【正点原子Linux连载】第五十九章Linux LCD驱动实验--摘自【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.0

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2020-3-14 10:30 上传

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第五十九章Linux LCD驱动实验

       LCD是很常用的一个外设，在裸机篇中我们讲解了如何编写LCD裸机驱动，在Linux下LCD的使用更加广泛，在搭配QT这样的GUI库下可以制作出非常精美的UI界面。本章我们就来学习一下如何在Linux下驱动LCD屏幕。

59.1 Linux下LCD驱动简析59.1.1 Framebuffer设备

       先来回顾一下裸机的时候LCD驱动是怎么编写的，裸机LCD驱动编写流程如下：

       ①、初始化I.MX6U的eLCDIF控制器，重点是LCD屏幕宽(width)、高(height)、hspw、hbp、hfp、vspw、vbp和vfp等信息。

       ②、初始化LCD像素时钟。

       ③、设置RGBLCD显存。

       ④、应用程序直接通过操作显存来操作LCD，实现在LCD上显示字符、图片等信息。

       在Linux中应用程序最终也是通过操作RGB LCD的显存来实现在LCD上显示字符、图片等信息。在裸机中我们可以随意的分配显存，但是在Linux系统中内存的管理很严格，显存是不需要申请的，不是你想用就能用的。而且因为虚拟内存的存在，驱动程序设置的显存和应用程序访问的显存要是同一片物理内存。

为了解决上述问题，Framebuffer诞生了，Framebuffer翻译过来就是帧缓冲，简称fb，因此大家在以后的Linux学习中见到“Framebuffer”或者“fb”的话第一反应应该想到RGBLCD或者显示设备。fb是一种机制，将系统中所有跟显示有关的硬件以及软件集合起来，虚拟出一个fb设备，当我们编写好LCD驱动以后会生成一个名为/dev/fbX(X=0~n)的设备，应用程序通过访问/dev/fbX这个设备就可以访问LCD。NXP官方的Linux内核默认已经开启了LCD驱动，因此我们是可以看到/dev/fb0这样一个设备，如图59.1.1.1所示：

图59.1.1.1 /dev/fb0设备文件

       图59.1.1.1中的/dev/fb0就是LCD对应的设备文件，/dev/fb0是个字符设备，因此肯定有file_operations操作集，fb的file_operations操作集定义在drivers/video/fbdev/core/fbmem.c文件中，如下所示：

示例代码59.1.1.1 fb设备的操作集

1. staticconststruct file_operations fb_fops ={
   
2. .owner    = THIS_MODULE,
   
3. .read     = fb_read,
   
4. .write    = fb_write,
   
5. .unlocked_ioctl = fb_ioctl,
   
6. #ifdefCONFIG_COMPAT
   
7. .compat_ioctl = fb_compat_ioctl,
   
8. #endif
   
9. .mmap     = fb_mmap,
   
10. .open     = fb_open,
    
11. .release  = fb_release,
    
12. #ifdefHAVE_ARCH_FB_UNMAPPED_AREA
    
13. .get_unmapped_area = get_fb_unmapped_area,
    
14. #endif
    
15. #ifdefCONFIG_FB_DEFERRED_IO
    
16. .fsync    =fb_deferred_io_fsync,
    
17. #endif
    
18. .llseek   = default_llseek,
    
19. };

复制代码

    关于fb的详细处理过程就不去深究了，本章我们的重点是驱动起来ALPHA开发板上的LCD。

59.1.2LCD驱动简析

       LCD裸机例程主要分两部分：

       ①、获取LCD的屏幕参数。

       ②、根据屏幕参数信息来初始化eLCDIF接口控制器。

       不同分辨率的LCD屏幕其eLCDIF控制器驱动代码都是一样的，只需要修改好对应的屏幕参数即可。屏幕参数信息属于屏幕设备信息内容，这些肯定是要放到设备树中的，因此我们本章实验的主要工作就是修改设备树，NXP官方的设备树已经添加了LCD设备节点，只是此节点的LCD屏幕信息是针对NXP官方EVK开发板所使用的4.3寸480*272编写的，我们需要将其改为我们所使用的屏幕参数。

       我们简单看一下NXP官方编写的Linux下的LCD驱动，打开imx6ull.dtsi，然后找到lcdif节点内容，如下所示：

示例代码59.1.2.1 imx6ull.dtsi文件中lcdif节点内容

1.   lcdif: lcdif@021c8000 {
   
2.               compatible ="fsl,imx6ul-lcdif","fsl,imx28-lcdif";
   
3.               reg =<0x021c80000x4000>;
   
4.               interrupts =<GIC_SPI 5IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
   
5.               clocks =<&clksIMX6UL_CLK_LCDIF_PIX>,
   
6. <&clks IMX6UL_CLK_LCDIF_APB>,
   
7. <&clks IMX6UL_CLK_DUMMY>;
   
8.               clock-names ="pix","axi","disp_axi";
   
9.               status ="disabled";
   
10. };

复制代码

    示例代码59.1.2.1中的lcdif节点信息是所有使用I.MX6ULL芯片的板子所共有的，并不是完整的lcdif节点信息。像屏幕参数这些需要根据不同的硬件平台去添加，比如imx6ull-alientek-emmc.dts文件中会想lcdif节点添加其他的属性信息。从示例代码59.1.2.1可以看出lcdif节点的compatible属性值为“fsl,imx6ul-lcdif”和“fsl,imx28-lcdi”，因此在Linux源码中搜索这两个字符串即可找到I.MX6ULL的LCD驱动文件，这个文件为drivers/video/fbdev/mxsfb.c，mxsfb.c就是I.MX6ULL的LCD驱动文件，在此文件中找到如下内容：

示例代码59.1.2.2 platform下的LCD驱动

1. staticconststruct of_device_id mxsfb_dt_ids[]={
   
2. {.compatible ="fsl,imx23-lcdif",.data =&mxsfb_devtype[0],},
   
3. {.compatible ="fsl,imx28-lcdif",.data =&mxsfb_devtype[1],},
   
4. {/* sentinel */}
   
5. };
   
6. ......
   
7. staticstruct platform_driver mxsfb_driver ={
   
8. .probe = mxsfb_probe,
   
9. .remove = mxsfb_remove,
   
10. .shutdown = mxsfb_shutdown,
    
11. .id_table = mxsfb_devtype,
    
12. .driver ={
    
13. .name = DRIVER_NAME,
    
14. .of_match_table = mxsfb_dt_ids,
    
15. .pm =&mxsfb_pm_ops,
    
16. },
    
17. };
    
18. 
    
19. module_platform_driver(mxsfb_driver);

复制代码

       从示例代码59.1.2.2可以看出，这是一个标准的platform驱动，当驱动和设备匹配以后mxsfb_probe函数就会执行。在看mxsfb_probe函数之前我们先简单了解一下Linux下Framebuffer驱动的编写流程，Linux内核将所有的Framebuffer抽象为一个叫做fb_info的结构体，fb_info结构体包含了Framebuffer设备的完整属性和操作集合，因此每一个Framebuffer设备都必须有一个fb_info。换言之就是，LCD的驱动就是构建fb_info，并且向系统注册fb_info的过程。fb_info结构体定义在include/linux/fb.h文件里面，内容如下(省略掉条件编译)：

示例代码59.1.2.3 fb_info结构体

1. struct fb_info {
   
2.      atomic_t count;
   
3. int node;
   
4. int flags;
   
5. struct mutex lock;       /* 互斥锁          */
   
6. struct mutex mm_lock;    /* 互斥锁，用于fb_mmap和smem_*域*/
   
7. struct fb_var_screeninfo var;   /* 当前可变参数     */
   
8. struct fb_fix_screeninfo fix;   /* 当前固定参数     */
   
9. struct fb_monspecs monspecs; /* 当前显示器特性   */
   
10. struct work_struct queue;    /* 帧缓冲事件队列   */
    
11. struct fb_pixmap pixmap; /* 图像硬件映射     */
    
12. struct fb_pixmap sprite; /* 光标硬件映射     */
    
13. struct fb_cmap cmap;  /* 当前调色板       */
    
14. struct list_head modelist;   /* 当前模式列表     */
    
15. struct fb_videomode *mode;   /* 当前视频模式     */
    
16. 
    
17. #ifdefCONFIG_FB_BACKLIGHT           /* 如果LCD支持背光的话 */
    
18. /* assignedbacklight device */
    
19. /* set beforeframebuffer registration,
    
20.         remove after unregister */
    
21. struct backlight_device *bl_dev;    /* 背光设备     */
    
22. 
    
23. /* Backlight levelcurve */
    
24. struct mutex bl_curve_mutex;
    
25.      u8 bl_curve[FB_BACKLIGHT_LEVELS];
    
26. #endif
    
27. ......
    
28. struct fb_ops *fbops;    /* 帧缓冲操作函数集  */
    
29. struct device *device;       /* 父设备          */
    
30. struct device *dev;      /* 当前fb设备      */
    
31. int class_flag;       /* 私有sysfs标志   */
    
32. ......
    
33. char __iomem *screen_base;      /* 虚拟内存基地址(屏幕显存)      */
    
34. unsignedlong screen_size;       /* 虚拟内存大小(屏幕显存大小)    */
    
35. void*pseudo_palette;     /* 伪16位调色板           */
    
36. ......
    
37. };

复制代码

    fb_info结构体的成员变量很多，我们重点关注var、fix、fbops、screen_base、screen_size和pseudo_palette。mxsfb_probe函数的主要工作内容为：

①、申请fb_info。

②、初始化fb_info结构体中的各个成员变量。

③、初始化eLCDIF控制器。

④、使用register_framebuffer函数向Linux内核注册初始化好的fb_info。register_framebuffer函数原型如下：

intregister_framebuffer(struct fb_info *fb_info)

函数参数和返回值含义如下：

       fb_info：需要上报的fb_info。

       返回值：0，成功；负值，失败。

       接下来我们简单看一下mxsfb_probe函数，函数内容如下(有缩减)：

示例代码59.1.2.4 mxsfb_probe函数

1. staticint mxsfb_probe(struct platform_device *pdev)
   
2. {
   
3. conststruct of_device_id *of_id =
   
4.             of_match_device(mxsfb_dt_ids,&pdev->dev);
   
5. struct resource *res;
   
6. struct mxsfb_info *host;
   
7. struct fb_info *fb_info;
   
8. struct pinctrl *pinctrl;
   
9. int irq = platform_get_irq(pdev,0);
   
10. int gpio, ret;
    
11. 
    
12. ......
    
13. 
    
14.     res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM,0);
    
15. if(!res){
    
16.         dev_err(&pdev->dev,"Cannot get memory IO resource\n");
    
17. return-ENODEV;
    
18. }
    
19. 
    
20.     host = devm_kzalloc(&pdev->dev,sizeof(struct mxsfb_info),
    
21. GFP_KERNEL);
    
22. if(!host){
    
23.         dev_err(&pdev->dev,"Failed to allocate IO resource\n");
    
24. return-ENOMEM;
    
25. }
    
26. 
    
27.     fb_info = framebuffer_alloc(sizeof(struct fb_info),&pdev->dev);
    
28. if(!fb_info){
    
29.         dev_err(&pdev->dev,"Failed to allocate fbdev\n");
    
30.         devm_kfree(&pdev->dev, host);
    
31. return-ENOMEM;
    
32. }
    
33.     host->fb_info = fb_info;
    
34.     fb_info->par = host;
    
35. 
    
36.     ret = devm_request_irq(&pdev->dev, irq, mxsfb_irq_handler,0,
    
37.               dev_name(&pdev->dev), host);
    
38. if(ret){
    
39.         dev_err(&pdev->dev,"request_irq (%d) failed with
    
40. error %d\n",irq, ret);
    
41.         ret =-ENODEV;
    
42. goto fb_release;
    
43. }
    
44. 
    
45.     host->base =devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res);
    
46. if(IS_ERR(host->base)){
    
47.         dev_err(&pdev->dev,"ioremap failed\n");
    
48.         ret = PTR_ERR(host->base);
    
49. goto fb_release;
    
50. }
    
51. ......
    
52. 
    
53.     fb_info->pseudo_palette = devm_kzalloc(&pdev->dev,sizeof(u32)*
    
54. 16, GFP_KERNEL);
    
55. if(!fb_info->pseudo_palette){
    
56.         ret =-ENOMEM;
    
57. goto fb_release;
    
58. }
    
59. 
    
60.     INIT_LIST_HEAD(&fb_info->modelist);
    
61. 
    
62.     pm_runtime_enable(&host->pdev->dev);
    
63. 
    
64.     ret = mxsfb_init_fbinfo(host);
    
65. if(ret !=0)
    
66. goto fb_pm_runtime_disable;
    
67. 
    
68.     mxsfb_dispdrv_init(pdev, fb_info);
    
69. 
    
70. if(!host->dispdrv){
    
71.         pinctrl = devm_pinctrl_get_select_default(&pdev->dev);
    
72. if(IS_ERR(pinctrl)){
    
73.             ret = PTR_ERR(pinctrl);
    
74. goto fb_pm_runtime_disable;
    
75. }
    
76. }
    
77. 
    
78. if(!host->enabled){
    
79.         writel(0, host->base + LCDC_CTRL);
    
80.         mxsfb_set_par(fb_info);
    
81.         mxsfb_enable_controller(fb_info);
    
82.         pm_runtime_get_sync(&host->pdev->dev);
    
83. }
    
84. 
    
85.     ret = register_framebuffer(fb_info);
    
86. if(ret !=0){
    
87.         dev_err(&pdev->dev,"Failed to register framebuffer\n");
    
88. goto fb_destroy;
    
89. }
    
90. ......
    
91. return ret;
    
92. }

复制代码

    第1374行，host结构体指针变量，表示I.MX6ULL的LCD的主控接口，mxsfb_info结构体是NXP定义的针对I.MX系列SOC的Framebuffer设备结构体。也就是我们前面一直说的设备结构体，此结构体包含了I.MX系列SOC的Framebuffer设备详细信息，比如时钟、eLCDIF控制器寄存器基地址、fb_info等。

       第1395行，从设备树中获取eLCDIF接口控制器的寄存器首地址，设备树中lcdif节点已经设置了eLCDIF寄存器首地址为0X021C8000，因此res=0X021C8000。

       第1401行，给host申请内存，host为mxsfb_info类型结构体指针。

       第1407行，给fb_info申请内存，也就是申请fb_info。

       第1413~1414行，设置host的fb_info成员变量为fb_info，设置fb_info的par成员变量为host。通过这一步就将前面申请的host和fb_info联系在了一起。

       第1416行，申请中断，中断服务函数为mxsfb_irq_handler。

       第1425行，对从设备树中获取到的寄存器首地址(res)进行内存映射，得到虚拟地址，并保存到host的base成员变量。因此通过访问host的base成员即可访问I.MX6ULL的整个eLCDIF寄存器。其实在mxsfb.c中已经定义了eLCDIF各个寄存器相比于基地址的偏移值，如下所示：

示例代码59.1.2.4 eLCDIF各个寄存器偏移值

1. #defineLCDC_CTRL                      0x00
   
2. #defineLCDC_CTRL1                    0x10
   
3. #defineLCDC_V4_CTRL2                  0x20
   
4. #defineLCDC_V3_TRANSFER_COUNT       0x20
   
5. #defineLCDC_V4_TRANSFER_COUNT       0x30
   
6. ......
   
7. #defineLCDC_V4_DEBUG0                0x1d0
   
8. #defineLCDC_V3_DEBUG0                0x1f0

复制代码

       大家可以对比着《I.MX6ULL参考手册》中的eLCDIF章节检查一下示例代码59.1.2.4中的这些寄存器有没有错误。

       继续回到示例代码59.1.2.5中的mxsfb_probe函数，第1462行，给fb_info中的pseudo_palette申请内存。

       第1473行，调用mxsfb_init_fbinfo函数初始化fb_info，重点是fb_info的var、fix、fbops，screen_base和screen_size。其中fbops是Framebuffer设备的操作集，NXP提供的fbops为mxsfb_ops，内容如下：

示例代码59.1.2.5 mxsfb_ops操作集合

1. staticstruct fb_ops mxsfb_ops ={
   
2. .owner = THIS_MODULE,
   
3. .fb_check_var = mxsfb_check_var,
   
4. .fb_set_par = mxsfb_set_par,
   
5. .fb_setcolreg = mxsfb_setcolreg,
   
6. .fb_ioctl = mxsfb_ioctl,
   
7. .fb_blank = mxsfb_blank,
   
8. .fb_pan_display = mxsfb_pan_display,
   
9. .fb_mmap = mxsfb_mmap,
   
10. .fb_fillrect = cfb_fillrect,
    
11. .fb_copyarea = cfb_copyarea,
    
12. .fb_imageblit = cfb_imageblit,
    
13. };

复制代码

    关于mxsfb_ops里面的各个操作函数这里就不去详解的介绍了。mxsfb_init_fbinfo函数通过调用mxsfb_init_fbinfo_dt函数从设备树中获取到LCD的各个参数信息。最后，mxsfb_init_fbinfo函数会调用mxsfb_map_videomem函数申请LCD的帧缓冲内存(也就是显存)。

       第1489~1490行，设置eLCDIF控制器的相应寄存器。

       第1494行，最后调用register_framebuffer函数向Linux内核注册fb_info。

       mxsfb.c文件很大，还有一些其他的重要函数，比如mxsfb_remove、mxsfb_shutdown等，这里我们就简单的介绍了一下mxsfb_probe函数，至于其他的函数大家自行查阅。

59.2 硬件原理图分析

本章实验硬件原理图参考24.2小节即可。

59.3 LCD驱动程序编写

       前面已经说了，6ULL的eLCDIF接口驱动程序NXP已经编写好了，因此LCD驱动部分我们不需要去修改。我们需要做的就是按照所使用的LCD来修改设备树。重点要注意三个地方：

       ①、LCD所使用的IO配置。

       ①、LCD屏幕节点修改，修改相应的属性值，换成我们所使用的LCD屏幕参数。

       ②、LCD背光节点信息修改，要根据实际所使用的背光IO来修改相应的设备节点信息。

       接下来我们依次来看一下上面这两个节点改如何去修改：

       1、LCD屏幕IO配置

       首先要检查一下设备树中LCD所使用的IO配置，这个其实NXP都已经给我们写好了，不需要修改，不过我们还是要看一下。打开imx6ull-alientek-emmc.dts文件，在iomuxc节点中找到如下内容：

示例代码59.3.1 设备树LCD IO配置

1.   pinctrl_lcdif_dat: lcdifdatgrp {
   
2.       fsl,pins =<
   
3.          MX6UL_PAD_LCD_DATA00__LCDIF_DATA00 0x79
   
4.          MX6UL_PAD_LCD_DATA01__LCDIF_DATA01 0x79
   
5.          MX6UL_PAD_LCD_DATA02__LCDIF_DATA02 0x79
   
6.          MX6UL_PAD_LCD_DATA03__LCDIF_DATA03 0x79
   
7.          MX6UL_PAD_LCD_DATA04__LCDIF_DATA04 0x79
   
8.          MX6UL_PAD_LCD_DATA05__LCDIF_DATA05 0x79
   
9.          MX6UL_PAD_LCD_DATA06__LCDIF_DATA06 0x79
   
10.         MX6UL_PAD_LCD_DATA07__LCDIF_DATA07 0x79
    
11.         MX6UL_PAD_LCD_DATA08__LCDIF_DATA08 0x79
    
12.         MX6UL_PAD_LCD_DATA09__LCDIF_DATA09 0x79
    
13.         MX6UL_PAD_LCD_DATA10__LCDIF_DATA10 0x79
    
14.         MX6UL_PAD_LCD_DATA11__LCDIF_DATA11 0x79
    
15.          MX6UL_PAD_LCD_DATA12__LCDIF_DATA12  0x79
    
16.         MX6UL_PAD_LCD_DATA13__LCDIF_DATA13 0x79
    
17.         MX6UL_PAD_LCD_DATA14__LCDIF_DATA14 0x79
    
18.         MX6UL_PAD_LCD_DATA15__LCDIF_DATA15 0x79
    
19.         MX6UL_PAD_LCD_DATA16__LCDIF_DATA16 0x79
    
20.         MX6UL_PAD_LCD_DATA17__LCDIF_DATA17 0x79
    
21.         MX6UL_PAD_LCD_DATA18__LCDIF_DATA18 0x79
    
22.         MX6UL_PAD_LCD_DATA19__LCDIF_DATA19 0x79
    
23.         MX6UL_PAD_LCD_DATA20__LCDIF_DATA20 0x79
    
24.         MX6UL_PAD_LCD_DATA21__LCDIF_DATA21 0x79
    
25.         MX6UL_PAD_LCD_DATA22__LCDIF_DATA22 0x79
    
26.         MX6UL_PAD_LCD_DATA23__LCDIF_DATA23 0x79
    
27. >;
    
28. };
    
29. 
    
30. pinctrl_lcdif_ctrl: lcdifctrlgrp {
    
31.      fsl,pins =<
    
32.          MX6UL_PAD_LCD_CLK__LCDIF_CLK           0x79
    
33.         MX6UL_PAD_LCD_ENABLE__LCDIF_ENABLE  0x79
    
34.          MX6UL_PAD_LCD_HSYNC__LCDIF_HSYNC      0x79
    
35.          MX6UL_PAD_LCD_VSYNC__LCDIF_VSYNC      0x79
    
36. >;
    
37. pinctrl_pwm1: pwm1grp {
    
38.      fsl,pins =<
    
39.          MX6UL_PAD_GPIO1_IO08__PWM1_OUT    0x110b0
    
40. >;
    
41. };

复制代码

    第2~27行，子节点pinctrl_lcdif_dat，为RGB LCD的24根数据线配置项。

       第30~36行，子节点pinctrl_lcdif_ctrl，RGB LCD的4根控制线配置项，包括CLK、ENABLE、VSYNC和HSYNC。

       第37~40行，子节点pinctrl_pwm1，LCD背光PWM引脚配置项。这个引脚要根据实际情况设置，这里我们建议大家在以后的学习或工作中，LCD的背光IO尽量和半导体厂商的官方开发板一致。

       2、LCD屏幕参数节点信息修改

       继续在imx6ull-alientek-emmc.dts文件中找到lcdif节点，节点内容如下所示：

示例代码59.3.2 lcdif节点默认信息

1. &lcdif {
   
2.       pinctrl-names ="default";
   
3.       pinctrl-0=<&pinctrl_lcdif_dat         /* 使用到的IO      */
   
4. &pinctrl_lcdif_ctrl
   
5. &pinctrl_lcdif_reset>;
   
6.       display =<&display0>;
   
7.       status ="okay";
   
8. 
   
9.       display0: display {    /* LCD属性信息 */
   
10.          bits-per-pixel =<16>;  /* 一个像素占用几个bit  */
    
11.          bus-width =<24>;   /* 总线宽度 */
    
12. 
    
13.          display-timings {
    
14.              native-mode =<&timing0>;   /* 时序信息 */
    
15.              timing0: timing0 {
    
16.              clock-frequency =<9200000>;   /* LCD像素时钟，单位Hz */
    
17.              hactive =<480>; /* LCD X轴像素个数 */
    
18.              vactive =<272>; /* LCD Y轴像素个数 */
    
19.              hfront-porch =<8>;  /* LCD hfp参数 */
    
20.              hback-porch =<4>;   /* LCD hbp参数 */
    
21.              hsync-len =<41>; /* LCD hspw参数   */
    
22.              vback-porch =<2>;   /* LCD vbp参数 */
    
23.              vfront-porch =<4>;  /* LCD vfp参数 */
    
24.              vsync-len =<10>; /* LCD vspw参数   */
    
25. 
    
26.              hsync-active =<0>;  /* hsync数据线极性 */
    
27.              vsync-active =<0>;  /* vsync数据线极性 */
    
28.              de-active =<1>; /* de数据线极性 */
    
29.              pixelclk-active =<0>;  /* clk数据线先极性 */
    
30. };
    
31. };
    
32. };
    
33. };

复制代码

    示例代码59.3.2就是向imx6ull.dtsi文件中的lcdif节点追加的内容，我们依次来看一下示例代码59.3.2中的这些属性都是写什么含义。

       第3行，pinctrl-0属性，LCD所使用的IO信息，这里用到了pinctrl_lcdif_dat、pinctrl_lcdif_ctrl和pinctrl_lcdif_reset这三个IO相关的节点，前两个在示例代码59.3.1中已经讲解了。pinctrl_lcdif_reset是LCD复位IO信息节点，正点原子的I.MX6U-ALPHA开发板的LCD没有用到复位IO，因此pinctrl_lcdif_reset可以删除掉。

       第6行，display属性，指定LCD属性信息所在的子节点，这里为display0，下面就是display0子节点内容。

       第9~32行，display0子节点，描述LCD的参数信息，第10行的bits-per-pixel属性用于指明一个像素占用的bit数，默认为16bit。本教程我们将LCD配置为RGB888模式，因此一个像素点占用24bit，bits-per-pixel属性要改为24。第11行的bus-width属性用于设置数据线宽度，因为要配置为RGB888模式，因此bus-width也要设置为24。

       第13~30行，这几行非常重要！因为这几行设置了LCD的时序参数信息，NXP官方的EVK开发板使用了一个4.3寸的480*272屏幕，因此这里默认是按照NXP官方的那个屏幕参数设置的。每一个属性的含义后面的注释已经写的很详细了，大家自己去看就行了，这些时序参数就是我们重点要修改的，需要根据自己所使用的屏幕去修改。

       这里以正点原子的ATK7016(7寸1024*600)屏幕为例，将imx6ull-alientek-emmc.dts文件中的lcdif节点改为如下内容：

示例代码59.3.3 针对ATK7016 LCD修改后的lcdif节点信息

1. &lcdif {
   
2.       pinctrl-names ="default";
   
3.       pinctrl-0=<&pinctrl_lcdif_dat       /* 使用到的IO         */
   
4. &pinctrl_lcdif_ctrl>;
   
5.       display =<&display0>;
   
6.       status ="okay";
   
7. 
   
8.       display0: display {    /* LCD属性信息 */
   
9.           bits-per-pixel =<24>; /* 一个像素占用24bit  */
   
10.          bus-width =<24>;   /* 总线宽度 */
    
11. 
    
12.          display-timings {
    
13.              native-mode =<&timing0>;   /* 时序信息 */
    
14.              timing0: timing0 {
    
15.              clock-frequency =<51200000>; /* LCD像素时钟，单位Hz    */
    
16.              hactive =<1024>;  /* LCD X轴像素个数 */
    
17.              vactive =<600>;       /* LCD Y轴像素个数 */
    
18.              hfront-porch =<160>;  /* LCD hfp参数    */
    
19.              hback-porch =<140>;   /* LCD hbp参数    */
    
20.              hsync-len =<20>;  /* LCD hspw参数   */
    
21.              vback-porch =<20>;    /* LCD vbp参数    */
    
22.              vfront-porch =<12>;   /* LCD vfp参数    */
    
23.              vsync-len =<3>;       /* LCD vspw参数   */
    
24. 
    
25.              hsync-active =<0>;  /* hsync数据线极性 */
    
26.              vsync-active =<0>;  /* vsync数据线极性 */
    
27.              de-active =<1>; /* de数据线极性 */
    
28.              pixelclk-active =<0>;  /* clk数据线先极性 */
    
29. };
    
30. };
    
31. };
    
32. };

复制代码

    第3行，设置LCD屏幕所使用的IO，删除掉原来的pinctrl_lcdif_reset，因为没有用到屏幕复位IO，其他的IO不变。

       第9行，使用RGB888模式，所以一个像素点是24bit。

       第15~23行，ATK7016屏幕时序参数，根据自己所使用的屏幕修改即可。

3、LCD屏幕背光节点信息

正点原子的LCD接口背光控制IO连接到了I.MX6U的GPIO1_IO08引脚上，GPIO1_IO08复用为PWM1_OUT，通过PWM信号来控制LCD屏幕背光的亮度，这个我们已经在第二十九章详细的讲解过了。正点原子I.MX6U-ALPHA开发板的LCD背光引脚和NXP官方EVK开发板的背光引脚一样，因此背光的设备树节点是不需要修改的，但是考虑到其他同学可能使用别的开发板或者屏幕，LCD背光引脚和NXP官方EVK开发板可能不同，因此我们还是来看一下如何在设备树中添加背光节点信息。

       首先是GPIO1_IO08这个IO的配置，在imx6ull-alientek-emmc.dts中找到如下内容：

示例代码59.3.4 GPIO1_IO08引脚配置

1. <blockquote> pinctrl_pwm1: pwm1grp {

复制代码

    pinctrl_pwm1节点就是GPIO1_IO08的配置节点，从第3行可以看出，设置GPIO1_IO08这个IO复用为PWM1_OUT，并且设置电气属性值为0x110b0。

       LCD背光要用到PWM1，因此也要设置PWM1节点，在imx6ull.dtsi文件中找到如下内容：

示例代码59.3.5 imx6ull.dtsi文件中的pwm1节点

1. pwm1: pwm@02080000 {
   
2.      compatible ="fsl,imx6ul-pwm","fsl,imx27-pwm";
   
3.      reg =<0x020800000x4000>;
   
4.      interrupts =<GIC_SPI 83 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
   
5.      clocks =<&clks IMX6UL_CLK_PWM1>,
   
6. <&clks IMX6UL_CLK_PWM1>;
   
7.      clock-names ="ipg","per";
   
8.      #pwm-cells =<2>;
   
9. };

复制代码

       imx6ull.dtsi文件中的pwm1节点信息大家不要修改，如果要修改pwm1节点内容的话请在imx6ull-alientek-emmc.dts文件中修改。在整个Linux源码文件中搜索compatible属性的这两个值即可找到imx6ull的pwm驱动文件，imx6ull的PWM驱动文件为drivers/pwm/pwm-imx.c，这里我们就不详细的去分析这个文件了。继续在imx6ull-alientek-emmc.dts文件中找到向pwm1追加的内容，如下所示：

示例代码59.3.6 向pwm1节点追加的内容

1. &pwm1 {
   
2.      pinctrl-names ="default";
   
3.      pinctrl-0=<&pinctrl_pwm1>;
   
4.      status ="okay";
   
5. };

复制代码

       第3行，设置pwm1所使用的IO为pinctrl_pwm1，也就是示例代码59.3.4所定义的GPIO1_IO08这个IO。

       第4行，将status设置为okay。

       如果背光用的路其他pwm，比如pwm2，那么就需要仿照示例代码59.3.6的内容，向pwm2节点追加相应的内容。pwm和相关的IO已经准备好了，但是Linux系统怎么知道PWM1_OUT就是控制LCD背光的呢？因此我们还需要一个节点来将LCD背光和PWM1_OUT连接起来。这个节点就是backlight，backlight节点描述可以参考Documentation/devicetree/indings/video/backlight/pwm-backlight.txt这个文档，此文档详细讲解了backlight节点该如何去创建，这里大概总结一下：

       ①、节点名称要为“backlight”。

       ②、节点的compatible属性值要为“pwm-backlight”，因此可以通过在Linux内核中搜索“pwm-backlight”来查找PWM背光控制驱动程序，这个驱动程序文件为drivers/video/backlight/pwm_bl.c，感兴趣的可以去看一下这个驱动程序。

       ③、pwms属性用于描述背光所使用的PWM以及PWM频率，比如本章我们要使用的pwm1，pwm频率设置为5KHz(NXP官方推荐设置)。

       ④、brightness-levels属性描述亮度级别，范围为0~255，0表示PWM占空比为0%，也就是亮度最低，255表示100%占空比，也就是亮度最高。至于设置几级亮度，大家可以自行填写此属性。

       ⑤、default-brightness-level属性为默认亮度级别。

       根据上述5点设置backlight节点，这个NXP已经给我们设置好了，大家在imx6ull-alientek-emmc.dts文件中找到如下内容：

示例代码59.3.7 backlight节点内容

1. backlight {
   
2.      compatible ="pwm-backlight";
   
3.      pwms =<&pwm1 05000000>;
   
4.      brightness-levels =<048163264128255>;
   
5.      default-brightness-level =<6>;
   
6.      status ="okay";
   
7. };

复制代码

    第3行，设置背光使用pwm1，PWM频率为5KHz。

       第4行，设置背8级背光(0~7)，分别为0、4、8、16、32、64、128、255，对应占空比为0%、1.57%、3.13%、6.27%、12.55%、25.1%、50.19%、100%，如果嫌少的话可以自行添加一些其他的背光等级值。

       第5行，设置默认背光等级为6，也就是50.19%的亮度。

       关于背光的设备树节点信息就讲到这里，整个的LCD设备树节点内容我们就讲完了，按照这些节点内容配置自己的开发板即可。

59.4 运行测试59.4.1 LCD屏幕基本测试

       1、编译新的设备树

       上一小节我们已经配置好了设备树，所以需要输入如下命令重新编译一下设备树：

1. makedtbs

复制代码

       等待编译生成新的imx6ull-alientek-emmc.dtb设备树文件，一会要使用新的设备树启动Linux内核。

2、使能Linuxlogo显示

       Linux内核启动的时候可以选择显示小企鹅logo，只要这个小企鹅logo显示没问题那么我们的LCD驱动基本就工作正常了。这个logo显示是要配置的，不过Linux内核一般都会默认开启logo显示，但是奔着学习的目的，我们还是来看一下如何使能Linuxlogo显示。打开Linux内核图形化配置界面，按下路径找到对应的配置项：

1. -> Device Drivers
   
2.        -> Graphics support   
   
3.               ->Bootup logo (LOGO [=y])   
   
4.                      ->Standard black and white Linux logo
   
5.                      ->Standard 16-color Linux logo   
   
6.                      ->Standard 224-color Linux logo

复制代码

       如图59.4.1.1所示：

图59.4.1.1 logo配置项

       图59.4.1.1中这三个选项分别对应黑白、16位、24位色彩格式的logo，我们把这三个都选中，都编译进Linux内核里面。设置好以后保存退出，重新编译Linux内核，编译完成以后使用新编译出来的imx6ull-alientek-emmc.dtb和zImage镜像启动系统，如果LCD驱动工作正常的话就会在LCD屏幕左上角出现一个彩色的小企鹅logo，屏幕背景色为黑色，如图59.4.1.2所示：

图59.4.1.2 Linux启动logo显示

59.4.2 设置LCD作为终端控制台

       我们一直使用SecureCRT作为Linux开发板终端，开发板通过串口和SecureCRT进行通信。现在我们已经驱动起来LCD了，所以可以设置LCD作为终端，也就是开发板使用自己的显示设备作为自己的终端，然后接上键盘就可以直接在开发板上敲命令了，将LCD设置为终端控制台的方法如下：

       1、设置uboot中的bootargs

       重启开发板，进入Linux命令行，重新设置bootargs参数的console内容，命令如下所示：

1. setenv bootargs 'console=tty1console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.1.250:
   
2. /home/zuozhongkai/linux/nfs/rootfsip=192.168.1.251:192.168.1.250:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:
   
3. off'

复制代码

       注意红色字体部分设置console，这里我们设置了两遍console，第一次设置console=tty1，也就是设置LCD屏幕为控制台，第二遍又设置console=ttymxc0,115200，也就是设置串口也作为控制台。相当于我们打开了两个console，一个是LCD，一个是串口，大家重启开发板就会发现LCD和串口都会显示Linux启动log信息。但是此时我们还不能使用LCD作为终端进行交互，因为我们的设置还未完成。

       2、修改/etc/inittab文件

       打开开发板根文件系统中的/etc/inittab文件，在里面加入下面这一行：

1. tty1::askfirst:-/bin/sh

复制代码

       添加完成以后的/etc/inittab文件内容如图59.4.2.1所示：

图59.4.2.1 修改后的/etc/inittab文件

       修改完成以后保存/etc/inittab并退出，然后重启开发板，重启以后开发板LCD屏幕最后一行会显示下面一行语句：

1. Please press Enter to activate this console.

复制代码

       上述提示语句说的是：按下回车键使能当前终端，我们在第五十八章已经将I.MX6U-ALPHA开发板上的KEY按键注册为了回车键，因此按下开发板上的KEY按键即可使能LCD这个终端。当然了，大家也可以接上一个USB键盘，Linux内核默认已经使能了USB键盘驱动了，因此可以直接使用USB键盘。

       至此，我们就拥有了两套终端，一个是基于串口的SecureCRT，一个就是我们开发板的LCD屏幕，但是为了方便调试，我们以后还是以SecureCRT为主。我们可以通过下面这一行命令向LCD屏幕输出“hellolinux！”

echo hello linux > /dev/tty1

59.4.3 LCD背光调节

       59.3小节已经讲过了，背光设备树节点设置了8个等级的背光调节，可以设置为0~7，我们可以通过设置背光等级来实现LCD背光亮度的调节，进入如下目录：

1. /sys/devices/platform/backlight/backlight/backlight

复制代码

       此目录下的文件如图59.4.3.1所示：

图59.4.3.1 目录下的文件和子目录

       图59.4.3.1中的brightness表示当前亮度等级，max_bgigntness表示最大亮度等级。当前这两个文件内容如图59.4.3.2所示：

图59.4.3.2 brightness和max_brightness文件内容

       从图59.4.3.2可以看出，当前屏幕亮度等级为6，根据前面的分析可以，这个是50%亮度。屏幕最大亮度等级为7。如果我们要修改屏幕亮度，只需要向brightness写入需要设置的屏幕亮度等级即可。比如设置屏幕亮度等级为7，那么可以使用如下命令：

1. echo 7 > brightness

复制代码

       输入上述命令以后就会发现屏幕亮度增大了，如果设置brightness为0的话就会关闭LCD背光，屏幕就会熄灭。

59.4.4 LCD自动关闭解决方法

       默认情况下10分钟以后LCD就会熄屏，这个并不是代码有问题，而是Linux内核设置的，就和我们用手机或者电脑一样，一段时间不操作的话屏幕就会熄灭，以节省电能。解决这个问题有多种方法，我们依次来看一下：

       1、按键盘唤醒

       最简单的就是按下回车键唤醒屏幕，我们在第58章将I.MX6U-ALPHA开发板上的KEY按键注册为了回车键，因此按下开发板上的KEY按键即可唤醒屏幕。如果开发板上没有按键的话可以外接USB键盘，然后按下USB键盘上的回车键唤醒屏幕。

       2、关闭10分钟熄屏功能

       在Linux源码中找到drivers/tty/vt/vt.c这个文件，在此文件中找到blankinterval变量，如下所示：

示例代码59.4.4.1 blankinterval变量

1. staticint vesa_blank_mode;
   
2. staticint vesa_off_interval;
   
3. staticint blankinterval =10*60;

复制代码

    blankinterval变量控制着LCD关闭时间，默认是10*60，也就是10分钟。将blankinterval的值改为0即可关闭10分钟熄屏的功能，修改完成以后需要重新编译Linux内核，得到新的zImage，然后用新的zImage启动开发板。

       3、编写一个APP来关闭熄屏功能

       在ubuntu中新建一个名为lcd_always_on.c的文件，然后在里面输入如下所示内容：

示例代码59.4.4.2 lcd_always_on.c文件代码段

1.   #include <fcntl.h>
   
2.   #include <stdio.h>
   
3.   #include <sys/ioctl.h>
   
4. 
   
5. 
   
6. int main(int argc,char*argv[])
   
7. {
   
8. int fd;
   
9.       fd = open("/dev/tty1", O_RDWR);
   
10.      write(fd,"\033[9;0]",8);
    
11.      close(fd);
    
12. return0;
    
13. }

复制代码

    使用如下命令编译lcd_always_on.c这个文件：

1. arm-linux-gnueabihf-gcc lcd_always_on.c -olcd_always_on

复制代码

       编译生成lcd_always_on以后将此可执行文件拷贝到开发板根文件系统的/usr/bin目录中，然后给予可执行权限。设置lcd_always_on这个软件为开机自启动，打开/etc/init.d/rcS，在此文件最后面加入如下内容：

示例代码59.4.4.3 lcd_always_on自启动代码

1. 1 cd /usr/bin
   
2. 2./lcd_always_on
   
3. 3 cd ..

复制代码

    修改完成以后保存/etc/init.d/rcS文件，然后重启开发板即可。关于Linux下的LCD驱动我们就讲到这里。