• linux2.6.32在mini2440开发板上移植(6)之W35型LCD驱动移植


    编者注:本移植主要步骤还是按照手册来,里面讲解了一些有用的基础知识。但书册上提供了集中屏幕的方案,我们这里主要就用一种,也就是开发板自带的W35型号。液晶驱动的源程序在src/drivers/video/目录下,主要是s3c2410fb.c这几个文件,详细的讲解可以参照《linux设备驱动开发详解》一书。对于这里的移植,一般是实现为platform形式,所以,对platform_device这个结构体,把我准确一般就可以了。移植期间遇到的一个问题,一直没搞通。移植好后,烧尽板子,发现没正常运行。尝试了整整一下午,也不行。难道把drives/video/下的哪个驱动给改了?differ一下,发现没。match-mini2440.c这个文件有啥不对的?直接把自带的没问题的内核这个文件拷贝过来,发现也还不行。怎么回事?难道改了别的什么地方?用sourceinsight跟踪了下,看了半天,也没发现问题。手册也没说啥别的啊,。。。怎么回事?????是不是配置不对,把人家的编译好的没问题的内核,两个一起make menuconfig 对比下,发现与这个相关的都对应。。。晕了,后来直接把人家的.config放到我这个里面,发现可以用了。那就是配置问题了,后来,我再次打开两个终端,仔仔细细对比这两个配置,改成尽可能和人家一样的,最后还是不行。有哪位仁兄要知道是哪个关键选项没选上的话告诉我下啊,谢谢哈。至少现在能用了,这个先放下。


    1 LCD 驱动基础知识
             Linux-2.6.32.2 内核已经支持S3C2440 的LCD 控制器驱动,但在此我们先介绍一下关于2440 LCD 控制器以及驱动相关的LCD 的一些基础知识。注意:在此我们只讨论TFT LCD,也就是真彩屏。LCD 驱动中最关键的就是时钟频率(Clock frequency)的设置,时钟频率设置不对,LCD的显示就会闪,或者根本没有显示。一般LCD 的Datasheet 上会写有一个推荐的频率,比如mini2440 所用的统宝3.5”LCD,见数据手册第13 页的一个表格:
    可以看到,这里推荐的时钟频率是6.39MHz,近似于6.4MHz,范围,是5M-6.85MHz。S3C2440 之LCD 控制器与此相关的设置为CLKVAL,通过设置它,就可以在LCD 接口的VCLK引脚上产生LCD 所需要的时钟频率,那么CLKVAL 和VCLK 有何种关系呢?在2440 手册(411页)中,有这样一段描述:
    The rate of VCLK signal depends on the CLKVAL field in the LCDCON1 register. Table 15-3 defines the
    relationship of VCLK and CLKVAL. The minimum value of CLKVAL is 0
    接下来,手册中提供了它们的数学关系公式:

    VCLK(Hz) = HCLK/[(CLKVAL+1)x2]
    因此可以得出:
    VCLK = HCLK / ((CLKVAL+1)*2)
    那么HCLK 是多少呢?我们的开发板运行于400Mhz,这个可以在bootloader 的源代
    码头文件中看到,
    可见,FCLK:HCLK:PCLK = 1:4:8,因此得出HCLK=100Mhz,再根据上述公式得出
    CLKVAL 应为:
    CLKVAL=HCLK/(VCLK*2) -1
    CLKVAL = 100000000 / (6400000 * 2) - 1 = 6.8
    选择最接近的整数值7,并把它写入LCDCON1:17-8(注意:我们实际使用的数值是8),
    由此产生的VCLK 频率实测为5.63Mhz 左右,它也是在5-6.85Mhz 之间的数值。

    2 新内核中的pixclock 参数
         在以前较老的Linux 内核中,对于LCD 寄存器的设置都是这样直接填写CLKVAL 的,但Linux-2.6.32.2 内核却不再使用这样简单直观的方式,而是通过一个称为“pixclock”的参进行调节,它的计算变的复杂和难以理解,我们不清楚Linux 内核中关于2440 部分的移植为何改变成这样的方式,这有可能是为了和X86 体系中的设置保持一致的风格,下面我们根据实际的代码进行一些推导和说明,但推导结果和我们的实际设置是并不一致的,会有一些误差。提示:我们实际提供的pixclock 参数并不是按照以下的方式推导计算出的,而是先确定好CLKVAL 的数值,再反复尝试、猜测得到的。在Framebuffer 驱动(linux-2.6.32.2/ drivers/video/s3c2410fb.c)中有这样一个函数:
    clkdiv = DIV_ROUND_UP(s3c2410fb_calc_pixclk(fbi, var->pixclock), 2);这里的clkdiv 就是我们上面提到的CLKVAL,而DIV_ROUND_UP 是一个宏定义,它位于include/linux/kernel.h 文件中:
    #define DIV_ROUND_UP(n,d) (((n) + (d) - 1) / (d))
    这其实是一个数学概念:向上取整。下面是关于“向上取整”的一段说明:
    对于除数为“2”的本算法而言,我们可以简单的理解为“(n/2)+0.5”所对应的整数值,此这里不可能避免的就出现了误差,也就是说n 的数值是有一定范围的,这里的n 就是“s3c2410fb_calc_pixclk(fbi, var->pixclock)”,因此上面的公式可以改写为:
    clkdiv= s3c2410fb_calc_pixclk(fbi, var->pixclock)/2 + 0.5
    而s3c2410fb_calc_pixclk(fbi, var->pixclock) 这个函数在linux-2.6.32.2/
    drivers/video/s3c2410fb.c 中是这样定义的:
    /* s3c2410fb_calc_pixclk()
    *
    * calculate divisor for clk->pixclk
    */
    static unsigned int s3c2410fb_calc_pixclk(struct s3c2410fb_info *fbi,
    unsigned long pixclk)
    {
    unsigned long clk = fbi->clk_rate;
    unsigned long long div;
    /* pixclk is in picoseconds, our clock is in Hz
    *

    * Hz -> picoseconds is / 10^-12
    */
    ;这里计算出本函数的结果
    div = (unsigned long long)clk * pixclk;
    div >>= 12; /* div / 2^12 */
    do_div(div, 625 * 625UL * 625); /* div / 5^12 */
    dprintk("pixclk %ld, divisor is %ld\n", pixclk, (long)div);
    return div;
    }
    因此得出:
    clkdiv=clk*pixclk/(10^12)/2 + 0.5
    根据实际打印结果验证,此处的clk 其实就是HCLK。
    而根据static void s3c2410fb_activate_var(struct fb_info *info)函数中的描述,会得出
    这样一个关系:
    CLKVAL=clkdiv-1
    再结合从2440 芯片手册得到的公式CLKVAL=HCLK/(VCLK*2) -1,因此可以得出大
    致这样的结果(“大致”可以理解为一定的误差范围):
    Pixclk=(HCLK-VLCK)x10^12/HCLK*VCLK
    以我们所用的统宝屏为例:
    HCLK=100Mhz=100,000,000Hz
    VLCK=6.4Mhz=6400,000Hz
    因此计算出:pixclk =146250,单位是ps(picoseconds),这和我们实际设置的数值170000
    是有一定误差的。
    另外, 在Linux 内核文档中, 还有另外一种计算pixclock 的方式, 见
    linux/Documentation/fb/framebuffer.txt,在此我们就不再详细介绍了,感兴趣的可以自己看下,
    或者到网上查下相关资料。
    如果你对这些参数比较“晕”,我们建议你按照我们已经移植验证好的参数进行设置,

    下面是具体的参考步骤。
    3 在内核中添加各种LCD 类型的支持
    打开arch/arm/mach-s3c2440/mach-mini2440.c,先删除之前的LCD 设备平台代码,如
    下:
    /* LCD driver info */
    static struct s3c2410fb_display smdk2440_lcd_cfg __initdata = {
    .lcdcon5 = S3C2410_LCDCON5_FRM565 |

    S3C2410_LCDCON5_INVVLINE |
    S3C2410_LCDCON5_INVVFRAME |
    S3C2410_LCDCON5_PWREN |
    S3C2410_LCDCON5_HWSWP,
    .type = S3C2410_LCDCON1_TFT,
    .width = 240,
    .height = 320,
    .pixclock = 166667, /* HCLK 60 MHz, divisor 10 */
    .xres = 240,
    .yres = 320,
    .bpp = 16,
    .left_margin = 20,
    .right_margin = 8,
    .hsync_len = 4,
    .upper_margin = 8,
    .lower_margin = 7,
    .vsync_len = 4,
    };
    static struct s3c2410fb_mach_info smdk2440_fb_info __initdata = {
    .displays = &smdk2440_lcd_cfg,
    .num_displays = 1,
    .default_display = 0,
    #if 0
    /* currently setup by downloader */
    .gpccon = 0xaa940659,
    .gpccon_mask = 0xffffffff,
    .gpcup = 0x0000ffff,
    .gpcup_mask = 0xffffffff,
    .gpdcon = 0xaa84aaa0,
    .gpdcon_mask = 0xffffffff,
    .gpdup = 0x0000faff,
    .gpdup_mask = 0xffffffff,
    #endif
    .lpcsel = ((0xCE6) & ~7) | 1<<4,

    /* LCD driver info */
    ;NEC 3.5”LCD 的配置和参数设置
    #if defined(CONFIG_FB_S3C2410_N240320)
    #define LCD_WIDTH 240
    #define LCD_HEIGHT 320
    #define LCD_PIXCLOCK 100000
    #define LCD_RIGHT_MARGIN 36
    #define LCD_LEFT_MARGIN 19
    #define LCD_HSYNC_LEN 5
    #define LCD_UPPER_MARGIN 1
    #define LCD_LOWER_MARGIN 5
    #define LCD_VSYNC_LEN 1
    ;夏普8”LCD 的配置和参数设置
    #elif defined(CONFIG_FB_S3C2410_TFT640480)
    #define LCD_WIDTH 640
    #define LCD_HEIGHT 480
    #define LCD_PIXCLOCK 80000
    #define LCD_RIGHT_MARGIN 67
    #define LCD_LEFT_MARGIN 40
    #define LCD_HSYNC_LEN 31
    #define LCD_UPPER_MARGIN 25
    #define LCD_LOWER_MARGIN 5
    #define LCD_VSYNC_LEN 1
    ;统宝3.5”LCD 的配置和参数设置
    #elif defined(CONFIG_FB_S3C2410_T240320)
    #define LCD_WIDTH 240
    #define LCD_HEIGHT 320
    #define LCD_PIXCLOCK 146250//170000

    #define LCD_RIGHT_MARGIN 25
    #define LCD_LEFT_MARGIN 0
    #define LCD_HSYNC_LEN 4
    #define LCD_UPPER_MARGIN 1
    #define LCD_LOWER_MARGIN 4
    #define LCD_VSYNC_LEN 1
    ;群创7”LCD 的配置和参数设置
    #elif defined(CONFIG_FB_S3C2410_TFT800480)
    #define LCD_WIDTH 800
    #define LCD_HEIGHT 480
    #define LCD_PIXCLOCK 11463//40000
    #define LCD_RIGHT_MARGIN 67
    #define LCD_LEFT_MARGIN 40
    #define LCD_HSYNC_LEN 31
    #define LCD_UPPER_MARGIN 25
    #define LCD_LOWER_MARGIN 5
    #define LCD_VSYNC_LEN 1
    ;LCD2VGA(分辨率为1024x768)模块的配置和参数设置
    #elif defined(CONFIG_FB_S3C2410_VGA1024768)
    #define LCD_WIDTH 1024
    #define LCD_HEIGHT 768
    #define LCD_PIXCLOCK 80000
    #define LCD_RIGHT_MARGIN 15
    #define LCD_LEFT_MARGIN 199
    #define LCD_HSYNC_LEN 15
    #define LCD_UPPER_MARGIN 1
    #define LCD_LOWER_MARGIN 1
    #define LCD_VSYNC_LEN 1
    #define LCD_CON5 (S3C2410_LCDCON5_FRM565 | S3C2410_LCDCON5_HWSWP)
    #endif

    #if defined (LCD_WIDTH)
    static struct s3c2410fb_display mini2440_lcd_cfg __initdata = {
    #if !defined (LCD_CON5)
    .lcdcon5 = S3C2410_LCDCON5_FRM565 |
    S3C2410_LCDCON5_INVVLINE |
    S3C2410_LCDCON5_INVVFRAME |
    S3C2410_LCDCON5_PWREN |
    S3C2410_LCDCON5_HWSWP,
    #else
    .lcdcon5 = LCD_CON5,
    #endif
    .type = S3C2410_LCDCON1_TFT,
    .width = LCD_WIDTH,
    .height = LCD_HEIGHT,
    .pixclock = LCD_PIXCLOCK,
    .xres = LCD_WIDTH,
    .yres = LCD_HEIGHT,
    .bpp = 16,
    .left_margin = LCD_LEFT_MARGIN + 1,
    .right_margin = LCD_RIGHT_MARGIN + 1,
    .hsync_len = LCD_HSYNC_LEN + 1,
    .upper_margin = LCD_UPPER_MARGIN + 1,
    .lower_margin = LCD_LOWER_MARGIN + 1,
    .vsync_len = LCD_VSYNC_LEN + 1,
    };
    static struct s3c2410fb_mach_info mini2440_fb_info __initdata = {
    .displays = &mini2440_lcd_cfg,
    .num_displays = 1,
    .default_display = 0,
    .gpccon = 0xaa955699,
    .gpccon_mask = 0xffc003cc,
    .gpcup = 0x0000ffff,

    .gpcup_mask = 0xffffffff,
    .gpdcon = 0xaa95aaa1,
    .gpdcon_mask = 0xffc0fff0,
    .gpdup = 0x0000faff,
    .gpdup_mask = 0xffffffff,
    .lpcsel = 0xf82,
    };
    #endif

    config FB_S3C2410_DEBUG
    bool "S3C2410 lcd debug messages"
    depends on FB_S3C2410
    help
    Turn on debugging messages. Note that you can set/unset at run time
    through sysfs
    choice
    prompt "LCD select"
    depends on FB_S3C2410
    help
    S3C24x0 LCD size select
    config FB_S3C2410_T240320
    boolean "3.5 inch 240X320 Toppoly LCD"
    depends on FB_S3C2410
    help
    3.5 inch 240X320 Toppoly LCD
    config FB_S3C2410_N240320
    boolean "3.5 inch 240X320 NEC LCD"
    depends on FB_S3C2410
    help
    3.5 inch 240x320 NEC LCD
    config FB_S3C2410_TFT640480

    boolean "8 inch 640X480 L80 LCD"
    depends on FB_S3C2410
    help
    8 inch 640X480 LCD
    config FB_S3C2410_TFT800480
    boolean "7 inch 800x480 TFT LCD"
    depends on FB_S3C2410
    help
    7 inch 800x480 TFT LCD
    config FB_S3C2410_VGA1024768
    boolean "VGA 1024x768"
    depends on FB_S3C2410
    help
    VGA 1024x768
    endchoice
    config BACKLIGHT_MINI2440
    tristate "Backlight support for mini2440 from FriendlyARM"
    depends on MACH_MINI2440 && FB_S3C2410
    help
    backlight driver for MINI2440 from FriendlyARM
    config FB_SM501
    tristate "Silicon Motion SM501 framebuffer support"
    depends on FB && MFD_SM501
    select FB_CFB_FILLRECT
    select FB_CFB_COPYAREA
    select FB_CFB_IMAGEBLIT

    这样,我们就完成了LCD 驱动的移植,如果你需要加入其他型号的LCD 驱动,也可以参照上面的方式复制即可,一般小尺寸的pixclock 参数可以参考统宝3.5”的,超过640x480分辨率的参数可以参考8”LCD 的,特别要注意你使用的LCD 的长宽也要修改。
    4 配置内核并下载到开发板,现在,我们在命令行输入:make menuconfig 进入内核配置,依次按下面的子菜单项选
    择:
    按空格或者回车键选择我们需要的LCD 型号,然后退出保存内核配置。
    在命令行执行:
    #make zImage
    将会生成arch/arm/boot/zImage,把它烧写到开发板中,就可以看到一个小企鹅出现在屏幕上了.

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