4 linux lcd驱动框架
Linux内核中lcd的驱动是基于帧缓冲framebuffer驱动框架设计的。帧缓冲framebuffer框架是在linux2.2.xx以后的版本中为显示设备提供的一种驱动程序接口,它将显示缓冲区framebuffer进行抽象,屏蔽掉硬件的底层差异,允许上层应用程序在图形模式下直接对显示缓冲区framebuffer进行读写和I/O控制操作。Framebuffer机制模仿显卡的功能,将显卡硬件抽象为一系列的数据结构,通过framebuffer的读写实现对显存的操作。用户可将他看成是显示内存的一个映像,将其映射到进程地址空间,就可以进行读写操作,而读写操作可反映到屏幕上。
framebuffer是个字符设备,主设备号是29,对应/dev/fb%d设备文件。
Linux内核中,framebuffer设备驱动的源码主要包含在\include\linux\Fb.h和drivers\video\Fbmem.h文件中。这两个文件是framebuffer设备驱动框架的中间层,为上层提供系统调用,为底层驱动提供接口。
下面就从这两个文件入手,开始分析framebuffer驱动程序的框架。
首先,从drivers\video\Fbmem.h的入口函数开始,module_init(fbmem_init)。分析fbmem_init的代码。
- static int __init
- fbmem_init(void)
- {
- create_proc_read_entry("fb", 0, NULL, fbmem_read_proc, NULL);
-
- if (register_chrdev(FB_MAJOR,"fb",&fb_fops)) //注册一个字符设备
- printk("unable to get major %d for fb devs\n", FB_MAJOR);
-
- fb_class = class_create(THIS_MODULE, "graphics"); //创建一个类
- if (IS_ERR(fb_class)) {
- printk(KERN_WARNING "Unable to create fb class; errno = %ld\n", PTR_ERR(fb_class));
- fb_class = NULL;
- }
- return 0;
- }
从上述代码可以看到,fbmem_init函数实现的工作和之前编写驱动程序时入口函数的工作相同。其中,
(1)、代码第6行,调用register_chrdev注册设备。FB_MAJOR主设备号,在Fb.h文件中定义为29。"fb"为设备名称。fb_fops是定义的file_operations结构体,包含了read、write、ioctl等和硬件相关的接口函数。
(2)、代码第9行,创建一个名为"graphics"的类。
用户通过open 函数打开设备,这里就是调用fb_open函数,下面来分析fb_open函数。
- static int
- fb_open(struct inode *inode, struct file *file)
- {
- int fbidx = iminor(inode); //得到次设备号
- struct fb_info *info; //定义一个fb_info类型的结构体指针
- int res = 0;
-
- if (fbidx >= FB_MAX)
- return -ENODEV;
- #ifdef CONFIG_KMOD
- if (!(info = registered_fb[fbidx]))
- try_to_load(fbidx);
- #endif /* CONFIG_KMOD */
- if (!(info = registered_fb[fbidx])) //指针指向registered_fb[fbidx]
- return -ENODEV;
- if (!try_module_get(info->fbops->owner))
- return -ENODEV;
- file->private_data = info;
- if (info->fbops->fb_open) {
- res = info->fbops->fb_open(info,1); //调用registered_fb[fbidx]-> fbops->fb_open
- if (res)
- module_put(info->fbops->owner);
- }
- return res;
- }
- 代码第4行,得到设备的次设备号 fbidx 。
- 代码第5行,定义一个fb_info类型的结构体指针。
- 代码第14行,将第5行定义的指针info指向以次设备号为索引的registered_fb[fbidx]数组成员。
- 代码第20行,调用registered_fb[fbidx]-> fbops->fb_open打开函数。
-
由上述代码分析可知,registered_fb[fbidx]才是最终被用户空间调用的接口函数。那么数组registered_fb[]又是被谁赋值的,在哪里赋值呢?猜测一下,因为registered_fb[]数组中存放的就是和硬件相关的接口函数,所以应该在驱动层会有相关的注册函数,将实际的硬件接口和registered_fb[]数组关联起来。
通过搜索registered_fb,发现在register_framebuffer函数中有关于该数组的赋值操作。接下来来看看函数register_framebuffer。
- int
- register_framebuffer(struct fb_info *fb_info)
- {
- int i;
- struct fb_event event;
- struct fb_videomode mode;
-
- if (num_registered_fb == FB_MAX)
- return -ENXIO;
- num_registered_fb++;
- for (i = 0 ; i < FB_MAX; i++)
- if (!registered_fb[i])
- break;
- fb_info->node = i;
-
- fb_info->dev = device_create(fb_class, fb_info->device,
- MKDEV(FB_MAJOR, i), "fb%d", i);
- if (IS_ERR(fb_info->dev)) {
- /* Not fatal */
- printk(KERN_WARNING "Unable to create device for framebuffer %d; errno = %ld\n", i, PTR_ERR(fb_info->dev));
- fb_info->dev = NULL;
- } else
- fb_init_device(fb_info);
-
- if (fb_info->pixmap.addr == NULL) {
- fb_info->pixmap.addr = kmalloc(FBPIXMAPSIZE, GFP_KERNEL);
- if (fb_info->pixmap.addr) {
- fb_info->pixmap.size = FBPIXMAPSIZE;
- fb_info->pixmap.buf_align = 1;
- fb_info->pixmap.scan_align = 1;
- fb_info->pixmap.access_align = 32;
- fb_info->pixmap.flags = FB_PIXMAP_DEFAULT;
- }
- }
- fb_info->pixmap.offset = 0;
-
- if (!fb_info->pixmap.blit_x)
- fb_info->pixmap.blit_x = ~(u32)0;
-
- if (!fb_info->pixmap.blit_y)
- fb_info->pixmap.blit_y = ~(u32)0;
-
- if (!fb_info->modelist.prev || !fb_info->modelist.next)
- INIT_LIST_HEAD(&fb_info->modelist);
-
- fb_var_to_videomode(&mode, &fb_info->var);
- fb_add_videomode(&mode, &fb_info->modelist);
- registered_fb[i] = fb_info;
-
- event.info = fb_info;
- fb_notifier_call_chain(FB_EVENT_FB_REGISTERED, &event);
- return 0;
- }
首先我们来看一下结构体fb_info,他是linux内核中为实现framebuffer驱动框架定义的驱动层接口,在Fb.h文件中定义。它包含了许多底层函数,还包括了有关设备状态的数据。每一个framebuffer设备都与一个fb_info结构体相对应。其代码如下:
(1)node成员代表framebuffer设备的次设备号;
(2)fb_var_screeninfo结构体是用户可修改的显示控制器参数;
- struct fb_var_screeninfo {
- __u32 xres; /* visible resolution */
- __u32 yres;
- __u32 xres_virtual; /* virtual resolution */
- __u32 yres_virtual;
- __u32 xoffset; /* offset from virtual to visible */
- __u32 yoffset; /* resolution */
-
- __u32 bits_per_pixel; /* guess what */
- __u32 grayscale; /* != 0 Graylevels instead of colors */
-
- struct fb_bitfield red; /* bitfield in fb mem if true color, */
- struct fb_bitfield green; /* else only length is significant */
- struct fb_bitfield blue;
- struct fb_bitfield transp; /* transparency */
-
- ......
- };
(3)fb_fix_screeninfo成员主要记录用户不能修改的显示控制器参数;
(4)fbops结构体是提供给底层设备的一个接口,上面提到的open函数,就是该结构体的成员。编写字符设备驱动时就需要实现一个file_operations结构体,和这个结构体的作用类似。
(1)、代码第16行,在类下面创建一个设备;
(2)、代码第23行,初始化刚刚创建的设备;
(3)、代码第26行,申请一个framebuffer空间;
(4)、代码第27~47行,对申请的framebuffer空间进行配置;
(5)、代码第48行,将已经配置好的fb_info节点放到registered_fb[]数组中。
由上述分析可知,register_framebuffer函数主要用于生成一个新的fb_info节点,并将其存放到registered_fb[]数组中。那么该函数由谁调用呢?
搜索register_framebuffer函数,在s3c2410fb.c文件中,发现s3c2410fb_probe函数调用了注册函数。
那么这里就以s3c2410fb.c为例,来分析一下lcd驱动。
首先进入drivers/video/s3c2410fb.c文件中,从入口函数s3c2410fb_init开始。
- int __devinit s3c2410fb_init(void)
- {
- return platform_driver_register(&s3c2410fb_driver);
- }
入口函数中通过调用platform_driver_register函数注册平台驱动设备,说明该驱动时基于bus-drv-dev模型的,那么就将重点集中到probe函数上,即s3c2410fb_probe。
- static int __init s3c2410fb_probe(struct platform_device *pdev)
- {
- struct s3c2410fb_info *info;
- struct fb_info *fbinfo;
- struct s3c2410fb_hw *mregs;
- int ret;
- int irq;
- int i;
- u32 lcdcon1;
- //根据平台设备,获得某些硬件相关的信息
- mach_info = pdev->dev.platform_data;
- mregs = &mach_info->regs;
- irq = platform_get_irq(pdev, 0);
- //(1)申请一个 framebuffer空间
- fbinfo = framebuffer_alloc(sizeof(struct s3c2410fb_info), &pdev->dev);
- //(2)设置fbinfo
- info = fbinfo->par;
- info->fb = fbinfo;
- info->dev = &pdev->dev;
- .....
- //(3)硬件相关的操作,设置中断,lcd时钟,显存地址,
- ret = request_irq(irq, s3c2410fb_irq, IRQF_DISABLED, pdev->name, info);
- info->clk = clk_get(NULL, "lcd");
- clk_enable(info->clk);
- msleep(1);
-
- /* Initialize video memory */
- ret = s3c2410fb_map_video_memory(info);
- ret = s3c2410fb_init_registers(info);
- ret = s3c2410fb_check_var(&fbinfo->var, fbinfo);
- //(4)注册fbinfo结构体
- ret = register_framebuffer(fbinfo);
- if (ret < 0) {
- printk(KERN_ERR "Failed to register framebuffer device: %d\n", ret);
- goto free_video_memory;
- }
- /* create device files */
- device_create_file(&pdev->dev, &dev_attr_debug);
- return 0;
- .....
- }
分析s3c2410fb_probe函数,大致可以梳理出framebuffer驱动的编写流程:
- 申请一个 fbinfo 结构体空间;
- 设置 fbinfo ;
- 硬件相关的操作;
- 注册fbinfo 。