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帧缓冲(FrameBuffer)设备驱动 :
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 部分的实现)。
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/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*/
struct fb_monspecs monspecs; /*LCD显示器标准*/
struct work_struct queue ; /*帧缓冲事件队列*/
struct fb_pixmap pixmap; /*图像硬件mapper*/
struct fb_pixmap sprite; /*光标硬件mapper*/
struct fb_cmap cmap; /*当前的颜色表*/
struct fb_videomode * mode; /*当前的显示模式*/
# ifdef CONFIG_FB_BACKLIGHT
struct 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_IO
struct delayed_work deferred_work;
struct fb_deferred_io * fbdefio;
# endif
struct 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_TILEBLITTING
struct fb_tile_ops * tileops; /*图块Blitting*/
# endif
char __iomem * screen_base; /*虚拟基地址*/
unsigned long screen_size; /*LCD IO映射的虚拟内存大小*/
void * pseudo_palette; /*伪16色颜色表*/
# define FBINFO_STATE_RUNNING 0
# define FBINFO_STATE_SUSPENDED 1
u32 state; /*LCD的挂起或恢复状态*/
void * fbcon_par;
void * par;
} ;
其中,比较重要的成员有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控制器的参数,比如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; /*可见屏幕一行有多少个像素点*/
__u32 yres; /*可见屏幕一列有多少个像素点*/
__u32 xres_virtual; /*虚拟屏幕一行有多少个像素点*/
__u32 yres_virtual; /*虚拟屏幕一列有多少个像素点*/
__u32 xoffset; /*虚拟到可见屏幕之间的行偏移*/
__u32 yoffset; /*虚拟到可见屏幕之间的列偏移*/
__u32 bits_per_pixel; /*每个像素的位数即BPP*/
__u32 grayscale; /*非0时,指的是灰度*/
struct fb_bitfield red; /*fb缓存的R位域*/
struct fb_bitfield green; /*fb缓存的G位域*/
struct fb_bitfield blue; /*fb缓存的B位域*/
struct fb_bitfield transp; /*透明度*/
__u32 nonstd; /* != 0 非标准像素格式*/
__u32 activate;
__u32 height; /*高度*/
__u32 width; /*宽度*/
__u32 accel_flags;
/*定时:除了pixclock本身外,其他的都以像素时钟为单位*/
__u32 pixclock; /*像素时钟(皮秒)*/
__u32 left_margin; /*行切换,从同步到绘图之间的延迟*/
__u32 right_margin; /*行切换,从绘图到同步之间的延迟*/
__u32 upper_margin; /*帧切换,从同步到绘图之间的延迟*/
__u32 lower_margin; /*帧切换,从绘图到同步之间的延迟*/
__u32 hsync_len; /*水平同步的长度*/
__u32 vsync_len; /*垂直同步的长度*/
__u32 sync;
__u32 vmode;
__u32 rotate ;
__u32 reserved[ 5] ; /*保留*/
} ;
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,比如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] ; /*字符串形式的标示符 */
unsigned long smem_start; /*fb缓存的开始位置 */
__u32 smem_len; /*fb缓存的长度 */
__u32 type; /*看FB_TYPE_* */
__u32 type_aux; /*分界*/
__u32 visual; /*看FB_VISUAL_* */
__u16 xpanstep; /*如果没有硬件panning就赋值为0 */
__u16 ypanstep; /*如果没有硬件panning就赋值为0 */
__u16 ywrapstep; /*如果没有硬件ywrap就赋值为0 */
__u32 line_length; /*一行的字节数 */
unsigned long mmio_start; /*内存映射IO的开始位置*/
__u32 mmio_len; /*内存映射IO的长度*/
__u32 accel;
__u16 reserved[ 3] ; /*保留*/
} ;
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:(这里只列出了常用的操作)
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3. 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:
/* LCD Controller */
//LCD控制器的资源信息
static struct resource s3c_lcd_resource[ ] = {
[ 0] = {
. start = S3C24XX_PA_LCD , //控制器IO端口开始地址jjj
. end = S3C24XX_PA_LCD + S3C24XX_SZ_LCD - 1 , //控制器IO端口结束地址
. flags = IORESOURCE_MEM , //标识为LCD控制器IO端口,在驱动中引用这个就表示引用IO端口
} ,
[ 1] = {
. start = IRQ_LCD , //LCD中断
. end = IRQ_LCD,
. flags = IORESOURCE_IRQ , //标识为LCD中断
}
} ;
static u64 s3c_device_lcd_dmamask = 0xffffffffUL;
struct platform_device s3c_device_lcd = {
. name = "s3c2410-lcd" , //作为平台设备的LCD设备名
. id = - 1,
. num_resources = ARRAY_SIZE( s3c_lcd_resource) , //资源数量
. resource = s3c_lcd_resource , //引用上面定义的资源
. dev = {
. dma_mask = & s3c_device_lcd_dmamask,
. coherent_dma_mask = 0xffffffffUL
}
} ;
EXPORT_SYMBOL( s3c_device_lcd) ; //导出定义的LCD平台设备,好在mach-smdk2440.c的smdk2440_devices[]中添加到平台设备列表中
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_info结构体,该结构体主要是记录LCD的硬件参数信息(比如该结构体的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。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:
*/ .lcdcon5 = S3C2410_LCDCON5_FRM565 |
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从上面的代码来看,要使LCD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 s3c2410fb_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_fb_set_platdata( & smdk2440_fb_info) ;
s3c_i2c0_set_platdata( NULL ) ;
platform_add_devices( smdk2440_devices, ARRAY_SIZE( smdk2440_devices) ) ;
smdk_machine_init( ) ; // 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_lcd. dev. platform_data = npd;
} else {
printk( KERN_ERR "no memory for LCD platform data/n" ) ;
}
}
最后:当编译好内核烧到目标板上时,屏闪比较厉害,通过查看屏的datasheet 得知,屏的时钟频率为33MHz,通过工式计算出clkdiv 值为0,最接近lcd 的时钟频率。文件是:drivers/video/s3c2440fb.c
clkdiv= 2;
if (type == S3C2410_LCDCON1_TFT) {
s3c2410fb_calculate_tft_lcd_regs(info, &fbi->regs);
--clkdiv;
if (clkdiv < 0)
clkdiv = 0;
} else {
s3c2410fb_calculate_stn_lcd_regs(info, &fbi->regs);
if (clkdiv < 2)
clkdiv = 2;
}
添加如下代码:clkdiv = 0;
屏不闪了。
这里再讲一个小知识:不知大家有没有留意,在平台设备驱动中,platform_data可以保存各自平台设备实例的数据,但这些数据的类型都是不同的,为什么都可以保存?这就要看看platform_data的定义,定义在/linux/device.h中,void *platform_data是一个void类型的指针,在Linux中void可保存任何指针的数据类型。