驱动_LCD驱动框架

---

---

LCD驱动具体编写：

　　　　　　　　1) 分配一个fb_info结构体　　　　　　　

　　　　　　　　2) 设置fb_info （fix , var , fbops ）

　　　　　　　　3) 设置硬件相关的操作

　　　　　　　　4) 使能LCD,并注册fb_info: register_framebuffer()

---

---

重要函数：

①：fbmem.c

struct fb_info *framebuffer_alloc(size_t size, struct device *dev);  
//功能:　向内核申请一段大小为sizeof(struct fb_info) + size的空间，其中size的大小代表设备的私有数据空间，并用fb_info的par域指向该私有空间。 
//参数： 参数一：空间大小　　　　　　　参数二： dev->dev（父类）
//申请一个fb_info结构体

   void *dma_alloc_writecombine(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp); //分配DMA缓存区给显存

//返回值为:申请到的DMA缓冲区的虚拟地址,若为NULL,表示分配失败,则需要使用dma_free_writecombine()释放内存,避免内存泄漏
//参数如下: 

//*dev:指针,这里填0,表示这个申请的缓冲区里没有内容

//size:分配的地址大小(字节单位)

//*handle:申请到的物理起始地址

//gfp:分配出来的内存参数,标志定义在<linux/gfp.h>,常用标志如下:
    //GFP_ATOMIC    用来从中断处理和进程上下文之外的其他代码中分配内存. 从不睡眠.
    //GFP_KERNEL    内核内存的正常分配. 可能睡眠.
    //GFP_USER      用来为用户空间页来分配内存; 它可能睡眠.

int register_framebuffer(struct fb_info *fb_info);  
//向内核中注册fb_info结构体,若内存不够,注册失败会返回负数

int unregister_framebuffer(struct fb_info *fb_info) ;
//注销内核中fb_info结构体

　　error:
　　　　　　

    ②: xxfb.c 

　　　struct fb_info *framebuffer_alloc(size_t size, struct device *dev); //申请一个fb_info结构体,

　　　int register_framebuffer(struct fb_info *fb_info);//向内核中注册fb_info结构体,若内存不够,注册失败会返回负数

// 分配显存，并告诉fb_info
fb_info->screen_base = dma_alloc_writecombine(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp)  

　　　error：

　　　　　    int  unregister_framebuffer(struct fb_info *fb_info);　　　

　　　　　  struct fb_info *　framebuffer_release(size_t size, struct device *dev);

---

 重要结构体 ：

struct fb_info {                            //  记录缓冲区设备的全部信息
　　... ...
　　struct fb_var_screeninfo var; //可变的参数
　　struct fb_fix_screeninfo fix; //固定的参数
　　... ...
　　struct fb_ops *fbops; //操作函数
　　... ...
　　char __iomem *screen_base;  //显存虚拟起始地址
　　unsigned long   screen_size;   //显存虚拟地址长度

　　void *pseudo_palette;
　　//假的16色调色板,里面存放了16色的数据,可以通过8bpp数据来找到调色板里面的16色颜色索引值,模拟出16色颜色来,节省内存,不需要的话就指向一个不用的数组即可

　　struct device *device;/* This is the parent */　　父设备（父类）

　　... ...
};

struct fb_fix_screeninfo {　　　　//记录控制器不可修改的参数（缓冲区的物理地址和长度）

       char id[16];               //id名字，字符串形式的标识符
       unsigned long smem_start;  //控制器物理起始地址                          
       __u32         smem_len;    //控制器长度,字节为单位
       __u32 type;                //lcd类型,默认值0即可
       __u32 type_aux;            //附加类型,为0，分界
       __u32 visual;              //画面设置,常用参数如下
　　　　// FB_VISUAL_MONO01             0 　　单色,0:白色,1:黑色
　　　　// FB_VISUAL_MONO10             1  　 单色,1:白色,0:黑色
　　　　// FB_VISUAL_TRUECOLOR          2     真彩(TFT:真彩)
　　　　// FB_VISUAL_PSEUDOCOLOR 　　　 3     伪彩
　　　　// FB_VISUAL_DIRECTCOLOR        4     直彩

　　　　__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   */

　　　　char __iomem *screen_base;　　/* "显存“的基地址 */
　　　　unsigned long screen_size;   /* ”显存“的大小 */ 
　　　　void *pseudo_palette;      /* 16位假的调色板 */ 

　　　　__u32 line_length;             /*一行的字节数 ,例:(RGB565)240*320,那么这里就等于240*16/8 */

　　　　/*以下成员都可以不需要*/
　　　　unsigned long mmio_start;      /*内存映射IO的起始地址,用于应用层直接访问寄存器,可以不需要*/                                   
        __u32 mmio_len;                /* 内存映射IO的长度,可以不需要*/
        __u32 accel;                 
        __u16 reserved[3];　　　　　　 /* 保留 */

};

 

 

struct  fb_var_screeninfo  {              //记录控制器可以修改的参数 （分辨率，像素位数）

　　 __u32  xres;              /*可见屏幕一行有多少个像素点（就是分辨率X）*/
     __u32 yres;        /*可见屏幕一列有多少个像素点（就是分辨率Y）*/
    __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,若可见和虚拟的分辨率一样,就直接设为0*/
    __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,比如:RGB565则填入16*/
    __u32 grayscale;        /*非0时，指的是灰度,真彩直接填0即可*/

    struct fb_bitfield red;//fb缓存的R位域, fb_bitfield结构体成员如下:
　　 __u32 offset;          //区域偏移值,比如RGB565中的R,就在第11位
　　 __u32 length;          //区域长度,比如RGB565的R,共有5位
　　 __u32 msb_right;       //msb_right ==0,表示数据左边最大, msb_right!=0,表示数据右边最大


    struct fb_bitfield green;        /*fb缓存的G位域*/
    struct fb_bitfield blue;         /*fb缓存的B位域*/

　　 /*以下参数都可以不填,默认为0*/
    struct fb_bitfield transp; /*透明度,不需要填0即可*/    
 
    __u32 nonstd;              /* != 0表示非标准像素格式*/
    __u32 activate;            /*设为0即可*/
    __u32 height;              /*外设高度(单位mm),一般不需要填*/
    __u32 width;               /*外设宽度(单位mm),一般不需要填*/
    __u32 accel_flags;         /*过时的参数,不需要填*/

    /* 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*/
    __u32l  ower_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*/

}

static struct fb_ops  = {　　　　　　// 底层硬件操作函数的集合


         .owner = THIS_MODULE //被使用时阻止模块被卸载

　　　　  int (*fb_check_var)(struct fb_var_screeninfo *var, struct fb_info *info);   　//检查可变参数并进行设置  

　　　　　int (*fb_set_par)(struct fb_info *info); 　　　　　　　　　 　  //根据设置的值进行更新，使之有效  

　　　　  int (*fb_blank)(int blank, struct fb_info *info);           //显示空白  

         .fb_setcolreg　 //设置调色板fb_info-> pseudo_palette,自己构造该函数,     //设置颜色寄存器  

         .fb_fillrect    //填充矩形,用/drivers/video/ cfbfillrect.c里的函数即可, //矩形填充  

         .fb_copyarea    //复制数据, 用/drivers/video/cfbcopyarea.c里的函数即可  //复制数据  
 
         .fb_imageblit   //绘画图形, 用/drivers/video/imageblit.c里的函数即可    //图形填充  
}; 

---

　时序参数：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ① 控制器输出时序

 　　　

帧参数：

　　　　 VSYNC：垂直同步时钟

　　　　 VSPW  ：垂直同步脉宽　　VBPD：垂直后肩　　LINEVAL：垂直有效　　VFPD：垂直前肩

　　　　 INT_FRSyn ：帧同步中断

　　　 　VDEN ：　　 视频数据使能　　

行参数：

　　　　HSYNC：水平同步时钟　　VCLK ：像素时钟

　　　    HSPW  ：水平同步脉宽　　 HBPD：水平后肩　　HOZVAL：水平有效　　HFPD：水平前肩

　　　　VD ：　　视频数据

　　　　VDEN ：  视频数据使能信号

　　　　LDEN ：   行结束信号

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　② 液晶屏输出时序

　　　　　

---

 

<程序控制>

1.打开设备　　 

　　int fd = open("/dev/fd0"，O_RDWR);

2.获取到lcd屏的信息xres,yres,bpp　 　　

　　应用：　　ioctl(fd,FBIOGET_VSCREENINFO,&var);
---------------------------------------------------------------------------------
　　驱动：　　static long fb_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)

3.映射显存到应用空间

　　char *addr  = mmap(NULL, length,  PROT_READ|PROT_WRITE,  MAP_SHARED, int fd, 0);

　　framebuffer_ptr =(char *)mmap( NULL,//如果此值为NULL,则表示用内核来自动给你分配一块虚拟空间
　　screensize, //空间大小
　　PROT_READ|PROT_WRITE,//权限
　　MAP_SHARED, //是否可以共享
　　framebuffer_fd, //文件描述符
　　0); //从哪个地方开始

4. 得到图片的数据，将数据写入到映射的虚拟地址指向的空间

　　运行程序的格式：./lcd_test   dev/fbx   pic.bmp 

　　/*1.打开一副图片*/
　　pic_fd =open(argv[2],O_RDWR);
　　printf("pic_fd=%d ",pic_fd);

　　/*2.获取图片大小*/
　　len =lseek(pic_fd, 0, SEEK_END);
　　printf("len =%ld ",len);

　　/*3.读取图片数据*/
　　read(pic_fd,buffer,len);

　　/*4.初始化lcd*/
　　fd=init_lcd(argv[1]);

　　//5.buffer存放了bmp图片数据，framebuffer_ptr映射后返回的显存的地址
　　draw_bmp(buffer,(unsigned short *) framebuffer_ptr);

 　  代码示例：https://www.cnblogs.com/panda-w/p/10992943.html

<笔记>

1. 

---

 帧率：每秒生成图片个数（60fps就是每秒钟显卡生成60张画面图片）

 刷新率：显示信号输出刷新的速度。60赫兹（hertz）就是每秒钟显卡向显示器输出60次信号。

假设帧数是刷新率的1/2，那么意思就是显卡每两次向显示器输出的画面是用一幅画面。相反，如果帧数是刷新率的2倍，那么画面每改变两次，其中只有1次是被显卡发送并在显示器上显示的。 所以高于刷新率的帧数都是无效帧数，对画面效果没有任何提升，反而可能导致画面异常。

帧率 =dotclock/((xres+left_margin+right_margin+hsync)*(yres+upper_margin+low_margin+vsync))

而android系统最高帧率为60fps，所以最好保证lcd的帧率也应大于等于60fps。xres和yres已经由硬件固定，因此根据公式调整其他参数，可以调整lcd帧率，使其尽量接近60fps。

https://blog.csdn.net/zqh2007/article/details/46504835

先说明下像素时钟pixclock的概念
pixclock=1/dotclock  其中dotclock是视频硬件在显示器上绘制像素的速率
dotclock=(x向分辨率+左空边+右空边+HSYNC长度)* (y向分辨率+上空边+下空边+YSYNC长度)*整屏的刷新率
其中x向分辨率、左空边、右空边、HSYNC长度、y向分辨率、上空边、下空边和YSYNC长度可以在X35LCD说明文档中查到。
整屏的刷新率计算方法如下：
假如我们通过查X35LCD说明文档，知道fclk=6.34MHZ，那么画一个像素需要的时间就是1/6.34us，如果屏的大小是240*320，那么现实一行需要的时间就是240/6.34us，每条扫描线是240，但是水平回扫和水平同步也需要时间，如果水平回扫和水平同步需要29个像素时钟，因此，画一条扫描线完整的时间就是(240+29) /6.34us。完整的屏有320根线，但是垂直回扫和垂直同步也需要时间，如果垂直回扫和垂直同步需要13个像素时钟，那么画一个完整的屏需要(240+29)*(320+13)/6.34us，所以整屏的刷新率就是6.34/((240+29)*(320+13))MHZ