Erkundung von LCD-Bildschirmtreibern unter Linux für Einsteiger

LCD ist ein häufig verwendetes Peripheriegerät, und Halbleiterhersteller stellen in der Regel vorgefertigte LCD-Schnittstellentreiberprogramme für ihre Chips bereit. Entwickler müssen den LCD-Treiberabschnitt nicht ändern; sie müssen lediglich den Gerätebaum gemäß dem spezifischen verwendeten LCD-Gerät anpassen. Obwohl keine Änderungen am Treiber erforderlich sind, ist es dennoch wichtig, den LCD-Treiberprozess zu verstehen.

1. Framebuffer-Gerät

Im Linux-Betriebssystem interagieren Anwendungen letztendlich mit dem Videospeicher des RGB-LCD, um Zeichen, Bilder und andere Informationen auf dem LCD-Bildschirm anzuzeigen. Die Speicherverwaltung in Linux ist streng, und Videospeicher muss zugewiesen werden. Aufgrund des Vorhandenseins von virtuellem Speicher muss der vom Treiber festgelegte Videospeicher und der von der Anwendung zugängliche Videospeicher demselben physischen Speicher entsprechen. Um dieses Problem zu lösen, wurde der Framebuffer (kurz “fb”) eingeführt. Der Framebuffer stellt einen Speicherbereich dar, der ein Bild eines Frames speichert. Das Schreiben von Daten in diesen Speicher entspricht dem Schreiben von Daten auf den Bildschirm. Im Wesentlichen bildet der Framebuffer jeden Punkt auf dem Bildschirm auf einen linearen Speicherraum ab, wodurch Programme den Wert dieses Speichersegments ändern können, um die Farbe eines bestimmten Punkts auf dem Bildschirm zu ändern.

Der Linux-Kernel abstrahiert alle Framebuffer als fb_info Strukturen. Die fb_info Struktur enthält die vollständigen Attribute und Operationssätze des Framebuffer-Geräts. Daher ist jedes Framebuffer-Gerät mit einem fb_info. verknüpft. Die Struktur ist in der Datei include/linux/fb.h definiert ist.

2. Analyse des LCD-Treibers

Für einen gegebenen Chip bleibt der Treibercode für den eLCDIF-Controller für LCD-Bildschirme mit unterschiedlichen Auflösungen gleich. Als Beispiel betrachten wir den LCD-Treiber für den NXP IMX6ULL-Chip in Linux und skizzieren kurz den Prozess des LCD-Treibers.

• Öffnen des Gerätebaums: Öffnen Sie die Datei imx6ull.dtsi und suchen Sie den Inhalt des lcdif Node, der Konfigurationsdetails für den LCD-Interface-Controller enthält.

lcdif: lcdif@021c8000 {
compatible = “fsl,imx6ul-lcdif”, “fsl,imx28-lcdif”;
reg = ;
interrupts = ;
clocks = ,
,
;
clock-names = “pix”, “axi”, “disp_axi”;
status = “disabled”;
};

• Gerätetreiber-Abgleich: Der compatible Eigenschaftswert wird verwendet, um den Gerätetreiber im Linux-Quellcode abzugleichen. Die mxsfb.c Datei enthält den Platform-Treiber für den MXS-Framebuffer.

static const struct of_device_id mxsfb_dt_ids[] = {
{ .compatible = “fsl,imx23-lcdif”, .data = &mxsfb_devtype[0], },
{ .compatible = “fsl,imx28-lcdif”, .data = &mxsfb_devtype[1], },
{ /* sentinel */ }
};
……
……
static struct platform_driver mxsfb_driver = {
.probe = mxsfb_probe,
.remove = mxsfb_remove,
.shutdown = mxsfb_shutdown,
.id_table = mxsfb_devtype,
.driver = {
.name = DRIVER_NAME,
.of_match_table = mxsfb_dt_ids,
.pm = &mxsfb_pm_ops,
},
};

module_platform_driver(mxsfb_driver);

• Probe-Funktion: Wenn der Treiber mit dem Gerät übereinstimmt, wird die mxsfb_probe Funktion ausgeführt. Diese Funktion initialisiert das Framebuffer-Gerät, weist Ressourcen zu, mappt Speicher und richtet den Interrupt-Handler ein.

static int mxsfb_probe(struct platform_device *pdev) {
const struct of_device_id *of_id = of_match_device(mxsfb_dt_ids, &pdev->dev);
struct resource *res;
struct mxsfb_info *host;
struct fb_info *fb_info;
struct pinctrl *pinctrl;
int irq = platform_get_irq(pdev, 0);
int gpio, ret;
……
res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
if (!res) {
dev_err(&pdev->dev, “Kann Speicher-IO-Ressource nicht abrufen\n”);
return -ENODEV;
}

host = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(struct mxsfb_info), GFP_KERNEL);
if (!host) {
dev_err(&pdev->dev, “Zuweisung der IO-Ressource fehlgeschlagen\n”);
return -ENOMEM;
}

fb_info = framebuffer_alloc(sizeof(struct fb_info), &pdev->dev);
if (!fb_info) {
dev_err(&pdev->dev, “Zuweisung von fbdev fehlgeschlagen\n”);
devm_kfree(&pdev->dev, host);
return -ENOMEM;
}
host->fb_info = fb_info;
fb_info->par = host;

ret = devm_request_irq(&pdev->dev, irq, mxsfb_irq_handler, 0, dev_name(&pdev->dev), host);
if (ret) {
dev_err(&pdev->dev, “request_irq (%d) fehlgeschlagen mit Fehler %d\n”, irq, ret);
ret = -ENODEV;
goto fb_release;
}

host->base = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res);
if (IS_ERR(host->base)) {
dev_err(&pdev->dev, “ioremap fehlgeschlagen\n”);
ret = PTR_ERR(host->base);
goto fb_release;
}
……

fb_info->pseudo_palette = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(u32) * 16, GFP_KERNEL);
if (!fb_info->pseudo_palette) {
ret = -ENOMEM;
goto fb_release;
}

INIT_LIST_HEAD(&fb_info->modelist);
pm_runtime_enable(&host->pdev->dev);

ret = mxsfb_init_fbinfo(host);
if (ret != 0)
goto fb_pm_runtime_disable;

mxsfb_dispdrv_init(pdev, fb_info);

if (!host->dispdrv) {
pinctrl = devm_pinctrl_get_select_default(&pdev->dev);
if (IS_ERR(pinctrl)) {
ret = PTR_ERR(pinctrl);
goto fb_pm_runtime_disable;
}
}

if (!host->enabled) {
writel(0, host->base + LCDC_CTRL);
mxsfb_set_par(fb_info);
mxsfb_enable_controller(fb_info);
pm_runtime_get_sync(&host->pdev->dev);
}

ret = register_framebuffer(fb_info);
if (ret != 0) {
dev_err(&pdev->dev, "Fehler bei der Registrierung des Framebuffers\n");
goto fb_destroy;
}
……
return ret;
}

• Framebuffer-Initialisierung: Der Framebuffer wird initialisiert und der Treiber registriert ihn beim Linux-Kernel.

Die Hauptaufgaben der mxsfb_probe Funktion umfassen die Speicherzuweisung für fb_info, die Speicherzuweisung für pseudo_palette, die Initialisierung des eLCDIF-Controllers und die Registrierung des fb_info beim Linux-Kernel.

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