别),request_mem_region定义在ioport.h中*/ 
    fbvar- > lcd_mem = request_mem_region( res- > start, res- > end - res- > start + 1,pdev- > name) ; 
    if ( fbvar- > lcd_mem = = NULL ) 
    { 
        /*判断申请IO空间是否成功*/ 
        dev_err( & pdev- > dev, "failed to reserve memory region/n" ) ; 
        return - ENOENT; 
    } 

     /*将LCD的IO端口占用的这段IO空间映射 到内存的虚拟地址,ioremap定义在io.h中
     注意:IO空间要映射后才能使用,以后对虚拟地址的操作就是对IO空间的操作*/ 
    fbvar- > lcd_base = ioremap( res- > start, res- > end - res- > start + 1) ; 
    if ( fbvar- > lcd_base = = NULL ) 
    { 
        /*判断映射虚拟地址是否成功*/ 
        dev_err( & pdev- > dev, "ioremap() of registers failed/n" ) ; 
        ret = - EINVAL; 
        goto err_nomem; 
    } 

     /*从平台时钟队列中获取LCD的时钟,这里为什 么要取得这个时钟,从LCD屏的时序图上看,各种控制信号的延迟
     都跟LCD的时钟有关。系统的一些时钟定义在arch/arm/plat-s3c24xx/s3c2410-clock.c中*/ 
    fbvar- > lcd_clock = clk_get( NULL , "lcd" ) ; 
    if ( ! fbvar- > lcd_clock) 
    { 
        /*判断获取时钟是否成功*/ 
        dev_err( & pdev- > dev, "failed to find lcd clock source/n" ) ; 
        ret = - ENOENT; 
        goto err_nomap; 
    } 
    /*时钟获取后要使能后才可以使用,clk_enable定义在arch/arm /plat-s3c/clock.c中*/ 
    clk_enable( fbvar- > lcd_clock) ; 

     /*申请LCD中断服务,上面获取的中断号 lcd_fb_irq,使用快速中断方式:IRQF_DISABLED
     中断服务程序为:lcd_fb_irq,将LCD平台设备pdev做参数传递过去了*/ 
    ret = request_irq( fbvar- > lcd_irq_no, lcd_fb_irq, IRQF_DISABLED, pdev- > name, fbvar); 
    if ( ret) 
    { 
        /*判断申请中断服务是否成功*/ 
        dev_err( & pdev- > dev, "IRQ%d error %d/n" , fbvar- > lcd_irq_no, ret) ; 
        ret = - EBUSY; 
        goto err_noclk; 
    } 
    /*好了,以上是对要使用的资源进行了获取和设置。下面就开始初始化填充 fb_info结构体*/ 

    /* 首先初始化fb_info中代表LCD固定参数的结构体fb_fix_screeninfo*/ 
     /*像素值与显示内存的映射关系有5种,定义在 fb.h中。现在采用FB_TYPE_PACKED_PIXELS方式,在该方式下,
    像素值与内存直接对应,比如在显示内存某单元写入一 个"1"时,该单元对应的像素值也将是"1",这使得应用层
    把显示内存映射到用户空间变得非常方便。Linux中当LCD为TFT屏时, 显示驱动管理显示内存就是基于这种方式*/ 
    strcpy (fbinfo ->fix .id , driver _name ) ; /*字符串形式的标识符*/ 
    fbinfo- > fix. type = FB_TYPE_PACKED_PIXELS; 
    fbinfo- > fix. type_aux = 0; /*以下这些根据fb_fix_screeninfo定义中的描述,当没有硬件是都设为0*/ 
    fbinfo- > fix. xpanstep = 0; 
    fbinfo- > fix. ypanstep = 0; 
    fbinfo- > fix. ywrapstep = 0; 
    fbinfo- > fix. accel = FB_ACCEL_NONE;

    /*接着,再初始化fb_info中代表LCD可变参数的结构体fb_var_screeninfo*/ 
    fbinfo - > var . nonstd           = 0 ; 
    fbinfo - > var . activate         = FB_ACTIVATE_NOW ; 
    fbinfo - > var . accel_flags      = 0 ; 
    fbinfo - > var . vmode            = FB_VMODE_NONINTERLACED ; 
    fbinfo - > var . xres             = display - > xres ; 
    fbinfo - > var . yres             = display - > yres ; 
    fbinfo - > var . bits_per_pixel   = display - > bpp ;

    /*指定对底层硬件操作的函数指针, 因内容较多故其定义在第③步中再讲*/ 
    fbinfo - > fbops                = & my2440fb_ops ;

    fbinfo - > flags               FBINFO_FLAG_DEFAULT ;

    fbinfo->pseudo_palette      = &fbvar->pseudo_pal;

 

    /*初始化色调色板(颜色表)为空*/ 
     for ( 0 ; 256 ; i + + ) 
     { 
        fbvar - > palette_buffer [ i ] = PALETTE_BUFF_CLEAR ; 
     }


    for ( i = 0; i < mach_info- > num_displays; i+ + ) /*fb缓存的长度*/ 
    { 
        /*计算FrameBuffer缓存的最大大小,这里右移3位(即除以8)是因为 色位模式BPP是以位为单位*/ 
        unsigned long smem_len = ( mach_info- > displays[ i] . xres * mach_info- > displays[i] . yres * mach_info- > displays[ i] . bpp) > > 3; 

        if ( fbinfo- > fix. smem_len < smem_len) 
        { 
            fbinfo- > fix. smem_len = smem_len; 
        } 
    } 

    /*初始化LCD控制器之前要延迟一段时间*/ 
    msleep( 1) ; 

    /*初始化完fb_info后,开始对LCD各寄存器进行初始化,其定义在后面讲 到*/ 
    my2440fb_init_registers( fbinfo) ; 

    /*初始化完寄存器后,开始检查fb_info中的可变参数,其定义在后面讲到*/ 
    my2440fb_check_var( fbinfo) ; 
    
    /*申请帧缓冲设备fb_info的显示缓冲区空间,其定义在后面讲到*/ 
    ret = my2440fb_map_video_memory( fbinfo) ; 
    if ( ret) 
    { 
        dev_err( & pdev- > dev, "failed to allocate video RAM: %d/n" , ret) ; 
        ret = - ENOMEM; 
        goto err_nofb; 
    } 

    /*最后,注册这个帧缓冲设备fb_info到系统中, register_framebuffer定义在fb.h中在fbmem.c中实现*/ 
    ret = register_framebuffer( fbinfo) ; 
    if ( ret < 0) 
    { 
        dev_err( & pdev- > dev, "failed to register framebuffer device: %d/n" , ret) ; 
        goto err_video_nomem; 
    } 

     /*对设备文件系统的支持(对设备文件系统的理解 请参阅:嵌入式Linux之我行——设备文件系统剖析与使用)
     创建frambuffer设备文件,device_create_file定义在linux/device.h中*/ 
    ret = device_create_file( & pdev- > dev, & dev_attr_debug) ; 
    if ( ret) 
    { 
        dev_err( & pdev- > dev, "failed to add debug attribute/n" ) ; 
    } 

    return 0; 

/*以下是上面错误处理的跳转点*/ 
err_nomem: 
    release_resource( fbvar- > lcd_mem) ; 
    kfree( fbvar- > lcd_mem) ; 

err_nomap: 
    iounmap( fbvar- > lcd_base) ; 

err_noclk: 
    clk_disable( fbvar- > lcd_clock) ; 
    clk_put( fbvar- > lcd_clock) ; 

err_noirq: 
    free_irq( fbvar- > lcd_irq_no, fbvar) ; 

err_nofb: 
    platform_set_drvdata( pdev, NULL ) ; 
    framebuffer_release( fbinfo) ; 

err_video_nomem: 
    my2440fb_unmap_video_memory( fbinfo) ; 

    return ret; 
} 

/*LCD中断服务程序*/ 
static irqreturn_t lcd_fb_irq( int irq, void * dev_id) 
{ 
    struct my2440fb_var    * fbvar = dev_id; 
    void __iomem * lcd_irq_base; 
    unsigned long lcdirq; 

    /*LCD中断挂起寄存器基地址*/ 
    lcd_irq_base = fbvar- > lcd_base + S3C2410_LCDINTBASE; 

    /*读取LCD中断挂起寄存器的值*/ 
    lcdirq = readl( lcd_irq_base + S3C24XX_LCDINTPND) ; 

    /*判断是否为中断挂起状态*/ 
    if ( lcdirq & S3C2410_LCDINT_FRSYNC) 
    { 
        /*填充调色板*/ 
        if ( fbvar- > palette_ready) 
        { 
            my2440fb_write_palette( fbvar) ; 
        } 

        /*设置帧已插入中断请求*/ 
        writel( S3C2410_LCDINT_FRSYNC, lcd_irq_base + S3C24XX_LCDINTPND) ; 
        writel( S3C2410_LCDINT_FRSYNC, lcd_irq_base + S3C24XX_LCDSRCPND) ; 
    } 

    return IRQ_HANDLED; 
} 

/*填充调色板*/ 
static void my2440fb_write_palette( struct my2440fb_var * fbvar) 
{ 
    unsigned int i; 
    void __iomem * regs = fbvar- > lcd_base; 

    fbvar- > palette_ready = 0; 

    for ( i = 0; i < 256; i+ + ) 
    { 
        unsigned long ent = fbvar- > palette_buffer[ i] ; 

        if ( ent = = PALETTE_BUFF_CLEAR) 
        { 
            continue ; 
        } 

        writel( ent, regs + S3C2410_TFTPAL( i) ) ; 

        if ( readw( regs + S3C2410_TFTPAL( i) ) = = ent) 
        { 
            fbvar- > palette_buffer[ i] = PALETTE_BUFF_CLEAR; 
        } 
        else 
        { 
            fbvar- > palette_ready = 1; 
        } 
    } 
} 

/*LCD各寄 存器进行初始化*/ 
static int my2440fb_init_registers( struct fb_info * fbinfo) 
{ 
    unsigned long flags; 
    void __iomem * tpal; 
    void __iomem * lpcsel; 

    /*从lcd_fb_probe探测函数设置的私有变量结构体中再获得LCD相关 信息的数据*/ 
    struct my2440fb_var    * fbvar = fbinfo- > par; 
    struct s3c2410fb_mach_info * mach_info = fbvar- > dev- > platform_data; 

     /*获得临时调色板寄存器基地 址,S3C2410_TPAL宏定义在mach-s3c2410/include/mach/regs-lcd.h中。
    注意对于 lpcsel这是一个针对三星TFT屏的一个专用寄存器,如果用的不是三星的TFT屏应该不用管它。*/ 
    tpal = fbvar- > lcd_base + S3C2410_TPAL; 
    lpcsel = fbvar- > lcd_base + S3C2410_LPCSEL; 

    /*在修改下面寄存器值之前先屏蔽中断,将中断状态保存到flags中*/ 
    local_irq_save( flags) ; 

    /*这里就是在上一篇章中讲到的把IO端口C和D配置成LCD模式*/ 
    modify_gpio( S3C2410_GPCUP, mach_info- > gpcup, mach_info- > gpcup_mask) ; 
    modify_gpio( S3C2410_GPCCON, mach_info- > gpccon, mach_info- > gpccon_mask) ; 
    modify_gpio( S3C2410_GPDUP, mach_info- > gpdup, mach_info- > gpdup_mask) ; 
    modify_gpio( S3C2410_GPDCON, mach_info- > gpdcon, mach_info- > gpdcon_mask) ; 

    /*恢复被屏 蔽的中断*/ 
    local_irq_restore( flags) ; 

    writel( 0x00, tpal) ; /*临时调色板寄存器使能禁止*/ 
    writel( mach_info- > lpcsel, lpcsel) ; /*在上一篇中讲到过,它是三星TFT屏的一个寄存器,这里可以不管*/ 

    return 0; 
} 

/*该函数实现修改GPIO端口的值,注意第三个参数mask的作用是将要设置的 寄存器值先清零*/ 
static inline void modify_gpio( void __iomem * reg, unsigned long set , unsigned long mask) 
{ 
    unsigned long tmp; 

    tmp = readl( reg) & ~ mask; 
    writel( tmp | set , reg) ; 
} 

/*检查fb_info中的可变参数*/ 
static int my2440fb_check_var( struct fb_info * fbinfo) 
{ 
    unsigned i; 

    /*从lcd_fb_probe探测函数设置的平台数据中再获得LCD相关信息的 数据*/ 
    struct fb_var_screeninfo * var = & fbinfo- > var; /*fb_info中的可变参 数*/ 
    struct my2440fb_var    * fbvar = fbinfo- > par; /*在lcd_fb_probe探测函数中设置的私有结构体数据*/ 
    struct s3c2410fb_mach_info * mach_info = fbvar- > dev- > platform_data; /*LCD的配置结构体数据,这个配置结构体的赋值在上一篇章的"3. 帧缓冲设备作为平台设备"中*/ 

    struct s3c2410fb_display * display = NULL ; 
    struct s3c2410fb_display * default_display = mach_info- > displays + mach_info- >default_display; 
    int type = default_display- > type; /*LCD的类型,看上一篇章 的"3. 帧缓冲设备作为平台设备"中的type赋值是TFT类型*/ 

    /*验证X/Y解析度*/ 
    if ( var- > yres = = default_display- > yres & & 
        var- > xres = = default_display- > xres & & 
        var- > bits_per_pixel = = default_display- > bpp) 
    { 
        display = default_display; 
    } 
    else 
    { 
        for ( i = 0; i < mach_info- > num_displays; i+ + ) 
        { 
            if ( type = = mach_info- > displays[ i] . type & & 
             var- > yres = = mach_info- > displays[ i] . yres & & 
             var- > xres = = mach_info- > displays[ i] . xres & & 
             var- > bits_per_pixel = = mach_info- > displays[ i] . bpp) 
            { 
                display = mach_info- > displays + i; 
                break ; 
            } 
        } 
    } 

    if ( ! display) 
    { 
        return - EINVAL; 
    } 

    /*配置LCD配置寄存器1中的5-6位(配置成TFT类型)和配置LCD配置寄存器5*/ 
    fbvar- > regs. lcdcon1 = display- > type; 
    fbvar- > regs. lcdcon5 = display- > lcdcon5; 

    /* 设置屏幕的虚拟解析像素和高度宽度 */ 
    var- > xres_virtual = display- > xres; 
    var- > yres_virtual = display- > yres; 
    var- > height = display- > height; 
    var- > width = display- > width; 

    /* 设置时钟像素,行、帧切换值,水平同步、垂直同步长度值 */ 
    var- > pixclock = display- > pixclock; 
    var- > left_margin = display- > left_margin; 
    var- > right_margin = display- > right_margin; 
    var- > upper_margin = display- > upper_margin; 
    var- > lower_margin = display- > lower_margin; 
    var- > vsync_len = display- > vsync_len; 
    var- > hsync_len = display- > hsync_len; 

    /*设置透明 度*/ 
    var- > transp. offset = 0; 
    var- > transp. length = 0; 

     /*根据色位模式(BPP)来设置可变参数中R、G、B的颜色位域。对于这些参数值 的设置请参考CPU数据
    手册中"显示缓冲区与显示点对应关系图",例如在上一篇章中我就画出了8BPP和16BPP时的对应关系图*/ 
    switch ( var- > bits_per_pixel) 
    { 
        case 1: 
        case 2: 
        case 4: 
            var- > red. offset  = 0; 
            var- > red. length  = var- > bits_per_pixel; 
            var- > green       = var- > red; 
            var- > blue        = var- > red; 
            break ; 
        case 8: /* 8 bpp 332 */ 
            if ( display- > type ! = S3C2410_LCDCON1_TFT) 
            { 
                var- > red. length     = 3; 
                var- > red. offset     = 5; 
                var- > green. length   = 3; 
                var- > green. offset   = 2; 
                var- > blue. length    = 2; 
                var- > blue. offset    = 0; 
            } else { 
                var- > red. offset     = 0; 
                var- > red. length     = 8; 
                var- > green          = var- > red; 
                var- > blue           = var- > red; 
            } 
            break ; 
        case 12: /* 12 bpp 444 */ 
            var- > red. length         = 4; 
            var- > red. offset         = 8; 
            var- > green. length       = 4; 
            var- > green. offset       = 4; 
            var- > blue. length        = 4; 
            var- > blue. offset        = 0; 
            break ; 
        case 16: /* 16 bpp */ 
            if ( display- > lcdcon5 & S3C2410_LCDCON5_FRM565) 
            { 
                /* 565 format */ 
                var- > red. offset      = 11; 
                var- > green. offset    = 5; 
                var- > blue. offset     = 0; 
                var- > red. length      = 5; 
                var- > green. length    = 6; 
                var- > blue. length     = 5; 
            } else { 
                /* 5551 format */ 
                var- > red. offset      = 11; 
                var- > green. offset    = 6; 
                var- > blue. offset     = 1; 
                var- > red. length      = 5; 
                var- > green. length    = 5; 
                var- > blue. length     = 5; 
            } 
            break ; 
        case 32: /* 24 bpp 888 and 8 dummy */ 
            var- > red. length        = 8; 
            var- > red. offset        = 16; 
            var- > green. length      = 8; 
            var- > green. offset      = 8; 
            var- > blue. length       = 8; 
            var- > blue. offset       = 0; 
            break ; 
    } 

    return 0; 
} 

/*申请帧缓冲设备fb_info的显示缓冲区空间*/ 
static int __init my2440fb_map_video_memory( struct fb_info * fbinfo) 
{ 
    dma_addr_t map_dma; /*用于保存DMA缓冲区总线地 址*/ 
    struct my2440fb_var    * fbvar = fbinfo- > par; /*获得在lcd_fb_probe探测函数中设置的私有结构体数据*/ 
    unsigned map_size = PAGE_ALIGN( fbinfo- > fix. smem_len) ; /*获得FrameBuffer缓存的大小, PAGE_ALIGN定义在mm.h中*/ 

     /*将分配的一个写合并DMA缓存区设置为 LCD屏幕的虚拟地址(对于DMA请参考DMA相关知识)
    dma_alloc_writecombine定义在arch/arm/mm /dma-mapping.c中*/ 
    fbinfo- > screen_base = dma_alloc_writecombine( fbvar- > dev, map_size, & map_dma,GFP_KERNEL) ; 

    if ( fbinfo- > screen_base) 
    { 
        /*设置这片DMA缓存区的内容为空*/ 
        memset ( fbinfo- > screen_base, 0x00, map_size) ; 

        /*将DMA缓冲区总线地址设成fb_info不可变参数中framebuffer 缓存的开始位置*/ 
        fbinfo- > fix. smem_start = map_dma; 
    } 

    return fbinfo- > screen_base ? 0 : - ENOMEM; 
} 

/*释放帧缓冲 设备fb_info的显示缓冲区空间*/ 
static inline void my2440fb_unmap_video_memory( struct fb_info * fbinfo) 
{ 
    struct my2440fb_var    * fbvar = fbinfo- > par; 
    unsigned map_size = PAGE_ALIGN( fbinfo- > fix. smem_len) ; 

    /*跟申请 DMA的地方想对应*/ 
    dma_free_writecombine( fbvar- ><