第6章LCD驅(qū)動移植6.1認(rèn)識LCD相關(guān)硬件原理6.2LCD參數(shù)設(shè)置6.3內(nèi)核LCD驅(qū)動機(jī)制6.4Linux2.6.32的LCD驅(qū)動源碼分析6.5移植內(nèi)核中的LCD驅(qū)動6.1認(rèn)識LCD相關(guān)硬件原理6.1.1LCD概述6.1.2LCD控制器6.1.3LCD控制器方塊圖6.1.4LCD控制器操作6.1.5LCD控制寄存器6.1.1LCD概述LCD（液晶顯示）模塊可以顯示漢字、字符和圖形，同時還具有低壓、低功耗、體積小、重量輕和超薄等很多優(yōu)點。1．LCD顯示屏的分類2．LCD的常用參數(shù)3．LCD的顯示原理1．LCD顯示屏的分類常見的液晶顯示屏按物理結(jié)構(gòu)可分為4種，即扭曲向列型（TN-LCD）、超扭曲向列型（STN-LCD）、雙層超扭曲向列型（DSTN-LCD）和薄膜晶體管型（TFT-LCD）。在寫驅(qū)動程序時要根據(jù)不同類型對LCD控制器進(jìn)行控制。2．LCD的常用參數(shù)市場上的LCD顯示屏從廠家、型號、規(guī)格等來說不盡相同，了解LCD的主要參數(shù)對進(jìn)行LCD驅(qū)動開發(fā)非常有用，因為寫驅(qū)動程序時就需要對LCD的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。PPI（PixelPerInch）是指每平方英寸所擁有的像素數(shù)目。分辨率：市面上的分辨率標(biāo)準(zhǔn)多種多樣，主要有VGA、SVGA、UXGA和SXGA+。BPP（BitPerPixel），即每個像素使用多少位來表示其顏色。3．LCD的顯示原理一幅圖像被稱為一幀，每幀由多個行排列組成，每行又由多個像素組成，每個像素的色彩使用若干位數(shù)據(jù)來表示。顯示器從屏幕的左上方開始，一行一行地取得每個像素的數(shù)據(jù)并顯示出來，當(dāng)顯示到一行的最右邊時，跳到下一行的最左邊開始顯示下一行；當(dāng)顯示完所有行后，重新跳到左上方開始下一幀的顯示。顯示器沿著“Z”字形的路線進(jìn)行掃描，同時使用幀掃描信號和行掃描信號來同步每一幀和每一行。6.1.2

LCD控制器LCD控制器的功能是產(chǎn)生控制時序和信號，從而驅(qū)動LCD。用戶只需要通過讀寫LCD控制器的一系列寄存器來完成配置。S3C2440的LCD控制器由一個邏輯單元組成，它的作用是把LCD圖像數(shù)據(jù)從一個位于系統(tǒng)內(nèi)存的buffer傳送到一個外部的LCD驅(qū)動器。LCD控制器還支持1BPP、2BPP、4BPP、8BPP的調(diào)色板TFT彩色屏，并且支持64K色（16BPP）和16M色（24BPP）非調(diào)色板真彩顯示。6.1.3

LCD控制器方塊圖LCD控制器的接口時序分為STN和TFT兩種。S3C2440的LCD控制器可以同時支持STN和TFT的LCD顯示屏，根據(jù)實際需要對控制器進(jìn)行不同的設(shè)置可以產(chǎn)生不同的時序。6.1.4LCD控制器操作S3C2440的LCD控制器分STN控制和TFT控制，目前市面上主流的LCD為TFT-LCD。S3C2440的TFTLCD控制器支持1、2、4、8BPP調(diào)色板彩色模式及16BPP、24BPP無調(diào)色板真彩模式。1．24BPP顯示2．16BPP3．8BPP4．256色調(diào)色板1．24BPP顯示24BPP顯示模式使用24位表示一個像素點，每種顏色用8比特位來表示。LCD控制器從內(nèi)存中獲得某個像素的24位顏色值后直接通過VD[23:0]數(shù)據(jù)線發(fā)送給LCD驅(qū)動器。VD23222120191817161514131211109876543210RED76543210

GREEN

76543210

BLUE

765432102．16BPP16BPP模式用16位來表示一個像素點的值。這16位數(shù)據(jù)的格式分為兩種：5:6:5和5:5:5:1，前者使用高5位表示紅色，中間6位表示綠色，低5位表示藍(lán)色；后者用高15位表示紅、綠、藍(lán)3種顏色，每種顏色用5位表示，最低位表示透明度。VD23222120191817161514131211109876543210RED43210NC

NC

NCGREEN

543210

BLUE

43210

3．8BPP8BPP顯示模式使用8位來表示一個像素點，然而對3種基色平均下來，每種基色只能使用不到3位的數(shù)據(jù)來表示，即每種基色最多不過8階，這不能表示更豐富的色彩。4字節(jié)可以表示4個8BPP的像素，字節(jié)與像素的對應(yīng)順序也是可以編程選擇的。4．256色調(diào)色板S3C2440為TFT顯示器提供256色調(diào)色板，調(diào)色板是一塊256×16的內(nèi)存，使用16BPP的格式來表示8BPP模式下各索引值的顏色。INDEX\BitPos1514131211109876543210Address00HR4R3R2R1R0G5G4G3G2G1G0B4B3B2B1B00X4D00040001HR4R3R2R1R0G5G4G3G2G1G0B4B3B2B1B00X4D000404…

FFHR4R3R2R1R0G5G4G3G2G1G0B4B3B2B1B00X4D0007FCNumberofDV232221201915141312111076543

6.1.5

LCD控制寄存器S3C2440提供了LCD控制器，其中有17個控制寄存器，包括LCDCON1～LCDCON5及LCDSADDR1-LCDSADDR3等。1．LCD控制寄存器LCDCON12．LCD控制寄存器LCDCON23．LCD控制寄存器LCDCON34．LCD控制寄存器LCDCON45．LCD控制寄存器LCDCON56．幀內(nèi)存地址寄存器1．LCD控制寄存器LCDCON1LCDCON1用于選擇LCD類型、設(shè)置像素時鐘、使能LCD輸出信號等。功

能位描

述初始狀態(tài)LINECNT（只讀）[27:18]每輸出一個有效行其值減10CLKVAL[17:8]用于設(shè)置VCLK的值STN：VCLK=HCLK/（CLKVAL×2）TFT：VCLK=HCLK/（（CLKVAL+1）×2）0MMODE[7]用于設(shè)置VM信號的反轉(zhuǎn)效率，只用于TFT屏0PNRMODE[6:5]設(shè)置LCD的類型00：4位雙掃描（STN）01：4位單掃描（STN）10：8位單掃描（STN）11：TFT屏0BPPMODE[4:1]選擇BPP模式，對于TFT屏1000：1BPP1001：2BPP1010：4BPP1011：8BPP1100：16BPP1101：24BPP（STN）0ENVID[0]信號輸出使能位0：禁止，1：使能02．LCD控制寄存器LCDCON2用于設(shè)置垂直方向各信號的時間參數(shù)。功

能位描

述初始值VBPD[31:24]VSYNC信號之后，還要經(jīng)過（VBPD+1）個HSYNC信號周期才會出現(xiàn)有效行數(shù)據(jù)0LINEVAL[23:14]LCD的行數(shù)：（LINEVAL+1）行0VFPD[13:6]一幀中的有效數(shù)據(jù)完成后，到下一個VSYNC信號有效前的無效行數(shù)目：（VFPD+1）0VSPW[5:0]表示VSYNC信號的寬度為（VSPW+1）個HSYNC信號周期，這（VSPW+1）行的數(shù)據(jù)無效03．LCD控制寄存器LCDCON3用于設(shè)置水平方向各信號的時間參數(shù)。功

能位描

述初始值HBPD[25:19]HSYNC信號脈沖之后，還要經(jīng)過（HBPD+1）個VCLK信號周期，才出現(xiàn)有效數(shù)據(jù)0HOZVAL[18:8]LCD的水平寬度：（HOZVAL+1）個像素0HFPD[7:0]一行中的有效數(shù)據(jù)完后，到下一個HSYNC信號有效前的無效像素個數(shù)：HFPK+104．LCD控制寄存器LCDCON4對于TFT屏，這個寄存器用來設(shè)置HSYNC信號的脈沖寬度。功

能位描

述初始值MVAL［15:8］STN屏用0HSPW[7:0]表示脈沖寬度為（HSPW+1）個VCLK信號周期0WLH［7:0］STN屏用05．LCD控制寄存器LCDCON5用于設(shè)置各個控制信號的極性，并可從中讀取狀態(tài)信息。功

能位描

述初始值VSTATUS[16:15]只讀，垂直狀態(tài)00：處于VSYNC信號脈沖期間01：處于VSYNC信號結(jié)束到行有效之間10：處于行有效期間11：處于行有效結(jié)束到下一個VSYNC信號之間0HSTATUS[14:13]只讀，描述水平狀態(tài)00：處于HSYNC信號脈沖期間01：處于HSYNC信號結(jié)束到像素有效之間10：處于像素有效期間11：處于像素有效結(jié)束到下一個HSYNC信號之間0BPP24BL[12]設(shè)置TFT屏的顯示模式為24BPP時，一個4字節(jié)中哪3個字節(jié)有效。0：低3字節(jié)有效；1：高3字節(jié)有效0FRM565[11]設(shè)置TFT屏的顯示模式為16BPP時，數(shù)據(jù)的格式0：5:5:5:1；1：5:6:50INVVCLK[10]設(shè)置VCLK信號有效沿的極性0：下降沿讀取數(shù)據(jù)；1：在上升沿讀取數(shù)據(jù)0INVVLINE[9]設(shè)置VLINE/HSYNC脈沖的極性0：正常極性；1：反轉(zhuǎn)的極性05．LCD控制寄存器LCDCON5功

能位描

述初始值INVVFRAME[8]設(shè)置VFRAME/VSYNC脈沖的極性0：正常極性；1：反轉(zhuǎn)的極性0INVD[7]設(shè)置VD數(shù)據(jù)線表示數(shù)據(jù)的極性0：正常極性；1：反轉(zhuǎn)的極性0INVVDEN[6]設(shè)置VDEN信號的極性0：正常極性；1：反轉(zhuǎn)的極性0INVPWREN[5]設(shè)置PWREN信號的極性0：正常極性；1：反轉(zhuǎn)的極性0INVLEND[4]設(shè)置LEND信號的極性0：正常極性；1：反轉(zhuǎn)的極性0PWREN[3]LCD_PWREN信號輸出使能0：禁止；1：使能0ENLEND[2]LEND信號輸出使能0：禁止；1：使能0BSWP[1]字節(jié)交換使能0：禁止；1：使能0HWSWP[0]半字交換使能0：禁止；1：使能06．幀內(nèi)存地址寄存器幀內(nèi)存可以很大，而真正要顯示的區(qū)域稱為視口，它處于幀內(nèi)存之內(nèi)。s3c2440有3個幀內(nèi)存地址寄存器，這3個寄存器用于確定幀內(nèi)存的起始地址，定位視口在幀內(nèi)存的位置。功

能位描

述初始值LCDBANK[29:21]用于保存幀內(nèi)存起始地址的A［30：22］，幀內(nèi)存起始地址必須為4M對齊0LCDBASEU[20:0]對于雙掃描，用于表示上半幀的內(nèi)存起始地址對于單掃描，用于表示幀的內(nèi)存起始地址06．幀內(nèi)存地址寄存器功

能位描

述初始值LCDBASEL[20：0]對于雙掃描，用于保存下半幀的起始地址對于單掃描，用于保存幀的結(jié)束地址其值按如下公式計算：LCDBASEL=CLDBASEU+（PAGEWIDTH+OFFSIZE）*（LINEVAL+1）0功

能位描

述初始值OFFSIZE[21:11]虛擬屏長度表示上一行最后一個數(shù)據(jù)與下一行第一個數(shù)據(jù)間地址差值的一半，即以半字為單位的地址差0PAGEWIDTH[10:0]虛擬屏的寬度，這個值決定視口的寬度，以半字為單位06.2LCD參數(shù)設(shè)置LCD驅(qū)動編寫的主要任務(wù)就是根據(jù)所使用的LCD屏正確地設(shè)置對應(yīng)的LCD寄存器參數(shù)。前面已經(jīng)講述了S3C2440LCD各控制寄存器。1．設(shè)置VFRAME、VLINE2．設(shè)置VCLK3．幀速率1．設(shè)置VFRAME、VLINEVFRAME和VLINE信號可以根據(jù)液晶屏的尺寸和顯示模式來設(shè)置，它們對應(yīng)LCDCON2寄存器的HOZVAL和LINEVAL值，設(shè)置方法如下：HOZVAL=（水平尺寸/VD數(shù)據(jù)位）-1彩色液晶屏：水平尺寸=3×水平像素點數(shù)VD數(shù)據(jù)位=BBP數(shù)（不分單雙掃描）LINVAL=垂直尺寸-1（單掃描）LINVAL=垂直尺寸/2-1（雙掃描）2．設(shè)置VCLKLCD控制器輸出的VCLK是直接由系統(tǒng)總線（AHB）的工作頻率HCLK直接分頻得到的。VCLK=HCLK/（（CLKVAL+1）×

2）3．幀速率幀速率就是VSYNC信號的頻率。幀速率與VSYNC、VBPD、VFPD、LINEVAL、HSYNC、HBPD、HFPD、HOZVAL和CLKVAL的域有關(guān)，它們是LCDCON1/2/3/4。大多數(shù)LCD驅(qū)動器需要它們合適的幀速率。幀速率按如下公式計算：FrameRate=1/[{(VSPW+1)+(VBPD+1)+(LINEVAL+1)+(VFPD+1)}*

{(HSPW+1)+(HBPD+1)+(HFPD+1)+HOZVAL+1}*{2*(CLKVAL+1)/HCLK}]6.3內(nèi)核LCD驅(qū)動機(jī)制6.3.1FrameBuffer概述6.3.2FrameBuffer設(shè)備驅(qū)動的結(jié)構(gòu)6.3.1FrameBuffer概述幀緩沖區(qū)是把顯示設(shè)備抽象成為幀緩沖區(qū)設(shè)備區(qū)。幀緩沖區(qū)允許上層應(yīng)用程序在圖形模式下直接對顯示緩沖區(qū)進(jìn)行讀寫和I/O控制等操作。通過專門的設(shè)備結(jié)點可對相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行訪問。應(yīng)用程序可以將它看成是顯示內(nèi)存的一個引用，將其映射到進(jìn)程地址空間之后，就可以進(jìn)行讀寫操作，而讀寫操作可以反映到具體的LCD設(shè)備上。6.3.2FrameBuffer設(shè)備驅(qū)動的結(jié)構(gòu)FrameBuffer設(shè)備驅(qū)動基于兩個文件，linux/include/linux/fb.h和linux/drivers/video/

fbmem.c。其中，fb.h定義了Framebuffer驅(qū)動所要用到的幾乎所有的結(jié)構(gòu)體，這些結(jié)構(gòu)主要包括structfb_info、structfb_var_screeninfo和structfb_fix_screeninfo。下面分別講述這幾個結(jié)構(gòu)體。1．structfb_infostructfb_info記錄了幀緩沖的全部信息，包括設(shè)置參數(shù)、狀態(tài)、操作函數(shù)指針等。2．fb_var_screeninfostructfb_var_screeninfo記錄了幀緩沖設(shè)備和指定顯示模式的可修改信息。它包括顯示屏幕的分辨率、每個像素的比特數(shù)和一些時序變量。3．fb_fix_screeninfo而fb_fix_screeninfo定義了硬件的不可變屬性，顯示緩沖區(qū)的映射地址也被定義在這里，它表示緩沖區(qū)不應(yīng)該被應(yīng)用程序所改變。4．fbmem.cfbmem.c是Framebuffer設(shè)備驅(qū)動技術(shù)的關(guān)鍵。它為上層應(yīng)用程序提供系統(tǒng)調(diào)用也為下一層的特定硬件驅(qū)動提供編程接口；那些底層硬件驅(qū)動需要用到這里的接口來向系統(tǒng)內(nèi)核注冊它們自己。6.4Linux2.6.32的LCD驅(qū)動源碼分析6.4.1LCD驅(qū)動開發(fā)的主要工作6.4.2s3c2410fb_init()函數(shù)分析6.4.3s3c2410fb_probe()函數(shù)分析 6.4.4s3c2410fb_remove()函數(shù)分析6.4.1LCD驅(qū)動開發(fā)的主要工作LCD驅(qū)動開發(fā)的工作包括兩個方面，分別是初始化函數(shù)的編寫和填充fb_info結(jié)構(gòu)體中的主要成員函數(shù)，下面分別講述。1．編寫初始化函數(shù)初始化函數(shù)首先初始化各個LCD控制器寄存器，通過寫寄存器來設(shè)置顯示的模式和顏色數(shù)，然后在內(nèi)存中分配LCD顯示緩沖區(qū)。最后是初始化一個fb_info結(jié)構(gòu)體，填充其中的成員變量，并調(diào)用register_framebuffer

(&fb_info)，將fb_info注冊入內(nèi)核。2．編寫成員函數(shù)對于嵌入式系統(tǒng)的簡單實現(xiàn)，編寫結(jié)構(gòu)fb_info中函數(shù)指針fb_ops對應(yīng)的成員函數(shù)只需要下列3個函數(shù)就可以了。structfb_ops{...int(*fb_get_fix)(structfb_fix_screeninfo*fix,intcon,structfb_info*info);int(*fb_get_var)(structfb_var_screeninfo*var,intcon,structfb_info*info);int(*fb_set_var)(structfb_var_screeninfo*var,intcon,structfb_info*info);...}6.4.2s3c2410fb_init()函數(shù)分析首先要分析的是s3c2410fb_init()函數(shù)，該函數(shù)內(nèi)容相對簡單，在s3c2410fb_init()函數(shù)體內(nèi)只是包裝了對平臺驅(qū)動注冊函數(shù)platform_driver_register()的調(diào)用，它的參數(shù)是&s3c2410fb_driver。這里是向內(nèi)核注冊一個platform設(shè)備驅(qū)動的意思，該platform設(shè)備是LCD設(shè)備。6.4.3s3c2410fb_probe()函數(shù)分析799staticint__inits3c24xxfb_probe(structplatform_device*pdev,800enums3c_drv_typedrv_type)801{802structs3c2410fb_info*info;803structs3c2410fb_display*display;804structfb_info*fbinfo;805structs3c2410fb_mach_info*mach_info;806structresource*res;807intret;808intirq;809inti;810intsize;811u32lcdcon1;8126.4.3s3c2410fb_probe()函數(shù)分析813mach_info=pdev->dev.platform_data;814if(mach_info==NULL){815dev_err(&pdev->dev,816"noplatformdataforlcd,cannotattach\n");817return-EINVAL;818}8196.4.3s3c2410fb_probe()函數(shù)分析820if(mach_info->default_display>=mach_info->num_displays){821dev_err(&pdev->dev,"defaultis%dbutonly%ddisplays\n",822mach_info->default_display,mach_info->num_displays);823return-EINVAL;824}825826display=mach_info->displays+mach_info->default_display;6.4.3s3c2410fb_probe()函數(shù)分析827828irq=platform_get_irq(pdev,0);829if(irq<0){830dev_err(&pdev->dev,"noirqfordevice\n");831return-ENOENT;832}6.4.3s3c2410fb_probe()函數(shù)分析833834fbinfo=framebuffer_alloc(sizeof(structs3c2410fb_info),&pdev->dev);835if(!fbinfo)836return-ENOMEM;6.4.3s3c2410fb_probe()函數(shù)分析837838platform_set_drvdata(pdev,fbinfo);839840info=fbinfo->par;841info->dev=&pdev->dev;842info->drv_type=drv_type;6.4.3s3c2410fb_probe()函數(shù)分析843844res=platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_MEM,0);845if(res==NULL){846dev_err(&pdev->dev,"failedtogetmemoryregisters\n");847ret=-ENXIO;848gotodealloc_fb;849}850851size=(res->end-res->start)+1;852info->mem=request_mem_region(res->start,size,pdev->name);853if(info->mem==NULL){854dev_err(&pdev->dev,"failedtogetmemoryregion\n");855ret=-ENOENT;856gotodealloc_fb;857}858859info->io=ioremap(res->start,size);860if(info->io==NULL){861dev_err(&pdev->dev,"ioremap()ofregistersfailed\n");862ret=-ENXIO;863gotorelease_mem;864}865866 info->irq_base=info->io+((drv_type==DRV_S3C2412)?S3C2412_LCDINTBASE:S3C2410_LCDINTBASE);6.4.3s3c2410fb_probe()函數(shù)分析867868dprintk("devinit\n");869870strcpy(fbinfo->fix.id,driver_name);871872/*Stopthevideo*/873lcdcon1=readl(info->io+S3C2410_LCDCON1);874writel(lcdcon1&~S3C2410_LCDCON1_ENVID,info->io+S3C2410_ LCDCON1);875876fbinfo->fix.type=FB_TYPE_PACKED_PIXELS;877fbinfo->fix.type_aux=0;878fbinfo->fix.xpanstep=0;879fbinfo->fix.ypanstep=0;880fbinfo->fix.ywrapstep=0;881fbinfo->fix.accel=FB_ACCEL_NONE;882883fbinfo->var.nonstd=0;884fbinfo->var.activate=FB_ACTIVATE_NOW;885fbinfo->var.accel_flags=0;886fbinfo->var.vmode=FB_VMODE_NONINTERLACED;887888fbinfo->fbops=&s3c2410fb_ops;889fbinfo->flags=FBINFO_FLAG_DEFAULT;890fbinfo->pseudo_palette=&info->pseudo_pal;891892for(i=0;i<256;i++)893info->palette_buffer[i]=PALETTE_BUFF_CLEAR;6.4.3s3c2410fb_probe()函數(shù)分析894895ret=request_irq(irq,s3c2410fb_irq,IRQF_DISABLED,pdev-> name,info);896if(ret){897dev_err(&pdev->dev,"cannotgetirq