《STM32MP157嵌入式Linux驱动开发指南》第四十一章 RGB转HDMI实验

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2)  章节摘自【正点原子】《STM32MP157嵌入式Linux驱动开发指南》
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第四十一章 RGB转HDMI实验

        目前大多数的显示器都提供了HDMI接口，HDMI的应用范围也越来越广，但是STM32MP157这颗芯片原生并不支持HDMI显示。我们可以通过RGB转HDMI芯片将RGB信号转为HDMI信号，这样就可以连接HDMI显示器了。本章我们就来学习一下如何在正点原子的STM32MP1开发板上实现RGB转HDMI。


41.1 RGB转HMDI简介
        STM32MP157这颗SOC没有HDMI外设，只有RGB屏幕接口，因此只能通过RGB转HDMI的芯片来实现HDMI连接。效果肯定是没法和原生支持HDMI接口的SOC比，当个玩具来玩一下还是可以的。因此本质上来讲还是RGB驱动，并非原生的HDM驱动。
        正点原子的STM32MP1开发板提供了RGB转HDM模块，如图41.1.1所示：

图41.1.1 Sii9022A芯片

        这里我们使用Sii9022A这颗芯片来完成RGB转HDMI，Sii9022A以前是Silicon Image公司出品的，但是Silicon Image后来被Lattice收购了。
        SiI9022A是一款HDMI传输芯片，适用于高清便携相机、数字相机和个人移动设备，可以灵活的将其他音视频接口转换为HDMI或者DVI格式。SiI9022A支持预编程HDCP键码，可以完全自动进行HDCP检测和鉴定。SiI9022A是一个视频转换芯片，支持输入视频格式有：xvYCC、BTA-T1004、ITU-R.656，内置DE发生器支持SYNC格式(RGB格式)。输出格式支持：HDMI、HDCP和DVI、最高支持1080P视频输出、支持HDMI A、HDMI C和Micro-D连接器。SiI9022A功能非常多，具体使用什么功能需要进行配置，因此SiI9022A提供了一个I2C接口用于配置。
41.2 硬件原理图分析
        我们先进行SiI9022A的硬件原理分析，打开开发板底版原理图，原理如图41.2.1所示：

图40.2.1 SiI9022A的原理图

        上图就是板载的HDMI接口，在图中可以看出HDMI模块分为4部分：RGB接口、I2C2接口、I2S2音频接口和HDMI_CEC接口。主要还是使用RGB接口引脚获取显示数据，SiI9022A使用I2C来进行配置，这里使用STM32MP1的I2C2接口，使用到了到PH4和PH5这两个引脚。另外还有一个中断INT一个复位HDMI_RESET分别连接到PH6和PA3引脚上。在本章节里主要是实现HDMI的显示功能，其它接口就不用管它。
41.3 实验驱动编写
41.3.1 修改设备树
1、设置I2C2的pinmux
        如果要实现HDMI显示，就要给SiI9022A提供RGB接口和I2C2接口，RGB接口在《第三十九章LCD驱动》的39.5小节讲解了如何修改，这里就不再讲解了。我们主要看一下I2C2接口的pinmux配置，打开stm32mp15-pinctrl.dtsi文件，然后找到如下内容：
示例代码41.3.1.1 I2C2的pinmux

1. 1  i2c2_pins_a: i2c2-0 {
   
2. 2                  pins {
   
3. 3                       pinmux = <STM32_PINMUX('H', 4, AF4)>,         /* I2C2_SCL */
   
4. 4                              <STM32_PINMUX('H', 5, AF4)>;         /* I2C2_SDA */
   
5. 5                       bias-disable;
   
6. 6                       drive-open-drain;
   
7. 7                       slew-rate = <0>;
   
8. 8           };
   
9. 9  };
   
10. 10
    
11. 11 i2c2_pins_sleep_a: i2c2-1 {
    
12. 12          pins {
    
13. 13              pinmux = <STM32_PINMUX('H', 4, ANALOG)>,        /* I2C2_SCL */
    
14. 14                             <STM32_PINMUX('H', 5, ANALOG)>;        /* I2C2_SDA */
    
15. 15          };
    
16. 16 };

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        示例代码41.3.1.1中，定义了I2C2接口的两个pinmux配置分别为：i2c2_pins_a和i2c2_pins_sleep_a。第一个默认的状态下使用，第二个是在sleep状态下使用。
2、添加HDMI的电源节点
        Sii9022A需要一个1.2V电压，这个开发板上已经提供了，图40.2.1中原理图上的XC6206P122MR芯片就是1.2V电源芯片。我们还需要在设备树中添加1.2V电压节点，供Sii9022A驱动程序使用。打开stm32mp157d-atk.dts文件，在根节点下添加如下内容所示：
示例代码41.3.1.2 HDMI的电源节点

1. 1   v1v2_hdmi: regulator-v1v2-hdmi {
   
2. 2       compatible = "regulator-fixed";
   
3. 3       regulator-name = "v1v2_hdmi";
   
4. 4       regulator-min-microvolt = <1200000>;
   
5. 5       regulator-max-microvolt = <1200000>;
   
6. 6       regulator-always-on;
   
7. 7       regulator-boot-on;
   
8. 8   };

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        这个没啥解析的就是提供一个简单的电压。
3、在i2c2节点追加HDMI子节点
        在讲解LCD驱动就告诉了各位，RGB接口是不用再次修改，我们只需要提供一个接口用来接收LTDC数据，HDMI就是用来接收LTDC接口的。在stm32mp157d-atk.dts文件下，用追加节点方式，把i2c2节点追加如下内容：
示例代码40.3.1.3 追加的I2C2节点内容

1. 1   &i2c2 {
   
2. 2       pinctrl-names = "default", "sleep";
   
3. 3       pinctrl-0 = <&i2c2_pins_a>;
   
4. 4       pinctrl-1 = <&i2c2_pins_sleep_a>;
   
5. 5       status = "okay";
   
6. 6
   
7. 7       hdmi: hdmi-transmitter@39 {
   
8. 8           compatible = "sil,sii9022";
   
9. 9           reg = <0x39>;
   
10. 10          iovcc-supply = <&v3v3>;
    
11. 11          cvcc12-supply = <&v1v2_hdmi>;
    
12. 12          reset-gpios = <&gpioa 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
    
13. 13          interrupts = <6 IRQ_TYPE_EDGE_FALLING>;
    
14. 14          interrupt-parent = <&gpioh>;
    
15. 15          #sound-dai-cells = <1>;
    
16. 16          status = "okay";
    
17. 17
    
18. 18          ports {
    
19. 19              #address-cells = <1>;
    
20. 20              #size-cells = <0>;
    
21. 21
    
22. 22              port@0 {
    
23. 23                  reg = <0>;
    
24. 24                  sii9022_in: endpoint {
    
25. 25                      remote-endpoint = <<dc_ep0_out>;
    
26. 26                  };
    
27. 27              };
    
28. 28          };
    
29. 29      };
    
30. 30  };

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        第2~4行，配置了I2C2的两个pinmux设置。
        第7~29行，就是I2C2下的HDMI子节点，接着我们就分析这个节点比较重要的属性的作用。第12行，设置复位引脚为PA3，低电压有效。第13~14行，设置中断引脚为PH6，下降沿有效。第22~27行，port节点就是用来接收LTDC数据的接口，第25行就是引用了ltdc_ep0_out节点。
        这里只是告诉了HDMI从LTDC接口获取数据，还需要告诉LTDC节点我们数据输出到HDMI，我们需要修改ltdc节点，修改完成以后的ltdc节点如下所示：
示例代码40.3.1.4 基于HDMI接口的LTDC

1. 1   <dc {
   
2. 2       pinctrl-names = "default", "sleep";
   
3. 3       pinctrl-0 = <<dc_pins_b>;
   
4. 4       pinctrl-1 = <<dc_pins_sleep_b>;
   
5. 5       status = "okay";
   
6. 6
   
7. 7       port {
   
8. 8           #address-cells = <1>;
   
9. 9           #size-cells = <0>;
   
10. 10
    
11. 11          ltdc_ep0_out: endpoint@0 {
    
12. 12              reg = <0>;
    
13. 13              remote-endpoint = <&sii9022_in>;
    
14. 14          };
    
15. 15      };
    
16. 16  };

复制代码

        第13行，就是告诉LTDC接口，数据输出到HDMI。
        注意，我们需要将panel_rgb节点屏蔽掉，否则编译设备树的时候会如下所示警告：

1. Warning (graph_endpoint): /panel-rgb/port/endpoint: graph connection to node '/soc/display-controller@5a001000/port/endpoint@0' is not bidirectional

复制代码

        最后执行“make dtbs”命令，重新编译设备树。
41.3.2 使能内核自带的sii902x驱动
        ST提供的linux内核已经集成了sii902x驱动了同已经使能了，我们还是需要教大家如何使能这个配置，配置路径如下：

1. -> Device Drivers                                                         
   
2.         -> Graphics support                                                   
   
3.             -> Display Interface Bridges   
   
4.                         -> <*> Silicon Image sii902x RGB/HDMI bridge   //选中
   

复制代码

        将sii902x驱动编译进Linux内核中，如图41.3.2.1所示：

图41.3.2.1 使能sii902x驱动

        内核默认已经使能了sii902x驱动，如果没使能的话就按照上述方法使能，然后重新编译内核，得到新的内核和设备树。
41.4 RGB转HDMI测试
        使用HDMI线将开发板和显示器连接起来，然后使用新编译得到的内核和设备树启动开发板，如果驱动工作正常，那么就会在HDMI显示器上显示信息，如图41.4.1所示(屏幕截图)：

图41.4.1 显示器显示

        至此HDMI驱动工作正常，我们可以使用HDMI显示器来进行Linux下的图形开发，但是本教程后续依旧会使用LCD屏幕，大家根据自己的喜好选择HDMI显示器还是LCD屏幕即可。