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Linux-2.6.20的LCD驱动分析经验总结

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tmake|  楼主 | 2009-7-7 13:19 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
一、让LCD显示可爱的小企鹅

还是先说说环境吧,处理器为S3C2410,linux的版本当然是2.6.20的。下面先说说怎样让LCD上显示出可爱的小企鹅。最直接的步骤如下(记住不要问为什么哈~_~,一步一步跟着走就行了):

1.       添加s3c2410处理器的LCD控制寄存器的初始值,具体做法为在文件arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c中添加struct s3c2410fb_mach_info类型的寄存器描述讯息,如下所示:

static struct s3c2410fb_mach_info smdk2410_lcd_platdata = {
    .fixed_syncs=0,
    .type = S3C2410_LCDCON1_TFT,
    .width= 240,
    .height= 320,
    .xres = {
    .defval= 240,
        .min= 240,
        .max= 240,
    },

    .yres = {
        .defval= 320,
        .min= 320,
        .max= 320,
    },

    .bpp = {
        .defval= 16,
        .min= 16,
        .max= 16,
    },

    .regs = {
        .lcdcon1=  S3C2410_LCDCON1_TFT16BPP |        \
                            S3C2410_LCDCON1_TFT |             \
                            S3C2410_LCDCON1_CLKVAL(5) |      \
                            (0<<7),

        .lcdcon2=  S3C2410_LCDCON2_VBPD(2) |          \
                   S3C2410_LCDCON2_LINEVAL(320-1) |   \
                   S3C2410_LCDCON2_VFPD(2) |          \
                   S3C2410_LCDCON2_VSPW(4),

        .lcdcon3=  S3C2410_LCDCON3_HBPD(8) |          \
                   S3C2410_LCDCON3_HOZVAL(240-1) |    \
                   S3C2410_LCDCON3_HFPD(8),

        .lcdcon4=  S3C2410_LCDCON4_HSPW(6) |     S3C2410_LCDCON4_MVAL(13),

        .lcdcon5=  S3C2410_LCDCON5_FRM565 | S3C2410_LCDCON5_HWSWP,
    },

    .gpcup= 0x0,
    .gpcup_mask= 0xFFFFFFFF,
    .gpccon= 0xaaaa56a9,
    .gpccon_mask= 0xFFFFFFFF,

    .gpdup= 0x0,
    .gpdup_mask= 0xFFFFFFFF,
    .gpdcon= 0xaaaaaaaa,
    .gpdcon_mask= 0xFFFFFFFF,
    .lpcsel= 0x00
};

2. 通过s3c24xx_fb_set_platdata函数向内核注册上面的信息。具体做法为:修改s3c24xx_fb_set_platdata函数(当然也可以重新起名字),修改如下:(此函数在arch/arm/mach-s3c2410/devs.c中)

void __init s3c24xx_fb_set_platdata(struct s3c2410fb_mach_info *pd)
{
s3c_device_lcd.dev.platform_data = pd;
}

然后在arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c的smdk2410_map_io函数中调用s3c24xx_fb_set_platdata( ),具体为:

s3c24xx_fb_set_platdata(&smdk2410_lcd_platdata);

注:此处未采用内核中提供的源函数,因为系统会崩溃,估计是它调用kmalloc函数引起的。

3. 在make menuconfig的时候配置Linux的**选项,然后的时候在console选项中选上framebuffer console surpport,要不然看不到小企鹅。

上面这些步骤均来源于网上,感谢您们的无私贡献!嘿嘿,到目前为止差不多也可以交差了,但我还想深入了解一下真正的驱动程序。呵呵,欲知后事如何且听下回分解.


二、s3c2410fb_probe函数分析
2.1 驱动的入口点
摆在面前的第一个问题相信应该是,这个函数是从那里开始运行的。这里就应该从long long ago 开始了,打开drivers/video/s3c2410fb.c文件,然后找到s3c2410fb_init函数,先不管它里面是怎么回事,再把目光下移就会看到这样一串字符串module_init(s3c2410fb_init),郁闷,这和S3C2410fb_probe有啥关系嘛?这个问题问的好!不要着急慢慢往下面走。先摸摸module_init是何方神圣再说,于是乎我就登陆了http://lxr.linux.no/linux+v2.6.20/网站,在上面一搜,原来module_init老家在include/linux/init.h,原来它居然还有两重身份,其原型如下:
#ifndef MODULE
……
#define module_init(x) __initcall(x);                               ①
……
#else
……
#define module_init(initfn)                                               ②
       static inline initcall_t __inittest(void)            
       { return initfn; }                                         
       int init_module(void) __attribute__((alias(#c)));
……
#endif

从上面可以看出,module_init到底用哪个,就取决于MODULE了,那么MODULE的作用是什么呢?我们知道Linux可以将设备当作模块动态加进内核,也可以直接编译进内核,说到这里大概有点明白MODULE的作用了,不错!它就是要控制一个驱动加入内核的方式。定义了MODULE就表示将设备当作模块动态加入。所以上面的①表示将设备加进内核。在②中的__attribute__((alias(#initfn)))很有意思,这代表什么呢?主要alias就是属性的意思,它的英文意思是别名,可以在http://publib.boulder.ibm.com/infocenter/lnxpcomp/v8v101/index.jsp?topic=/com.ibm.xlcpp8l.doc/language/ref/fn_attrib_alias.htm找到它的详细说明,这里简单的说int init_module(void) __attribute__((alias(#initfn)));的意思为init_module是initfn的别名,或者init_module是initfn的一个连接,再简单一点说这个时候module_init宏基因突变成了init_module()了。对于第一种情况,__initcall(fn) 又被宏定义成了device_initcall(fn),也就是说module_init(x)等于device_initcall(fn)。对于device_initcall(fn)又是一个宏定义,它被定义成了__define_initcall('6',fn,6),至于这个宏表示什么意思,在这里就不啰嗦重复了,在Linux-2.6.20的cs8900驱动分析(一)这篇**中有对它的揭秘。
       上面啰嗦了这么多,最终是要说明只要用module_init申明了一个函数,该函数就会被Linux内核在适当的时机运行,这些时机包括在linux启动的do_initcalls()时调用(设备被编译进内核),或者在动态插入时调用。
       回到上面的module_init(s3c2410fb_init)处,也就是说内核与buffer驱动发生关系的第一次地点是在s3c2410fb_init函数,该函数就只有一条语句
platform_driver_register (&s3c2410fb_driver);
??????……

2.2 platform是何许人也
       platform可以理解成一种设备类型,就像字符设备、块设备和网络设备一样,而LCD就属于这种设备。对于platform设备Linux为应用添加了相关的接口,在这里只是简单的说说这些接口的用法,而不去深入探讨这些接口的实现(我现在还没有那个能力呢!)。说到这里,马上就有个问题涌上心头了,那就是Linux提供了那些接口呢?如果我们需要添加这些设备应该怎么样做呢?
       platform中的相关数据结构是应用的关键,为了向内核添加一个platform设备,程序员应该填写两个数据结构platform_device 和platform_driver,这两个数据结构的定义都可以在include/linux/platform_device.h文件中找到。看看LCD驱动是怎么做的,第一步是填写platform_device,在arch/arm/mach-s3c2410/devs.c可以找到填写platform_device的代码,如下:
static u64 s3c_device_lcd_dmamask = 0xffffffffUL;
struct platform_device s3c_device_lcd = {
       .name               = 's3c2410-lcd',
       .id             = -1,
       .num_resources       = ARRAY_SIZE (s3c_lcd_resource),
       .resource   = s3c_lcd_resource,
       .dev              = {
              .dma_mask            = &s3c_device_lcd_dmamask,
              .coherent_dma_mask     = 0xffffffffUL
       }
};
    这里面的各个数据成员的意思,在platform_device数据结构中有详细的说明,这里不赘述。上面的代码中的ARRAY_SIZE宏还是比较有意思的,其实是个c的编程技巧,这个技巧很有用哦!可以在include/linux/kernel.h中找到它的定义:
#define ARRAY_SIZE(x) (sizeof(x) / sizeof((x)[0]))
该宏可以方便的求出一个数组中有多少数据成员,这在很多情况下是很有用的,比如对于   int a[]={1,5,65,23,12,20,3}数组,可以使用该宏求出a[]有7个元素。
    另外,platform_device的另外一项重要成员是resource,在上面的代码中此域被赋予了s3c_lcd_resource,s3c_lcd_resource也可以在arch/arm/mach-s3c2410/devs.c找到。
static struct resource s3c_lcd_resource[] = {
       [0] = {
              .start = S3C24XX_PA_LCD,
              .end   = S3C24XX_PA_LCD + S3C24XX_SZ_LCD - 1,
              .flags = IORESOURCE_MEM,
       },
       [1] = {
              .start = IRQ_LCD,
              .end   = IRQ_LCD,
              .flags = IORESOURCE_IRQ,
       }
};
struct resource结构实际上描述了该设备占用的硬件资源(如地址空间,中断号等s),s3c_lcd_resource描述了内存空间和中断分配情况。
    最后在smdk2410_devices指针数组中添加上s3c_device_lcd的大名,Linux在初始化platform的时候就知道系统中有个s3c_device_lcd设备了。注意了这里只是向Linux描述了设备需要的资源情况,不代表内核会给这些资源的。如果设备要得到这些设备还需要在自己的初始化函数中去申请。

static struct platform_device *smdk2410_devices[] __initdata = {
       &s3c_device_usb,
       &s3c_device_lcd,
       &s3c_device_wdt,
       &s3c_device_i2c,
       &s3c_device_iis,
       &s3c_device_ts,
};
说到这里,应该说向Linux添加一个platform设备应该很容易。

2.2 回到s3c2410fb_init
终于把platform的相关知识啰嗦了一番,下面回到s3c2410fb_init函数所调用platform_driver_register(&s3c2410fb_driver)。简单地说platform_driver_register要将向内核注册一个platform设备的驱动,这里是要注册LCD设备。上面说过platform有两个重要的数据结构platform_device和platform_driver,现在是应该提到后者的时候了。platform_driver也在include/linux/platform_device.h中,它的各个成员应该再明白不过来吧!在LCD驱动程序(drivers/video/s3c2410fb.c)中定义了填充了platform_driver这个结构,如下:
static struct platform_driver s3c2410fb_driver = {
       .probe            = s3c2410fb_probe,
       .remove          = s3c2410fb_remove,
       .suspend  = s3c2410fb_suspend,
       .resume          = s3c2410fb_resume,
       .driver            = {
              .name      = 's3c2410-lcd',
              .owner    = THIS_MODULE,
       },
};
可以看到该platform设备的驱动函数有s3c2410fb_probe、s3c2410fb_remove等等。通过platform_driver_register函数注册该设备的过程中,它会回调.probe函数,说到这里也就明白s3c2410fb_probe是在platform_driver_registe中回调的。到目前为止,经过二万五千里长征终于到达s3c2410fb_probe(LCD的驱动程序)了。

2.3 s3c2410fb_probe揭秘
       对于该函数,我想最好的办法就是跟着程序一步一步的解释。OK,let’s go to ……
static int __init s3c2410fb_probe(struct platform_device *pdev)
{
       struct s3c2410 fb_info *info;  //s3c2410fb_info结构在driver/video/s3c2410fb.h中定义,
//可以说该结构记录了s3c2410fb驱动的所有信息。
       struct fb_info     *fbinfo;    /* fb_info为内核提供的buffer驱动的接口数据结构, 每个帧缓冲驱动都对应一个这样的结构。s3c2410fb_probe的最终目的填充该结构,并向内核注册。*/
       struct s3c2410fb_hw *mregs;  // s3c2410fb_hw为描述LCD的硬件控制寄存器的结构体,
//在include/asm-arm/arch-s3c2410/fb.h可以找到它的原型。
……

       mach_info = pdev->dev.platform_data;  /*这一步看来要多费些口舌了。mach_info是一个s3c2410fb_mach_info类型的指针,注意区分s3c2410fb_mach_info和s3c2410fb_info结构,简单地说前者只是用于描述LCD初始化时所用的值,而后者是描述整个LCD驱动的结构体。s3c2410fb_mach_info在include/asm-arm/arch-s3c2410/fb.h中定义,从他的位置可以看出它和平台相关,也即它不是内核认知的数据结构,这只是驱动程序设计者设计的结构。这里的主要疑问是什么呢?从下面的if语句可以看出如果mach_info等于NULL的话,整个驱动程序就退出了,这就引出了问题――pdev->dev.platform_data是在什么时候被初始化的呢?看来要回答这个问题,历史应该回到孙悟空大闹天宫的时候了。按住倒带键不放一直到本篇**的第一部分,看看那个时候做了些什么。放在这里来解释第一部分的内容希望没有为时已晚。其实在内核启动init进程之前就会执行smdk2410_map_io( )函数(内核的启动分析就免了吧@_@),而在smdk2410_map_io( )中我们加入了
s3c24xx_fb_set_platdata (&smdk2410_lcd_platdata);
这条语句,s3c24xx_fb_set_platdata()的实现为:
void __init s3c24xx_fb_set_platdata(struct s3c2410fb_mach_info *pd)
{
    s3c_device_lcd.dev.platform_data = pd;
}
根据这些代码,可以清楚的看到s3c_device_lcd.dev.platform_data指向了smdk2410_lcd_platdata,而这个smdk2410_lcd_platdata就是一个s3c2410fb_mach_info的变量,它里面就存放了LCD驱动初始化需要的初始数据。当s3c2410fb_probe被回调时,所传给它的参数实际就是s3c_device_lcd的首地址,说到这里一切应该都明了了吧!好了,又撤了一通,现在假设这步成功,继续往下面走。*/
      if (mach_info == NULL) {
              dev_err(&pdev->dev,'no platform data for lcd, cannot attach
');
              return -EINVAL;
       }

       mregs = &mach_info->regs;    //mregs指向硬件各控制寄存器的初始值,可参见第一部
//分的smdk2410_lcd_platdata变量。

       irq = platform_get_irq(pdev, 0);  /*该函数获得中断号,该函数的实现是通过比较struct resource的flags域,得到irq中断号,在上2.1的时候提到s3c_lcd_resource[],platform_get_irq函数检测到flags==IORESOURCE_IRQ时就返回中断号IRQ_LCD。详细的内容请读它的源代码吧!*/
       if (irq < 0) {          //没有找到可用的中断号,返回-ENOENT
              dev_err(&pdev->dev, 'no irq for device
');
              return -ENOENT;
       }

       fbinfo = framebuffer_alloc(sizeof(struct s3c2410fb_info), &pdev->dev);  /* framebuffer_alloc可以在include/linux/fb.h文件中找到其原型:struct fb_info *framebuffer_alloc(size_t size, struct device *dev); 它的功能是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。*/
       if (!fbinfo) {
              return -ENOMEM;
       }

//以下开始做正经事了,填充fbinfo了。
       info = fbinfo->par;   //你中有我,我中有你!
       info->fb = fbinfo;
       platform_set_drvdata(pdev, fbinfo);           /*该函数的实现非常简单,实际的操作为:pdev->dev.driver_data = fbinfo,device结构的driver_data域指向驱动程序的私有数据空间。*/

       dprintk('devinit
');

       strcpy(fbinfo->fix.id, driver_name);  

       memcpy(&info->regs, &mach_info->regs, sizeof(info->regs));

       /* Stop the video and unset ENVID if set */
       info->regs.lcdcon1 &= ~S3C2410_LCDCON1_ENVID;
       lcdcon1 = readl(S3C2410_LCDCON1);
       writel(lcdcon1 & ~S3C2410_LCDCON1_ENVID, S3C2410_LCDCON1);//停止硬件

/*以下的对fbinfo的填写就免了吧!对于fb_info结构的各个成员,在include/linux/fb文件中都有详细的说明,如果不知道说明的意思,就应该找些基本的知识读读了。在众多的初始化中,fbinfo->fbops = &s3c2410fb_ops;是值得一提的,变量s3c2410fb_ops 就在s3c2410fb.c中定义,它记录了该帧缓冲区驱动所支持的操作 */

……

       for (i = 0; i < 256; i++)  //初始化调色板缓冲区
              info->palette_buffer = PALETTE_BUFF_CLEAR;

       if (!request_mem_region((unsigned long)S3C24XX_VA_LCD, SZ_1M, 's3c2410-lcd')) {
/* 向内核申请内存空间,如果request_mem_region返回0表示申请失败,此时程序跳到dealloc_fb处开始执行,该处会调用framebuffer_release释放刚才由framebuffer_alloc申请的fb_info空间 */
              ret = -EBUSY;
              goto dealloc_fb;
       }
……
       ret = request_irq(irq, s3c2410fb_irq, IRQF_DISABLED, pdev->name, info);/* 向内核注册中断,如果注册失败,程序跳转到release_mem处运行,此处释放fb_info和刚才由request_mem_region申请的内存空间 */
       if (ret) {
              dev_err(&pdev->dev, 'cannot get irq %d - err %d
', irq, ret);
              ret = -EBUSY;
              goto release_mem;
       }

       info->clk = clk_get(NULL, 'lcd');  //该函数得到时钟源,并与硬件紧密相连,对于我的
//板子,可以在arch/arm/mach-s3c2410/clock.c看到它的原型和实现。
       if (!info->clk || IS_ERR(info->clk)) {
              printk(KERN_ERR 'failed to get lcd clock source
');
              ret = -ENOENT;
              goto release_irq;  //该处释放上面申请的fb_info,内存,和irq资源
       }

       clk_enable(info->clk);   //打开时钟
       dprintk('got and enabled clock
');

       msleep(1);          //运行得太久有点累了,去打个盹再说

       /* Initialize video memory */
       ret = s3c2410fb_map_video_memory(info);/*此函数就在s3c2410fb.c文件中被定义,它的作用是申请帧缓冲器内存空间*/ 
       if (ret) {
              printk( KERN_ERR 'Failed to allocate video RAM: %d
', ret);
              ret = -ENOMEM;
              goto release_clock;            //释放所有已得到的资源
       }
       dprintk('got video memory
');

       ret = s3c2410fb_init_registers(info);   //此函数也在s3c2410fb.c文件中定义,后面会分析

       ret = s3c2410fb_check_var(&fbinfo->var, fbinfo);   //此函数也在s3c2410fb.c文件中定义

       ret = register_framebuffer(fbinfo);  //神圣的时刻终于到来,向内核正式注册。
       if (ret < 0) {
              printk(KERN_ERR 'Failed to register framebuffer device: %d
', ret);
              goto free_video_memory; //不让注册真郁闷,那就释放所有的资源,出家算了!
       }

       /* create device files */
       device_create_file(&pdev->dev, &dev_attr_debug); //为该设备创建一个在sysfs中的属性

       printk(KERN_INFO 'fb%d: %s frame buffer device
',
              fbinfo->node, fbinfo->fix.id);

       return 0;           //大功告成!

free_video_memory:
       s3c2410fb_unmap_video_memory(info);
release_clock:
       clk_disable(info->clk);
       clk_put(info->clk);
release_irq:
       free_irq(irq,info);
release_mem:
      release_mem_region((unsigned long)S3C24XX_VA_LCD, S3C24XX_SZ_LCD);
dealloc_fb:
       framebuffer_release(fbinfo);
       return ret;
}

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沙发
postcode| | 2009-7-7 13:21 | 只看该作者

楼主辛苦了

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板凳
chun1chun| | 2009-7-7 13:42 | 只看该作者

这个曾经也让我很费劲

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地板
tmake|  楼主 | 2009-7-9 13:26 | 只看该作者

这液晶显示的确是不好搞啊

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