lcd分析 S3C2440 LCD驱动详解.docx

《lcd分析 S3C2440 LCD驱动详解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《lcd分析 S3C2440 LCD驱动详解.docx（10页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、S3C2440 LCD驱动详解分类：Linux 2012-05-09 13:5791人阅读评论(0)收藏举报环境：硬件平台TQ2440东华3.5 inch TFT LCD1 .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控制器那么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

2、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：a： LCD 控制器由 REGBANK、LCDCDMA、TIMEGEN、VIDPRCS 寄存器组成；b： REGBANK由17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；c： LCDCDMA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；d： VIDPRCS接收来自LCDCDMA的数据，将数据转换为合适的数据格式，比方说4/8位单扫，4位双扫显示模式，然后通 过数据

3、端口 VD23:0传送视频数据到LCD驱动器；e： TIMEGEN由可编程的逻辑组成，他生成LCD驱动器需要的控制信号，比方VSYNC、HSYNC、VCLK和LEND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屏)。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

4、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/WTP：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_LPC0E： SEC TFT 0E 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

5、？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

6、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

7、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leftjnargin；HFPD(h

8、orizontal 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局部)LCDC0N1： 17 - 8位 CLKVAL6 - 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

9、、16BPP 等)LCDC0N2： 31 - 24位 VBPD23 - 14位 LINEVAL13 - 6位 VFPD5 - 0位 VSPWLCDC0N3： 25 - 19位 HBPD18 - 8位 HOZVAL7 - 0 位 HFPDLCDC0N4： 7 - 0位 HSPWLCDC0N5：4.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

10、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：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

11、 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局部的实现）。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

12、 /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*/*LCD显示器标准*/ /*帧缓冲事件队列*/ /*图像硬件mapper*/ /*光标硬件mapper*/ /*当前的颜色表*/ /*当前的显示模式*/struct fb monspecs monspecs; struct work_struct queue ; struct fb pix

13、map pixmap; struct fb_pixmap sprite;struct fb_cmap cmap;struct fb_videomode * mode;# ifdef CONFIG_FB_BACKLIGHTstruct 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_IOstruct delayed work deferred work;struc

14、t fb_deferred_io * fbdefio;# endifstruct 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_TILEBLITTINGstruct fb_tile_ops * tileops; /*图块 Bl i iing*endifchar _iomem * screen_base;/*虚拟在地址*/unsigned long screen size; /*LCI) 10 映射的虚拟 内存

15、大小*/void * pseudo_palette;/*伪 16色颜色表*/define FBINFO_STATE_RUNNING 0# define FBINFO_STATE_SUSPENDED 1u32 state;/*LCI)的挂起或恢复状态*/void * fbcon_par;void * par;其中，比拟重要的成员有 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

16、控制器的参数，比方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;像素点*/u32 yres;像素点*/u32 xres virtual;像素点*/_u32 yres_virtual;像素点*/_u32 xoffset;行偏移*/u32 yoffset;列偏移*/u32 bits_per_pixel;u32 grayscale;struct fb_bitfield red;struct fbbitfield green;struct fb bitfield blue;struct fb_bitfield transp;u3

17、2 nonstd;_u32 activate;u32 height;u32 width;u32 accel flags;/*可见屏幕一行有多少个/*可见屏幕一列有多少个/*虚拟屏幕一行有多少个/*虚拟屏幕一列有多少个/*虚拟到可见屏幕之间的/*虚拟到可见屏幕之间的/*每个像素的位数即BPP*/ /*非。时，指的是灰度*/*fb缓存的R位域*/*fb缓存的G位域*/*fb缓存的B位域*/ /*透明度*/* != 0非标准像素格式*/*高度*/*宽度*/*定时：除了 pixclock本身外，其他的都以像素时钟为单位*/_u32 pixclock;u32 left margin; 间的延迟*/_u3

18、2 right margin; 间的延迟*/_u32 upper_margin; 间的延迟*/u32 lower_margin; 间的延迟*/u32 hsync_len;_u32 vsync_len;u32 sync;u32 vmode;u32 rotate ;u32 reservedE 5位*/_u32 pixclock;u32 left margin; 间的延迟*/_u32 right margin; 间的延迟*/_u32 upper_margin; 间的延迟*/u32 lower_margin; 间的延迟*/u32 hsync_len;_u32 vsync_len;u32 sync;u3

19、2 vmode;u32 rotate ;u32 reservedE 5/*像素时钟（皮秒）*/*行切换，从同步到绘图之/*行切换，从绘图到同步之/*帧切换，从同步到绘图之/*帧切换，从绘图到同步之/*水平同步的长度*/*垂直同步的长度*/*保存*/*字符串形式的标示/*fb缓存的开始位置/*fb缓存的长度*/*看 FB TYPE * */*分界*/*看 FB_VISUAL_* */*如果没有硬件/*如果没有硬件/*如果没有硬件ywrap/*一行的字节数*/*内存映射10的开始/*内存映射10的长度/*保存*/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，比方

20、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;符*/unsigned long smemstart;*/_u32 smem_len;u32 type;u32 type_aux;u32 visual;ul6 xpanstep;panning就赋值为0 */ul6 ypanstep;panning就赋值为0 */_ul6 ywrapstep;就赋值为0 */u32 line_length;unsigned long mmio start;位置*/u32 mmio len;*/u32 accel;ul6 reserved

21、3;；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：（手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 re

22、d, 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_f illrect * rect);复制数据void ( * fb copyarea) ( struct fb info * info, const struct fb copyarea * regio

23、n);图形填充void ( * fb_imageblit) ( struct fbinfo * info, const struct fbimage * image);.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：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

24、info 结构体，该结构体 主要是记录LCD的硬件参数信息（比方该结构体的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。structs3c2410fb_hw unsignedlongIcdconl;unsignedlonglcdcon2;unsignedlonglcdcon3;unsignedlonglcdcon4;unsignedlonglcdcon5;）；/* LCD description */ struct s3c2410fb display /* LCD type */

25、 unsigned type;/* Screen size */ unsigned short width; unsigned short height;/* Screen info */ unsigned short xres;unsigned short yres;unsigned short bpp;/* pixclock in picoseconds */* pixclock in picoseconds */unsigned pixclock;unsigned short left_margin;unsigned short right margin;unsigned short h

26、sync_len;unsigned short upper margin;unsigned short lower_margin;/* value in lines/* value in lines(TFT) or 0 (STN) */(TFT) or 0 (STN) */unsignedshort vsync len;/* value in lines(TFT) or 0 (STN) */* valueinpixels(TFT)orHCLKs(STN)*/* valueinpixels(TFT)orHCLKs(STN)*/* valueinpixels(TFT)orHCLKs(STN)*/*

27、 led configuration registers */ unsigned long lcdcon5;)； struct s3c2410fb mach info /* attached diplays info */struct s3c2410fb display displays;/* number of defined displays */* number of defined displays */unsigned num displays;unsigned default_display;/* GPIOs */unsigned long gpeup;unsignedlonggp

28、eup mask;unsignedlonggpccon;unsignedlonggpccon mask;unsignedlonggpdup;unsignedlonggpdup mask;unsignedlonggpdeon;unsignedlonggpdeon mask;/* lpc3600 control register */unsigned long Ipcsel;);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、，这里我使用的LCD是

29、东华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 =.lcdcon5 = S3C2410_LCDC0N5_FRM565 |S3C2410_LCDC0N5_INVVLINE |S3C2410_LCDC0N5_INVVFRAME |S3C2410_LCDC0N5_PWREN |S3C2410_LCDC0N5_HWSWP,.type = S3C2410_LCDC0Nl_TFT , /TFT 类型,width = 320 , /屏幕宽度.height = 240, /屏幕高

30、度pixclock- 100000, /像素时钟xres= 320, /水平可见的有效像素yres= 240, /垂直可见的有效像素bpp - 16, left margin - 33, right_margin - 22, hsync_len - 44,/色位模式/行切换,从同步到绘图之间的延迟 /行切换,从绘图到同步之间的延迟/水平同步的长度uppermargin=9, /帧切换,从同步到绘图之间的延迟 lower_margin = 3, /帧切换,从绘图到同步之间的延迟 vsync_len =15, /垂直同步的长度static struct s3c2410fb_mach_info sm

31、dk2440_fb_info _initdata = .displays=& smdk2440cd_cfg , 应用上而定义的配置信息.numdisplays二 1, defaultdisplay=0,.gpccon=0xaa955699,.gpccon_ma.sk二 0xffc003cc, gpcup二 OxOOOOffff,.gpcup mask=Oxffffffff, gpdcon二 0xaa95aaal,.gpdcon mask=OxffcOfffO,. gpdup二 OxOOOOfaff,.gpdupmask=Oxffffffff, Ipcsel=0xf82,从上面的代码来看，要使L

32、CD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s3c241 Ofb_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_fbsetplatdata( & smdk2440_fb_info);s3c_i2c0_set_platdata( NULL );platform_add_devi

33、ces (smdk2440_dev ices,ARRAY_SIZE( smdk2440_devices);smdk machineinit();/ 函 数 在arch/arm/plat-s3c24xx/common-smdk. c,初始化 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 led. dev. platform data = npd; else printk( KERNERR no memory for LCD platform data/rT );)