u-boot显示模块学习

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已于 2025-01-23 09:20:34 修改 · 984 阅读

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#嵌入式硬件

于 2025-01-22 11:30:29 首次发布

1-5由大模型自动学习和输出

U-Boot 项目的代码主要结构和功能:
主要用于:

系统初始化
硬件检测与配置
内核加载与启动
提供调试环境
代码组织清晰,模块化程度高,支持多种硬件平台和功能配置。

整体架构:

arch/: 处理器架构相关代码(ARM、MIPS等)
board/: 各种开发板的板级支持包
cmd/: U-Boot 命令实现
common/: 通用功能代码
drivers/: 各类驱动程序
dts/: 设备树文件
include/: 头文件
net/: 网络相关代码
lib/: 通用库函数
tools/: 开发工具

主要功能模块:

引导加载:
- SPL(Secondary Program Loader): 第一阶段引导加载
- TPL(Tertiary Program Loader): 第二阶段引导加载
- U-Boot 主程序: 最终的引导加载器
设备驱动:
- MMC/SD卡
- USB
- 网络
- 存储设备
- 显示
- GPIO等
编译构建系统:
- Makefile: 主构建文件
- Kconfig: 配置系统
- configs/: 预定义配置
- make.sh: 编译脚本
关键功能:
- 设备树支持:
  - dts/.dt-tpl.dtb.cmd: TPL 阶段设备树
  - dts/.dt-spl.dtb.cmd: SPL 阶段设备树
  - dts/.dt.dtb.cmd: U-Boot 主程序设备树
特定功能:
- Android 启动支持
- PSCI(Power State Coordination Interface)支持
- 安全启动
- 网络启动
- 各类文件系统支持
配置系统:
- .config: 当前配置
- u-boot.cfg: 编译配置
- Kconfig: 配置选项定义

U-Boot中显示模块
初始化和显示功能主要涉及以下几个部分
2.1 驱动层次结构:
drivers/video/ - 显示驱动主目录
├── drm/ - DRM驱动框架
├── rockchip/ - 瑞芯微显示控制器驱动
├── bridge/ - 显示桥接器驱动
└── panel/ - 显示面板驱动
2.2 初始化流程:

// 1. 设备树配置
display {
   
   
    compatible = "rockchip,display-subsystem";
    ports {
   
   
        port@0 {
   
   
            reg = <0>;
            vop_out_hdmi: endpoint {
   
   
                remote-endpoint = <&hdmi_in_vop>;
            };
        };
    };
};

// 2. 驱动初始化
static int rockchip_display_probe(struct udevice *dev)
{
   
   
    // 初始化显示控制器(VOP)
    ret = rockchip_vop_init(display);
    
    // 初始化显示接口(HDMI/eDP/MIPI等)
    ret = rockchip_display_init_hw(display);
    
    // 初始化显示面板
    ret = rockchip_panel_init(panel);
}

2.3 主要组件:

1. VOP(Video Output Processor):
// drivers/video/rockchip/vop.c
struct vop_device {
   
   
    u32 *regs;                  // 寄存器基地址
    struct display_state *state; // 显示状态
    u32 version;                // VOP版本
};

// VOP初始化
static int rockchip_vop_init(struct display_state *state)
{
   
   
    // 配置时钟
    // 初始化寄存器
    // 配置显示时序
    // 配置图层
}

显示接口(如HDMI):

// drivers/video/bridge/rockchip_hdmi.c
static int rockchip_hdmi_init(struct display_state *state)
{
   
   
    // PHY初始化
    // 时序配置  
    // HDCP配置(如果需要)
}

显示操作:

// 帧缓冲操作
void *lcd_base;                     // 帧缓冲基地址
int lcd_line_length;                // 行长度(字节)

// 基本绘图函数
void lcd_putc(int x, int y, char c);    // 显示字符
void lcd_puts(int x, int y, char *s);   // 显示字符串
void lcd_printf(int x, int y, const char *fmt, ...); // 格式化输出

显示配置:

// include/configs/rk3568_common.h
#define CONFIG_VIDEO_ROCKCHIP
#define CONFIG_DISPLAY_ROCKCHIP
#define CONFIG_DRM_ROCKCHIP
#define CONFIG_LCD_BPP                 LCD_BPP_32  // 颜色深度

显示初始化时序:
SPL/TPL阶段:
└── minimal_init()
└── board_init_f()
└── init_sequence_f[]
└── setup_display()

U-Boot阶段:
└── board_init_r()
└── init_sequence_r[]
└── drm_init()
├── vop_probe()
├── bridge_init()
└── panel_init()
1. 关键功能实现:

// 1. 显示初始化
int video_init(void)
{
   
   
    // 初始化显示控制器
    // 配置显示模式
    // 分配帧缓冲
    // 初始化显示设备
}

// 2. 控制台输出
void console_init(void)
{
   
   
    // 初始化控制台
    // 注册显示设备
    // 设置输出函数
}

// 3. 图形操作
void lcd_draw_pixel(int x, int y, u32 color)
{
   
   
    // 计算像素位置
    // 写入颜色值
}

// 4. 显示刷新
void lcd_sync(void)
{
   
   
    // 刷新显示缓冲
    // 等待垂直同步
}

2.4 这个显示系统支持:

多种显示接口(HDMI/DP/MIPI等)
多层显示
硬件加速
各种颜色格式
动态分辨率切换
主要用于:

显示启动信息
提供命令行界面
显示启动Logo
支持图形化菜单
整个显示系统架构清晰,层次分明,具有良好的可扩展性和可维护性。
RK3568平台的显示初始化和实现
3.1 RK3568显示硬件架构:
VOP2.0 (Video Output Processor)
├── Video Port 0 (4K)
├── Video Port 1 (4K)
└── Video Port 2 (1080P)

显示接口:
├── HDMI 2.0
├── eDP 1.3
├── MIPI DSI
├── RGB
└── BT.656/1120
3.2 设备树配置:

// arch/arm/dts/rk3568-evb.dts
vop: vop@fe040000 {
   
   
    compatible = "rockchip,rk3568-vop";
    reg = <0x0 0xfe040000 0x0 0x3000>;
    interrupts = <GIC_SPI 148 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
    clocks = <&cru ACLK_VOP>, <&cru DCLK_VOP0>;
    clock-names = "aclk", "dclk";
    status = "okay";
    
    vop_out: port {
   
   
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <0>;
        
        vop_out_hdmi: endpoint@0 {
   
   
            reg = <0>;
            remote-endpoint = <&hdmi_in_vop>;
        };
    };
};

3.3 显示驱动初始化:

// drivers/video/rockchip/rk3568_vop.c
static int rk3568_vop_probe(struct udevice *dev)
{
   
   
    struct rk3568_vop *vop = dev_get_priv(dev);
    
    // 1. 获取寄存器基地址
    vop->regs = dev_read_addr_ptr(dev);
    
    // 2. 使能VOP时钟
    clk_enable(&vop->aclk);
    clk_enable(&vop->dclk);
    
    // 3. 初始化VOP寄存器
    rk3568_vop_init_regs(vop);
    
    // 4. 配置显示时序
    rk3568_vop_config_timing(vop);
    
    return 0;
}

3.4 关键寄存器配置:

// VOP寄存器定义
#define VOP_SYS_CTRL           0x0000
#define VOP_DSP_CTRL0         0x0010
#define VOP_DSP_CTRL1         0x0014
#define VOP_WIN0_CTRL0        0x0100
#define VOP_WIN0_VIR          0x0104

static void rk3568_vop_init_regs(struct rk3568_vop *vop)
{
   
   
    // 配置系统控制寄存器
    writel(0x00ff0000, v