mini2440驅動分析之LCD

mini2440集成了lcd控制器的接口，板子上接的lcd硬件是統寶240*320，TFT型lcd。lcd驅動對應的文件為s3c2410fb.c。要讀懂這個驅動必須了解linux platform子系統的知識。因為這個驅動是以platform驅動的形式注冊到內核。而且還需要frambuffer驅動的知識，因為這個驅動還是frambuffer接口的。lcd驅動在模塊初始化的時候，調用platform注冊函數將自己注冊到內核，利用linux設備模型核心的機制調用platform_bus總線的match函數找到相應的設備，然後由linux設備模型核心調用s3c2410fb.c中的s3c2410fb_probe ，進行硬件相關初始化，並初始化frambuffer結構。然後注冊到frambuffer核心。lcd的功能實現通過frambuffer核心來完成。s3c2410fb.c的功能實現都是配合frambuffer核心的。下面詳細分析lcd驅動的實現。
程序基本結構
1.模塊初始化-->向platform核心注冊自己
2.實現linux設備模型必須的probe函數-->向frambuffer核心注冊自己（最重要）
resume函數-->系統在由掛起恢復的時候調用
suspand-->系統在掛起的時候調用
remove--> 驅動程序注銷自己的時候調用
3.frambuffer驅動模型fb_ops各函數的實現-->實現fb驅動的ioctl命令需要的函數

4.其他函數-->由2.3.中的函數調用，幫助其實現功能。

一. 相關數據結構
1. struct fb_info 結構

1. struct fb_info {
2. int node;
3. int flags;
4. struct mutex lock; /* Lock for open/release/ioctl funcs */
5. struct mutex mm_lock; /* Lock for fb_mmap and smem_* fields */
6. struct fb_var_screeninfo var; /* Current var */
7. struct fb_fix_screeninfo fix; /* Current fix */
8. struct fb_monspecs monspecs; /* Current Monitor specs */
9. struct work_struct queue; /* Framebuffer event queue */
10. struct fb_pixmap pixmap; /* Image hardware mapper */
11. struct fb_pixmap sprite; /* Cursor hardware mapper */
12. struct fb_cmap cmap; /* Current cmap */
13. struct list_head modelist; /* mode list */
14. struct fb_videomode *mode; /* current mode */
16. #ifdef CONFIG_FB_BACKLIGHT
17. /* assigned backlight device */
18. /* set before framebuffer registration,
19. remove after unregister */
20. struct backlight_device *bl_dev;
22. /* Backlight level curve */
23. struct mutex bl_curve_mutex;
24. u8 bl_curve[FB_BACKLIGHT_LEVELS];
25. #endif
26. #ifdef CONFIG_FB_DEFERRED_IO
27. struct delayed_work deferred_work;
28. struct fb_deferred_io *fbdefio;
29. #endif
31. struct fb_ops *fbops;
32. struct device *device; /* This is the parent */
33. struct device *dev; /* This is this fb device */
34. int class_flag; /* private sysfs flags */
35. #ifdef CONFIG_FB_TILEBLITTING
36. struct fb_tile_ops *tileops; /* Tile Blitting */
37. #endif
38. char __iomem *screen_base; /* Virtual address */
39. unsigned long screen_size; /* Amount of ioremapped VRAM or 0 */
40. void *pseudo_palette; /* Fake palette of 16 colors */
41. #define FBINFO_STATE_RUNNING 0
42. #define FBINFO_STATE_SUSPENDED 1
43. u32 state; /* Hardware state i.e suspend */
44. void *fbcon_par; /* fbcon use-only private area */
45. /* From here on everything is device dependent */
46. void *par;
47. /* we need the PCI or similiar aperture base/size not
48. smem_start/size as smem_start may just be an object
49. allocated inside the aperture so may not actually overlap */
50. resource_size_t aperture_base;
51. resource_size_t aperture_size;
52. };

這個結構是frambuffer驅動的基本數據結構，裡面包含了幀緩存設備的所有信息，每一個注冊成frambuffer接口的設備都應該聲明並初始化這樣一個結構。register_framebuffer 函數的參數就是這樣一個結構，fb_info在mini2440lcd驅動中是在s3c24xxfb_probe函數中分配並初始化的。其中struct fb_var_screeninfo結構包含了lcd顯示中可以改變的信息，結構如下：

1. struct fb_var_screeninfo {
2. __u32 xres; /* 視口水平分辨率 */
3. __u32 yres;
4. __u32 xres_virtual; /* 虛擬屏幕水平分辨率 */
5. __u32 yres_virtual;
6. __u32 xoffset; /* 視口與虛擬屏幕水平分辨率偏移 */
7. __u32 yoffset;
10. __u32 bits_per_pixel; /* 像素的位數 */
11. __u32 grayscale; /* 灰度標志，如果為1代表是灰度 */
14. struct fb_bitfield red; /* 如果是真彩色，這個是顏色位，如果不是那麼只有結構的大小重要，其他表示的信息無關緊要 */
15. struct fb_bitfield green;
16. struct fb_bitfield blue;
17. struct fb_bitfield transp; /* 透明度 */
20. __u32 nonstd; /* 非標准顏色表示標志位 */
21. __u32 activate; /* 參照 FB_ACTIVATE_* */
22. __u32 height; /* 在內存地址空間的長度 */
23. __u32 width; /* 在內存地址空間的寬度 */
26. __u32 accel_flags; /* (不用了) 參照 fb_info.flags */
29. /* 時序: 以下所有的值單位都是pixclock, 當然除了pixclock */
30. __u32 pixclock; /* 每秒像素值 */
31. __u32 left_margin; /* 從sync信號到顯示真正的像素的時鐘個數 */
32. __u32 right_margin; /* 從真正顯示像素到sync信號的時鐘個數 */
33. __u32 upper_margin; /* 上面兩個是針對列像素的，這個針對行的 */
34. __u32 lower_margin;
35. __u32 hsync_len; /* 水平sync信號的長度 */
36. __u32 vsync_len; /* 垂直sync信號的長度 */
37. __u32 sync; /* 參照 FB_SYNC_* */
38. __u32 vmode; /* 參照 FB_VMODE_* */
39. __u32 rotate; /* angle we rotate counter clockwise */
40. __u32 reserved[5]; /* 保留 */
41. };

fb_fix_screeninfo包含了lcd顯示中不可改變的信息，結構如下：

1. struct fb_fix_screeninfo {
2. char id[16]; /* 身份表示符，例如 "TT Builtin" */
3. unsigned long smem_start; /* frame buffer內存的開始地址 */
4. /* (物理地址) */
5. __u32 smem_len; /* frame buffer內存地址的長度 */
6. __u32 type; /* 參照 FB_TYPE_* */
7. __u32 type_aux; /* Interleave for interleaved Planes */
8. __u32 visual; /* 參照 FB_VISUAL_* */
9. __u16 xpanstep; /* zero if no hardware panning */
10. __u16 ypanstep; /* zero if no hardware panning */
11. __u16 ywrapstep; /* zero if no hardware ywrap */
12. __u32 line_length; /* 每行的長度，單位字節 */
13. unsigned long mmio_start; /* I/O 內存的開始地址 */
14. /* (物理地址) */
15. __u32 mmio_len; /* I/O內存的長度 */
16. __u32 accel; /* 對驅動程序的標示：是哪個設備*/
17. __u16 reserved[3]; /* 保留 */
18. };

其中倒數第三個成員par是設備自定義數據結構。在mini2440lcd驅動中為s3c2410fb_info，結構如下：

1. struct s3c2410fb_info {
2. struct device *dev;
3. struct clk *clk;
5. struct resource *mem; //io內存物理地址也就是寄存器的地址
6. void __iomem *io; //用ioremap映射的io虛擬地址
7. void __iomem *irq_base; //中斷控制器寄存器對應的虛擬地址
9. enum s3c_drv_type drv_type;
10. struct s3c2410fb_hw regs;
12. unsigned long clk_rate;
13. unsigned int palette_ready;
15. #ifdef CONFIG_CPU_FREQ
16. struct notifier_block freq_transition;
17. #endif
19. /* keep these registers in case we need to re-write palette */
20. u32 palette_buffer[256];
21. u32 pseudo_pal[16];
22. };

這個結構是和硬件相關的，包括寄存器的物理地址，虛擬地址和調色板的一些信息。這個結構也是在s3c24xxfb_probe中分配並初始化。
2. static struct fb_ops 結構
在mini2440lcd驅動中，fb_ops的初始化代碼如下：

1. static struct fb_ops s3c2410fb_ops = {
2. .owner = THIS_MODULE,
3. .fb_check_var = s3c2410fb_check_var,
4. .fb_set_par = s3c2410fb_set_par,
5. .fb_blank = s3c2410fb_blank,
6. .fb_setcolreg = s3c2410fb_setcolreg,
7. .fb_fillrect = cfb_fillrect,
8. .fb_copyarea = cfb_copyarea,
9. .fb_imageblit = cfb_imageblit,
10. };

這些函數是驅動程序必須實現的，他們實現的功能對應frambuffer核心的Ioctl系統調用，當應用程序調用ioctl系統調用的時候，他們會被直接或間接的調用。其中：

s3c2410fb_check_var 和s3c2410fb_set_par會由fb_set_var調用，對應Ioctl的FBIOPUT_VSCREENINFO命令

s3c2410fb_blank ，對應ioctl的FBIOBLANK命令，其他幾個函數也是類似。

3. struct s3c2410fb_mach_info 結構

1. struct s3c2410fb_mach_info {
2. struct s3c2410fb_display *displays; /* attached diplays info */
3. unsigned num_displays; /* number of defined displays */
4. unsigned default_display;
5. /* GPIOs */
6. unsigned long gpcup;
7. unsigned long gpcup_mask;
8. unsigned long gpccon;
9. unsigned long gpccon_mask;
10. unsigned long gpdup;
11. unsigned long gpdup_mask;
12. unsigned long gpdcon;
13. unsigned long gpdcon_mask;
15. /* lpc3600 control register */
16. unsigned long lpcsel;
17. };

這個結構包括一個s3c2410fb_display結構體，其他的域是GPIO寄存器的信息。mini2440lcd驅動中定義並初始化了這樣一個結構體：

1. static struct s3c2410fb_mach_info mini2440_fb_info __initdata = {
2. .displays = &mini2440_lcd_cfg,
3. .num_displays = 1,
4. .default_display = 0,
6. .gpccon = 0xaa955699,
7. .gpccon_mask = 0xffc003cc,
8. .gpcup = 0x0000ffff,
9. .gpcup_mask = 0xffffffff,
11. .gpdcon = 0xaa95aaa1,
12. .gpdcon_mask = 0xffc0fff0,
13. .gpdup = 0x0000faff,
14. .gpdup_mask = 0xffffffff,
16. .lpcsel = 0xf82,
17. };

這裡初始化了結構中的所有成員，s3c2410fb_display結構初始化成mini2440_lcd_cfg，這個結構的初始化是在/arch/arm/mach-s3c2440/mach-mini2440.c這個文件中。這裡設置了s3c2440 lcd控制器對應的GPIO寄存器的初始值，在s3c2410fb_init_registers函數中將這些值寫到相應的寄存器中。
4. s3c2410fb_display 結構

1. struct s3c2410fb_display {
2. /* LCD type */
3. unsigned type;
5. /* Screen size */
6. unsigned short width;
7. unsigned short height;
9. /* Screen info */
10. unsigned short xres;
11. unsigned short yres;
12. unsigned short bpp;
14. unsigned pixclock; /* pixclock in picoseconds */
15. unsigned short left_margin; /* value in pixels (TFT) or HCLKs (STN) */
16. unsigned short right_margin; /* value in pixels (TFT) or HCLKs (STN) */
17. unsigned short hsync_len; /* value in pixels (TFT) or HCLKs (STN) */
18. unsigned short upper_margin; /* value in lines (TFT) or 0 (STN) */
19. unsigned short lower_margin; /* value in lines (TFT) or 0 (STN) */
20. unsigned short vsync_len; /* value in lines (TFT) or 0 (STN) */
22. /* lcd configuration registers */
23. unsigned long lcdcon5;
24. };

這個結構體非常重要，他包括了一個lcd顯示的所有必須的配置信息。程序就是用這個結構體初始化fb_info結構中的fb_var_screeninfo相關成員的。最後這些值都會寫進lcd控制器的相應寄存器中。如上分析，這個結構在mini2440lcd驅動中被初始化成了mini2440_lcd_cfg，他定義在/arch/arm/mach-s3c2440/mach-mini2440.c，如下所示：

1. static struct s3c2410fb_display mini2440_lcd_cfg __initdata = {
3. #if !defined (LCD_CON5)
4. .lcdcon5 = S3C2410_LCDCON5_FRM565 |
5. S3C2410_LCDCON5_INVVLINE |
6. S3C2410_LCDCON5_INVVFRAME |
7. S3C2410_LCDCON5_PWREN |
8. S3C2410_LCDCON5_HWSWP,
9. #else
10. .lcdcon5 = LCD_CON5,
11. #endif
12. .type = S3C2410_LCDCON1_TFT,
13. .width = LCD_WIDTH,
14. .height = LCD_HEIGHT,
15. .pixclock = LCD_PIXCLOCK,
16. .xres = LCD_WIDTH,
17. .yres = LCD_HEIGHT,
18. .bpp = 16,
19. .left_margin = LCD_LEFT_MARGIN + 1,
20. .right_margin = LCD_RIGHT_MARGIN + 1,
21. .hsync_len = LCD_HSYNC_LEN + 1,
22. .upper_margin = LCD_UPPER_MARGIN + 1,
23. .lower_margin = LCD_LOWER_MARGIN + 1,
24. .vsync_len = LCD_VSYNC_LEN + 1,
25. };