分类： 嵌入式
2016-11-23 10:48:43
一、开发环境
二、背景知识
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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)
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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：
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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C和IO端口D控制器部分。原理图中使用了GPC8-15和GPD0-15来用做LCD控制器VD0-VD23的数据端口，又分别使用GPC0、GPC1端口用做LCD控制器的LEND和VCLK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GPC和GPD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。
未完，下接：S3C2440上LCD驱动(FrameBuffer)实例开发详解（二）
