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嵌入式Linux之我行——S3C2440上LCD驱动(FrameBuffer)实例开发讲解（二）

2019-07-12 15:17发布

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嵌入式Linux之我行，主要讲述和总结了本人在学习嵌入式linux中的每个步骤。一为总结经验，二希望能给想入门嵌入式Linux的朋友提供方便。如有错误之处，谢请指正。 上接：S3C2440上LCD驱动(FrameBuffer)实例开发详解（一） 四、帧缓冲(FrameBuffer)设备驱动实例代码： ①、建立驱动文件：my2440_lcd.c，依就是驱动程序的最基本结构：FrameBuffer驱动的初始化和卸载部分及其他，如下： #include<linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/dma-mapping.h>
#include <linux/fb.h>
#include <linux/clk.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/mm.h> #include<linux/slab.h>
#include <linux/delay.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/div64.h>
#include <mach/regs-lcd.h>
#include <mach/regs-gpio.h>
#include <mach/fb.h>
#include <linux/pm.h>
/*FrameBuffer设备名称*/
static char driver_name[] ="my2440_lcd";

/*定义一个结构体用来维护驱动程序中各函数中用到的变量
  先别看结构体要定义这些成员，到各函数使用的地方就明白了*/
struct my2440fb_var
{
    int lcd_irq_no;          /*保存LCD中断号*/
    struct clk *lcd_clock;    /*保存从平台时钟队列中获取的LCD时钟*/
    struct resource *lcd_mem; /*LCD的IO空间*/
    void __iomem *lcd_base;   /*LCD的IO空间映射到虚拟地址*/
    struct device *dev;

    struct s3c2410fb_hw regs; /*表示5个LCD配置寄存器，s3c2410fb_hw定义在mach-s3c2410/include/mach/fb.h中*/

    /*定义一个数组来充当调 {MOD}板。
    据数据手册描述，TFT屏 {MOD}位模式为8BPP时，调 {MOD}板(颜 {MOD}表)的长度为256，调 {MOD}板起始地址为0x4D000400*/
    u32    palette_buffer[256];      u32 pseudo_pal[16];   
    unsigned int palette_ready; /*标识调 {MOD}板是否准备好了*/
};

/*用做清空调 {MOD}板(颜 {MOD}表)*/
#define PALETTE_BUFF_CLEAR(0x80000000)    

/*LCD平台驱动结构体，平台驱动结构体定义在platform_device.h中，该结构体成员接口函数在第②步中实现*/
static struct platform_driver lcd_fb_driver=
{
    .probe     = lcd_fb_probe,              /*FrameBuffer设备探测*/
    .remove    = __devexit_p(lcd_fb_remove), /*FrameBuffer设备移除*/
    .suspend   = lcd_fb_suspend,            /*FrameBuffer设备挂起*/
    .resume    = lcd_fb_resume,              /*FrameBuffer设备恢复*/
    .driver    =
    {
        /*注意这里的名称一定要和系统中定义平台设备的地方一致，这样才能把平台设备与该平台设备的驱动关联起来*/
        .name ="s3c2410-lcd",
        .owner = THIS_MODULE,
    },
};

static int __init lcd_init(void)
{
    /*在Linux中，帧缓冲设备被看做是平台设备，所以这里注册平台设备*/
    return platform_driver_register(&lcd_fb_driver);
}

static void __exit lcd_exit(void)
{
    /*注销平台设备*/
    platform_driver_unregister(&lcd_fb_driver);
}

module_init(lcd_init);
module_exit(lcd_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Huang Gang");
MODULE_DESCRIPTION("My2440 LCD FrameBuffer Driver");
②、LCD平台设备各接口函数的实现： /*LCD FrameBuffer设备探测的实现，注意这里使用一个__devinit宏，到lcd_fb_remove接口函数实现的地方讲解*/
static int __devinit lcd_fb_probe(struct platform_device*pdev)
{
    int i;
    int ret;
    struct resource *res;  /*用来保存从LCD平台设备中获取的LCD资源*/
    struct fb_info  *fbinfo; /*FrameBuffer驱动所对应的fb_info结构体*/
    struct s3c2410fb_mach_info *mach_info; /*保存从内核中获取的平台设备数据*/
    struct my2440fb_var *fbvar; /*上面定义的驱动程序全局变量结构体*/
    struct s3c2410fb_display *display; /*LCD屏的配置信息结构体，该结构体定义在mach-s3c2410/include/mach/fb.h中*/

    /*获取LCD硬件相关信息数据，在前面讲过内核使用s3c24xx_fb_set_platdata函数将LCD的硬件相关信息保存到
     了LCD平台数据中，所以这里我们就从平台数据中取出来在驱动中使用*/
    mach_info = pdev->dev.platform_data;
    if(mach_info== NULL)
    {
        /*判断获取数据是否成功*/
        dev_err(&pdev->dev,"no platform data for lcd ");
        return -EINVAL;
    }

    /*获得在内核中定义的FrameBuffer平台设备的LCD配置信息结构体数据*/
    display = mach_info->displays+ mach_info->default_display;     /*给fb_info分配空间，大小为my2440fb_var结构的内存，framebuffer_alloc定义在fb.h中在fbsysfs.c中实现*/
    fbinfo = framebuffer_alloc(sizeof(struct my2440fb_var),&pdev->dev);
    if(!fbinfo)
    {
        dev_err(&pdev->dev,"framebuffer alloc of registers failed ");
        ret = -ENOMEM;
        goto err_noirq;
    }
    platform_set_drvdata(pdev, fbinfo);/*重新将LCD平台设备数据设置为fbinfo，好在后面的一些函数中来使用*/

    /*这里的用途其实就是将fb_info的成员par(注意是一个void类型的指针)指向这里的私有变量结构体fbvar，
     目的是到其他接口函数中再取出fb_info的成员par，从而能继续使用这里的私有变量*/
    fbvar = fbinfo->par;
    fbvar->dev= &pdev->dev;

    /*在系统定义的LCD平台设备资源中获取LCD中断号,platform_get_irq定义在platform_device.h中*/
    fbvar->lcd_irq_no= platform_get_irq(pdev, 0);
    if(fbvar->lcd_irq_no< 0)
    {
        /*判断获取中断号是否成功*/
        dev_err(&pdev->dev,"no lcd irq for platform ");
        return -ENOENT;
    }

    /*获取LCD平台设备所使用的IO端口资源，注意这个IORESOURCE_MEM标志和LCD平台设备定义中的一致*/
    res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
    if(res == NULL)
    {
        /*判断获取资源是否成功*/
        dev_err(&pdev->dev,"failed to get memory region resource ");
        return -ENOENT;
    }

    /*申请LCD IO端口所占用的IO空间(注意理解IO空间和内存空间的区别),request_mem_region定义在ioport.h中*/
    fbvar->lcd_mem= request_mem_region(res->start, res->end- res->start+ 1, pdev->name);
    if(fbvar->lcd_mem== NULL)
    {
        /*判断申请IO空间是否成功*/
        dev_err(&pdev->dev,"failed to reserve memory region ");
        return -ENOENT;
    }

    /*将LCD的IO端口占用的这段IO空间映射到内存的虚拟地址，ioremap定义在io.h中
     注意：IO空间要映射后才能使用，以后对虚拟地址的操作就是对IO空间的操作*/
    fbvar->lcd_base= ioremap(res->start, res->end- res->start+ 1);
    if(fbvar->lcd_base== NULL)
    {
        /*判断映射虚拟地址是否成功*/
        dev_err(&pdev->dev,"ioremap() of registers failed ");
        ret = -EINVAL;
        goto err_nomem;
    }

    /*从平台时钟队列中获取LCD的时钟，这里为什么要取得这个时钟，从LCD屏的时序图上看，各种控制信号的延迟
     都跟LCD的时钟有关。系统的一些时钟定义在arch/arm/plat-s3c24xx/s3c2410-clock.c中*/
    fbvar->lcd_clock= clk_get(NULL,"lcd");
    if(!fbvar->lcd_clock)
    {
        /*判断获取时钟是否成功*/
        dev_err(&pdev->dev,"failed to find lcd clock source ");
        ret = -ENOENT;
        goto err_nomap;
    }
    /*时钟获取后要使能后才可以使用，clk_enable定义在arch/arm/plat-s3c/clock.c中*/
    clk_enable(fbvar->lcd_clock);

    /*申请LCD中断服务，上面获取的中断号lcd_fb_irq，使用快速中断方式:IRQF_DISABLED
     中断服务程序为:lcd_fb_irq，将LCD平台设备pdev做参数传递过去了*/
    ret = request_irq(fbvar->lcd_irq_no, lcd_fb_irq, IRQF_DISABLED, pdev->name, fbvar);
    if(ret)
    {
        /*判断申请中断服务是否成功*/
        dev_err(&pdev->dev,"IRQ%d error %d ", fbvar->lcd_irq_no, ret);
        ret = -EBUSY;
        goto err_noclk;
    }
    /*好了，以上是对要使用的资源进行了获取和设置。下面就开始初始化填充fb_info结构体*/

    /*首先初始化fb_info中代表LCD固定参数的结构体fb_fix_screeninfo*/
    /*像素值与显示内存的映射关系有5种，定义在fb.h中。现在采用FB_TYPE_PACKED_PIXELS方式，在该方式下，
    像素值与内存直接对应，比如在显示内存某单元写入一个"1"时，该单元对应的像素值也将是"1"，这使得应用层
    把显示内存映射到用户空间变得非常方便。Linux中当LCD为TFT屏时，显示驱动管理显示内存就是基于这种方式*/
    strcpy(fbinfo->fix.id,driver_name);/*字符串形式的标识符*/
    fbinfo->fix.type= FB_TYPE_PACKED_PIXELS;
    fbinfo->fix.type_aux= 0;/*以下这些根据fb_fix_screeninfo定义中的描述，当没有硬件是都设为0*/
    fbinfo->fix.xpanstep= 0;
    fbinfo->fix.ypanstep= 0;
    fbinfo->fix.ywrapstep= 0;
    fbinfo->fix.accel= FB_ACCEL_NONE;     /*接着，再初始化fb_info中代表LCD可变参数的结构体fb_var_screeninfo*/
    fbinfo->var.nonstd          = 0;
    fbinfo->var.activate        = FB_ACTIVATE_NOW;
    fbinfo->var.accel_flags     = 0;
    fbinfo->var.vmode           = FB_VMODE_NONINTERLACED;
    fbinfo->var.xres            = display->xres;
    fbinfo->var.yres            = display->yres;
    fbinfo->var.bits_per_pixel  = display->bpp;     /*指定对底层硬件操作的函数指针, 因内容较多故其定义在第③步中再讲*/
    fbinfo->fbops               =&my2440fb_ops;     fbinfo->flags              = FBINFO_FLAG_DEFAULT;     fbinfo->pseudo_palette      = &fbvar->pseudo_pal;       /*初始化 {MOD}调 {MOD}板(颜 {MOD}表)为空*/
    for(i= 0; i< 256; i++)
    {
        fbvar->palette_buffer[i]= PALETTE_BUFF_CLEAR;
    }
    for (i = 0; i< mach_info->num_displays; i++)/*fb缓存的长度*/
    {
        /*计算FrameBuffer缓存的最大大小，这里右移3位(即除以8)是因为 {MOD}位模式BPP是以位为单位*/
        unsigned long smem_len= (mach_info->displays[i].xres* mach_info->displays[i].yres* mach_info->displays[i].bpp)>> 3;

        if(fbinfo->fix.smem_len< smem_len)
        {
            fbinfo->fix.smem_len= smem_len;
        }
    }

    /*初始化LCD控制器之前要延迟一段时间*/
    msleep(1);

    /*初始化完fb_info后，开始对LCD各寄存器进行初始化，其定义在后面讲到*/
    my2440fb_init_registers(fbinfo);

    /*初始化完寄存器后，开始检查fb_info中的可变参数，其定义在后面讲到*/
    my2440fb_check_var(fbinfo);
    
    /*申请帧缓冲设备fb_info的显示缓冲区空间，其定义在后面讲到*/
    ret = my2440fb_map_video_memory(fbinfo);
    if (ret)
    {
        dev_err(&pdev->dev,"failed to allocate video RAM: %d ", ret);
        ret = -ENOMEM;
        goto err_nofb;
    }

    /*最后，注册这个帧缓冲设备fb_info到系统中, register_framebuffer定义在fb.h中在fbmem.c中实现*/
    ret = register_framebuffer(fbinfo);
    if (ret< 0)
    {
        dev_err(&pdev->dev,"failed to register framebuffer device: %d ", ret);
        goto err_video_nomem;
    }

    /*对设备文件系统的支持(对设备文件系统的理解请参阅：嵌入式Linux之我行——设备文件系统剖析与使用)
     创建frambuffer设备文件，device_create_file定义在linux/device.h中*/
    ret = device_create_file(&pdev->dev,&dev_attr_debug);
    if (ret)
    {
        dev_err(&pdev->dev,"failed to add debug attribute ");
    }

    return 0;

/*以下是上面错误处理的跳转点*/
err_nomem:
    release_resource(fbvar->lcd_mem);
    kfree(fbvar->lcd_mem);

err_nomap:
    iounmap(fbvar->lcd_base);

err_noclk:
    clk_disable(fbvar->lcd_clock);
    clk_put(fbvar->lcd_clock);

err_noirq:
    free_irq(fbvar->lcd_irq_no, fbvar);

err_nofb:
    platform_set_drvdata(pdev,NULL);
    framebuffer_release(fbinfo);

err_video_nomem:
    my2440fb_unmap_video_memory(fbinfo);

    return ret;
}

/*LCD中断服务程序*/
static irqreturn_t lcd_fb_irq(int irq,void *dev_id)
{
    struct my2440fb_var    *fbvar= dev_id;
    void __iomem *lcd_irq_base;
    unsigned long lcdirq;

    /*LCD中断挂起寄存器基地址*/
    lcd_irq_base = fbvar->lcd_base+ S3C2410_LCDINTBASE;

    /*读取LCD中断挂起寄存器的值*/
    lcdirq = readl(lcd_irq_base+ S3C24XX_LCDINTPND);

    /*判断是否为中断挂起状态*/
    if(lcdirq& S3C2410_LCDINT_FRSYNC)
    {
        /*填充调 {MOD}板*/
        if (fbvar->palette_ready)
        {
            my2440fb_write_palette(fbvar);
        }

        /*设置帧已插入中断请求*/
        writel(S3C2410_LCDINT_FRSYNC, lcd_irq_base+ S3C24XX_LCDINTPND);
        writel(S3C2410_LCDINT_FRSYNC, lcd_irq_base+ S3C24XX_LCDSRCPND);
    }

    return IRQ_HANDLED;
}

/*填充调 {MOD}板*/
static void my2440fb_write_palette(struct my2440fb_var*fbvar)
{
    unsigned int i;
    void __iomem *regs= fbvar->lcd_base;

    fbvar->palette_ready= 0;

    for (i = 0; i < 256; i++)
    {
        unsigned long ent= fbvar->palette_buffer[i];

        if (ent== PALETTE_BUFF_CLEAR)
        {
            continue;
        }

        writel(ent, regs+ S3C2410_TFTPAL(i));

        if (readw(regs+ S3C2410_TFTPAL(i))== ent)
        {
            fbvar->palette_buffer[i]= PALETTE_BUFF_CLEAR;
        }
        else
        {
            fbvar->palette_ready= 1;
        }
    }
}

/*LCD各寄存器进行初始化*/
static int my2440fb_init_registers(struct fb_info*fbinfo)
{
    unsigned long flags;
    void __iomem *tpal;
    void __iomem *lpcsel;

    /*从lcd_fb_probe探测函数设置的私有变量结构体中再获得LCD相关信息的数据*/
    struct my2440fb_var    *fbvar= fbinfo->par;
    struct s3c2410fb_mach_info *mach_info = fbvar->dev->platform_data;

    /*获得临时调 {MOD}板寄存器基地址，S3C2410_TPAL宏定义在mach-s3c2410/include/mach/regs-lcd.h中。
    注意对于lpcsel这是一个针对三星TFT屏的一个专用寄存器，如果用的不是三星的TFT屏应该不用管它。*/
    tpal = fbvar->lcd_base+ S3C2410_TPAL;
    lpcsel = fbvar->lcd_base+ S3C2410_LPCSEL;

    /*在修改下面寄存器值之前先屏蔽中断，将中断状态保存到

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