《I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.0》第七十二章 RGB转HDMI实验

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1）实验平台：正点原子阿尔法Linux开发板
2)  章节摘自【正点原子】《《I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.0》》
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第七十二章 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I.MX6ULL这颗芯片原生并不支持HDMI显示，但是我们可以通过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I.MX6U-ALPHA开发板上实现RGB转HDMI。

72.1 RGB转HMDI简介
        I.MX6ULL这颗SOC是没有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HDMI驱动。
        正点原子为I.MX6U-ALPHA开发板提供了RGB转HDMI模块，如图72.1.1所示：

图72.1.1 RGB转HDMI模块正反面

        图72.1.1中左侧为RGB转HDMI模块正面，右侧为模块的反面。通过40Pin的FPC排线将模块与ALPHA开发板的RGB接口连接在一起，另一端通过HDMI线将模块与显示器连接在一起。
        模块使用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。
72.2 硬件原理图分析
        由于RGB转HDMI模块详细的原理图比较大，这里就不贴出来了，大家自行查看相应的原理图，RGB转HDMI模块的原理图已经放到了开发板光盘中，路径为：2、开发板原理图->正点原子其他模块原理图->ATK-RGB2HDMI模块V1.3.pdf。这里我们重点来看一下模块原理图中与ALPHA开发板的FPC连接口，如图72.2.1所示：

图72.2.1 RGB转HDMI模块FPC接口

        上图就是RGB转HDMI模块的40P FPC接口，使用一根40P反向FPC连接线与ALPHA开发板的RGB接口连接，FPC线一定要短，推荐使用5CM长的。从图72.2.1可以看出，主要是RGB接口引脚，右上角一路I2C接口，这路I2C最终连接到了ALPHA开发板的触摸屏I2C接口上，也就是I.MX6ULL的I2C2接口。另外还有一个中断INT和一个复位HDMI_RESET引脚。
72.3 实验驱动编写
72.3.1 修改设备树
        1、HDMI模块IO节点信息添加
        HDMI模块分为两部分：RGB接口以及I2C2，I2C2接口的IO配置已经在《第六十四章 Linux多点电容触摸屏实验》的64.3.1小节讲解了这么修改，这里就不再讲解了。重点说一下RGB接口部分的配置，打开imx6ull-alientek-emmc.dts文件，在iomuxc节点下的imx6ul-evk子节点里面加入如下内容：
示例代码72.3.1.1 iomuxc子节点imx6ul-evk中添加的RGB引脚信息

1. 1  pinctrl_hdmi_dat: hdmidatgrp {
   
2. 2      fsl,pins = <
   
3. 3          MX6UL_PAD_LCD_DATA00__LCDIF_DATA00          0x49
   
4. 4          MX6UL_PAD_LCD_DATA01__LCDIF_DATA01          0x49
   
5. 5          MX6UL_PAD_LCD_DATA02__LCDIF_DATA02          0x49
   
6. 6          MX6UL_PAD_LCD_DATA03__LCDIF_DATA03          0x49
   
7. 7          MX6UL_PAD_LCD_DATA04__LCDIF_DATA04          0x49
   
8. 8          MX6UL_PAD_LCD_DATA05__LCDIF_DATA05          0x49
   
9. 9          MX6UL_PAD_LCD_DATA06__LCDIF_DATA06          0x49
   
10. 10         MX6UL_PAD_LCD_DATA07__LCDIF_DATA07          0x49
    
11. 11         MX6UL_PAD_LCD_DATA08__LCDIF_DATA08          0x49
    
12. 12         MX6UL_PAD_LCD_DATA09__LCDIF_DATA09          0x49
    
13. 13         MX6UL_PAD_LCD_DATA10__LCDIF_DATA10          0x49
    
14. 14         MX6UL_PAD_LCD_DATA11__LCDIF_DATA11          0x49
    
15. 15         MX6UL_PAD_LCD_DATA12__LCDIF_DATA12          0x49
    
16. 16         MX6UL_PAD_LCD_DATA13__LCDIF_DATA13          0x49
    
17. 17         MX6UL_PAD_LCD_DATA14__LCDIF_DATA14          0x49
    
18. 18         MX6UL_PAD_LCD_DATA15__LCDIF_DATA15          0x51
    
19. 19         MX6UL_PAD_LCD_DATA16__LCDIF_DATA16          0x49
    
20. 20         MX6UL_PAD_LCD_DATA17__LCDIF_DATA17          0x49
    
21. 21         MX6UL_PAD_LCD_DATA18__LCDIF_DATA18          0x49
    
22. 22         MX6UL_PAD_LCD_DATA19__LCDIF_DATA19          0x49
    
23. 23         MX6UL_PAD_LCD_DATA20__LCDIF_DATA20          0x49
    
24. 24         MX6UL_PAD_LCD_DATA21__LCDIF_DATA21          0x49
    
25. 25         MX6UL_PAD_LCD_DATA22__LCDIF_DATA22          0x49
    
26. 26         MX6UL_PAD_LCD_DATA23__LCDIF_DATA23          0x49
    
27. 27     >;
    
28. 28 };
    
29. 29
    
30. 30 /* zuozhongkai HDMI RGB */
    
31. 31 pinctrl_hdmi_ctrl: hdmictrlgrp {
    
32. 32     fsl,pins = <
    
33. 33         MX6UL_PAD_LCD_CLK__LCDIF_CLK                0x49
    
34. 34         MX6UL_PAD_LCD_ENABLE__LCDIF_ENABLE          0x49
    
35. 35         MX6UL_PAD_LCD_HSYNC__LCDIF_HSYNC            0x49
    
36. 36         MX6UL_PAD_LCD_VSYNC__LCDIF_VSYNC            0x49
    
37. 37     >;
    
38. 38 };
    
39. 39
    
40. 40 /* zuozhongkai SII902X  INT*/
    
41. 41  pinctrl_sii902x: hdmigrp-1 {
    
42. 42      fsl,pins = <
    
43. 43          MX6UL_PAD_GPIO1_IO09__GPIO1_IO09           0x11
    
44. 44      >;
    
45. 45  };

复制代码

        另外，还需要在iomuxc_snvs节点下的imx6ul-evk子节点里面加入如下RGB转HDMI模块复位引脚信息，需要添加的内容如下：
示例代码72.3.1.2 iomuxc_snvs子节点imx6ul-evk中的复位引脚信息

1. 1 ts_reset_hdmi_pin: ts_reset_hdmi_mux {
   
2. 2   fsl,pins = <
   
3. 3       MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER9__GPIO5_IO09 0x49
   
4. 4   >;
   
5. 5 };

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2、sii902x节点创建
        sill902x通过I2C接口配置，正点原子RGB转HDMI模块的I2C接口连接到了ALPHA开发板的I2C2接口上，因此需要在I2C2节点下创建sil902x芯片子节点。在imx6ull-alientek-emmc.dts文件的“i2c2”节点下添加如下所示内容：
示例代码72.3.1.3 i2c2节点下添加sii902x子节点

1. 1  sii902x: sii902x@39 {
   
2. 2       compatible = "SiI,sii902x";
   
3. 3       pinctrl-names = "default";
   
4. 4       pinctrl-0 = <&pinctrl_sii902x>;
   
5. 5       interrupt-parent = <&gpio1>;
   
6. 6       interrupts = <9 IRQ_TYPE_EDGE_FALLING>;
   
7. 7           irq-gpios = <&gpio1 9 GPIO_ACTIVE_LOW>;
   
8. 8       mode_str = "1280x720M@60";
   
9. 9       bits-per-pixel = <16>;
   
10. 10      resets = <&sii902x_reset>;
    
11. 11      reg = <0x39>;
    
12. 12      status = "okay";
    
13. 13  };

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        第8行的mode_str设置屏幕的分辨率帧率，这里设置为1280*720，帧率为60。
在“/”节点下创建名为“sii902x_reset”的子节点，这个子节点用于描述sii902x的复位IO，节点内容如下所示：
示例代码72.3.1.4 根节点"/"下添加sii902x复位子节点

1. 1 sii902x_reset: sii902x-reset {
   
2. 2      compatible = "gpio-reset";
   
3. 3      reset-gpios = <&gpio5 9 GPIO_ACTIVE_LOW>;
   
4. 4   reset-delay-us = <100000>;
   
5. 5      #reset-cells = <0>;
   
6. 6      status = "disabled";
   
7. 7  };

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3、修改lcdif节点下的像素极性
RGB接口我们默认都是连接的RGB屏幕，现在换为了RGB转HDMI模块，因此需要对一些参数做修改，这里只需要修改一下像素时钟极性属性pixelclk-active，lcdif节点下的其他属性全部都不需要修改！只需要将pixelclk-active改为1，如下所示：
示例代码72.3.1.5 修改lcdif节点的pixelclk-active属性

1. 1  &lcdif {
   
2. 2           pinctrl-names = "default";
   
3. 3           pinctrl-0 = <&pinctrl_lcdif_dat
   
4. 4            &pinctrl_lcdif_ctrl>;
   
5. 5           display = <&display0>;
   
6. 6           status = "okay";
   
7. 7  
   
8. 8           display0: display {
   
9. ......
   
10. 28                          pixelclk-active = <1>;
    
11. 29                          };
    
12. 30              };
    
13. 31          };
    
14. 32 };

复制代码

        第28行仅仅将pixelclk-active属性改为1，lcdif节点其他属性全部不需要修改。
        4、屏蔽其他复用的IO
        RGB转HDMI模块的RESET和INT这两个引脚作为GPIO使用，对应GPIO5_IO09和GPIO1_IO09。所有我们要检查整个设备树，找到其他用到GPIO5_IO09和GPIO1_IO09的地方，让后将其屏蔽掉，在整个设备树中搜索“gpio5 9”和“gpio1 9”这两个字符串，将所有非HDMI模块的节点中出现这两个字符串的属性都屏蔽掉。
        这一步一定要做！否则加载sii902x驱动的时候会要因为IO被其他设备占用而导致驱动加载失败！
72.3.2 使能内核自带的sii902x驱动
        NXP提供的linux内核已经继承了sii902x驱动了，我们只需要配置使能即可，路径如下：

1. -> Device Drivers                                                                           
   
2.         -> Graphics support                                                                       
   
3.                    -> Frame buffer Devices                  
   
4.                         -> <*> Si Image SII9022 DVI/HDMI Interface Chip  

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        将sii902x驱动编译进Linux内核中，如图72.3.2.1所示：

图72.3.2.1 使能sii902x驱动

        使能以后编译一下内核，看看能不能正常编译，能正常编译的话在进行下一步。
72.3.3 修改sii902x驱动
        linux内核自带的sii902x驱动需要做一点小修改，首先打开drivers/video/fbdev/mxc/mxsfb_sii902x.c这个文件，我们需要对其中的sii902x_poweron和sii902x_poweroff这两个函数进行修改，修改后的sii902x_poweron和sii902x_poweroff函数如下所示：
示例代码72.3.3.1 修改mxsfb_sii902x.c文件

1. 1  static void sii902x_poweron(void)
   
2. 2  {
   
3. 3           /* Turn on DVI or HDMI */
   
4. 4           i2c_smbus_write_byte_data(sii902x.client, 0x1A, 0x00);
   
5. 5           return;
   
6. 6  }
   
7. 7  
   
8. 8  static void sii902x_poweroff(void)
   
9. 9  {
   
10. 10          /* disable tmds before changing resolution */
    
11. 11          i2c_smbus_write_byte_data(sii902x.client, 0x1A, 0x10);
    
12. 12          return;
    
13. 13 }
    
14.         继续修改mxsfb_sii902x.c文件，找到mxsfb_get_of_property函数，我们需要在此函数中配置sii902x的中断IO，修改后的mxsfb_get_of_property函数如下所示：
    
15. 示例代码72.3.3.2 mxsfb_get_of_property函数
    
16. 1  static int mxsfb_get_of_property(void)
    
17. 2  {
    
18. 3           struct device_node *np = sii902x.client->dev.of_node;
    
19. 4           const char *mode_str;
    
20. 5           int bits_per_pixel, ret;
    
21. 6           int irq_pin;
    
22. 7  
    
23. 8           ret = of_property_read_string(np, "mode_str", &mode_str);
    
24. ......
    
25. 19          sii902x.mode_str = mode_str;
    
26. 20          sii902x.bits_per_pixel = bits_per_pixel;
    
27. 21
    
28. 22          irq_pin = of_get_named_gpio(np, "irq-gpios", 0);
    
29. 23          gpio_direction_output(irq_pin, 1);
    
30. 24
    
31. 25          return ret;
    
32. 26 }

复制代码

        示例代码72.3.3.2中第6、22和23这三行就是新添加进去的，mxsfb_get_of_property函数其他部分均不用做任何修改！
        最后在mxsfb_sii902x.c文件里面添加如下头文件：
示例代码72.3.3.3 mxsfb_sii902x.c文件添加头文件
1 #include <linux/of_gpio.h>
        至此，mxsfb_sii902x.c文件修改完成，重新编译linux内核。
72.4 RGB转HDMI测试
        使用FPC线将RGB转HDMI模块连接到开发板上的RGB屏幕接口上，RGB转HDMI模块通过HDMI线连接到显示器上。
使用新编译得到的zImage和imx6ull-alientek-emmc.dtb启动开发板，如果驱动工作正常的话显示器就会有显示，如图72.4.1所示：

图72.4.1 显示器显示