AM335x(TQ335x)学习笔记——LCD驱动移植
2015-08-12 00:00
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TI的LCD控制器驱动是非常完善的,共通的地方已经由驱动封装好了,与按键一样,我们可以通过DTS配置完成LCD的显示。下面,我们来讨论下使用DTS方式配置内核完成LCD驱动的思路。
(1)初步分析
由于TQ335x使用的芯片是AM335x,故仍然可以参考am335x-evm.dts。当然,am335x-evmsk.dts、am335x-beagbone.dts都可以。本文以am335x-evm.dts为例。大体上浏览下DTS文件,可以发现两个醒目的节点:一个是panel,一个是backlight。接下来我们逐个分析。
(2)panel节点信息分析及配置
从panel节点可以获得如下信息:
1. 匹配内核驱动的关键词是:"ti,tilcdc,panel",可以通过这个关键字找到相应的驱动。
2. 管脚配置在节点lcd_pins_s0内
3. panel-info中可以配置LCD的硬件信息,如LCD的分辨率等
4. display-times中记录了LCD刷屏的相关时序。
其中,panel-info和display-times需要去LCD手册中查找,管脚配置需要根据AM335x的芯片手册、数据手册及TQ335x的原理图确定,驱动则需要去内核的driver目录下查找。下面,我一一解决上述几个问题:
首先是设置panel-info和display-times。我的TQ335x是用的我调试TQ210时使用的触摸屏,型号是TN92,这个屏是800*480的分辨率,因此,panel-info与evm开发板的配置是相同的,可以不做任何修改。但是,不同屏幕的display-times一般是不相同的,因此,需要查阅触摸屏的手册来确认display-times。
TN92的水平扫描时序如下表:
![](http://static.oschina.net/uploads/space/2015/0812/164500_Jaky_1268438.jpg)
垂直扫描时序如下图:
![](http://static.oschina.net/uploads/space/2015/0812/164527_exw3_1268438.jpg)
但是,如果对LCD各参数不怎么熟悉的话,很难建立这两个表与DTS中display-times的关系,这时应该去查阅一下linux内核的文档和芯片手册。在内核文档:”Documentation/devicetree/bindings/video/display-timing.txt"有相关的记载,该文件中有形象的描述,具体如下:
+----------+-------------------------------------+----------+-------+
| | ↑ | | |
| | |vback_porch | | |
| | ↓ | | |
+----------#######################################----------+-------+
| # ↑ # | |
| # | # | |
| hback # | # hfront | hsync |
| porch # | hactive # porch | len |
|<-------->#<-------+--------------------------->#<-------->|<----->|
| # | # | |
| # |vactive # | |
| # | # | |
| # ↓ # | |
+----------#######################################----------+-------+
| | ↑ | | |
| | |vfront_porch | | |
| | ↓ | | |
+----------+-------------------------------------+----------+-------+
| | ↑ | | |
| | |vsync_len | | |
| | ↓ | | |
+----------+-------------------------------------+----------+-------+
AM335x的技术参考手册中可以找到相关的寄存器解释,如下:
![](http://static.oschina.net/uploads/space/2015/0812/164629_3JoT_1268438.jpg)
综合这三份资料,很容易确定下LCD的屏的时序参数的范围(需要强调的是,上述参数不一定精确,还需要使用图片实机测下效果),经过多次实验,最终确定下了LCD的时序参数,详情如下:
panel {
compatible = "ti,tilcdc,panel";
status = "okay";
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&lcd_pins_s0>;
panel-info {
ac-bias = <255>;
ac-bias-intrpt = <0>;
dma-burst-sz = <16>;
bpp = <32>;
fdd = <0x80>;
sync-edge = <0>;
sync-ctrl = <1>;
raster-order = <0>;
fifo-th = <0>;
};
display-timings {
800x480p62 {
clock-frequency = <30000000>;
hactive = <800>;
vactive = <480>;
hfront-porch = <214>;
hback-porch = <40>;
hsync-len = <4>;
vback-porch = <20>;
vfront-porch = <23>;
vsync-len = <4>;
hsync-active = <0>;
vsync-active = <0>;
};
};
};
时序确定下来之后需要关注的就是管脚配置,由于am335x集成了LCD控制,该控制器与LCD的连接方式是通过GPIO管脚复用实现的,而evm开发板与TQ335x的LCD都接在了同一个LCD控制器上,因此,直接使用原有的管脚配置即可。这一点也可以通过阅读TQ335x的原理图确认,这里我就不再分析了。
(3)backlight节点分析及配置
从backlight节点中可以获得如下信息:
1. 匹配内核驱动的关键词是"pwm-backlight"。
2. 使用的ECAP0进行PWM输出。
3. 有8个亮度等级。
4. 默认的亮度等级是8,也就是最亮。
了解以上信息后需要查阅TQ335x手册,弄清楚backlight控制管脚是如何连接的。通过分析TQ335x的原理图可知,TQ335x的背光控制也是使用PWM方式控制,且该引脚接到AM335x的ECAP2_IN_PWM2_OUT管脚上,而evm开发板是接在ECAP0_IN_PWM0_OUT管脚上的,因此,需要修改DTS配置才能正常使用TQ335x的背光功能。思路是将DTS中的背光配置由EACP0改为EACP2,下面是修改的步骤:
Step1. 将backlight节点中&eacp0改为&eacp2。
Step2. 将&epwmss0改为&epwmss2,并将该节点内的ecap0: ecap@48304100改成ecap0:ecap@48304100,然后将该节点中的&ecap0_pins改成&ecap2_pins。
Step3. 将ecap0_pins节点改名为ecap2_pins,然后将pinctrl-single,pins内的内容改为:0x19c MUX_MODE4。
最后修改后的DTS相关部分如下:
backlight {
compatible = "pwm-backlight";
pwms = <&ecap2 0 50000 0>;
brightness-levels = <0 51 53 56 62 75 101 152 255>;
default-brightness-level = <8>;
};
&epwmss2 {
status = "okay";
ecap2: ecap@48304100 {
status = "okay";
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&ecap2_pins>;
};
};
ecap2_pins: backlight_pins {
pinctrl-single,pins = <
0x19c MUX_MODE4 /* MCASP0_AHCLKR.eCAP2_in_PWM2_out MODE4 */
>;
};
这样就完成了背光功能的DTS配置。
(4)配置内核驱动
由于evm开发板的代码是使用ATAGS方式启动的,没有配置pwm-backlight和基于TI LCD控制器的通用panel驱动,需要通过menuconfig开启相应的配置项。通过DTS中的compatible属性可以找到pwm-backlight驱动是在drivers/video/backlight/pwm-bl.c中实现的,而panel驱动则是在drivers/gpu/drm/tilcdc/tilcdc_panel.c中实现的,阅读相应目录下的Makefile和Kconfig就可以确定出如何配置menuconfig。Makefile和Kconfig的分析过程很简单,我就不多写了,下面是通过menuconfig开启相应功能的步骤。
Step1. 执行menuconfig指令:
make ARCH=arm menuconfig
Step2. 开启通用pwm-backlight驱动和基于TI LCD控制器的通用panel驱动,配置内容如下:
Graphics support --->
[*] Pulse-Width Modulation (PWM) Support --->
<*> ECAP PWM support
<*> EHRPWM PWM support
-*- Backlight & LCD device support --->
<*> Generic PWM based Backlight Driver
Graphics support --->
Direct Rendering Manager --->
<*> Direct Rendering Manager (XFree86 4.1.0 and higher DRI support) --->
<*> DRM Support for TI LCDC Display Controller
(5)编译DTB和内核
执行DTB编译指令:
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- tq335x.dtb
执行内核编译指令:
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- -j8
(6)用新内核启动开发板
将新编译好的tq335x.dtb和zImage拷贝到SD卡的boot目录下,然后用SD启动开发板到u-boot命令行模式,通过u-boot指令启动内核(每次都这样启动会比较麻烦,可以通过设置u-boot的bootcmd环境变量并保存来简化此动作),启动内核的指令与前一篇文章的命令是相同的:
load mmc 0 0x88000000 /boot/tq335x.dtb
load mmc 0 0x82000000 /boot/zImage
load mmc 0 0x88080000 /boot/ramdisk.img
bootz 0x82000000 0x88080000 0x88000000
这时,可以看到开发板正常启动并且能看到熟悉的Linux小企鹅Logo,至此,就完成了am335x的LCD驱动移植,实际上是不需要我们写代码的,但需要了解内核的组织方式和DTS配置的方法。
(7)pinmux配置参数的确定方法
相信有些人看完这几篇文章之后有个疑问,就是配置pinmux的时候offset是如何确定的。配置GPIO管脚复用功能时经常用到pinctrl-single,pins = <offset, function>属性,内核解析该属性后根据offset和function配置对应的寄存器,是GPIO管脚配置为指定的复用功能。
讲offset的确定方法之前需要指出的是,TI的GPIO控制与三星的芯片不同,三星的芯片管脚复用功能是放在GPIO寄存器中的,而TI的芯片则有个专门的控制模块叫Control Module,该模块可以控制所有的GPIO管脚功能复用;另外,与三星芯片的另外一个不同是TI的芯片分为技术参考手册和数据手册,技术参考手册非常详细的讲述同family的芯片功能及使用方法,数据手册则用来讲述同family中不同芯片特有的属性。因此,调试TI芯片时需要结合技术参考手册和数据手册,而配置GPIO则需要阅读技术手册的GPIO、Control Module两章和数据手册中相关的部分。
从am33xx.dtsi中可以看到pinmux的基地址是0x44e10800,我们先来看这个地址是怎么来的。从技术参考手册的内存映射表可以确定该地址位于L4_WKUP段内,如下图:
![](http://static.oschina.net/uploads/space/2015/0812/165024_Vm06_1268438.jpg)
点击L4_WKUP超链接,可以切换到L4_WKUP的地址映射表,从该表中可以确定,该地址位于Control Module,如下图:
![](http://static.oschina.net/uploads/space/2015/0812/165043_IUgB_1268438.jpg)
点击Control Module的超链接,可以切换到Control Module的地址映射表,从该表中可以找到0x44e10800地址,实际上就是conf_gpmc_ad0控制寄存器的地址,也就是说,pinmux配置时的offset都基于这个地址的。
以PWM背光控制为例。该功能引脚是接在ECAP2_IN_PWM_OUT上的,实际上就是AM335x的MCASP0_AHCLKR管脚,该管脚的地址也可以在Control Module的地址映射表中找到,该管脚的地址是0x44e1099c(表中是基于Control Module的offset,这个值是计算之后的),因此,在pinmux中配置该引脚时使用的offset应该是0x19c,这样就确定出了offset。
pinctrl-single,pins的第二项是function,用来指定GPIO管脚是输入还是输出,当前处于哪种模式。输入输出很容易配置,但是AM335x技术参考手册中只提到每个管脚有8中模式,即MODE0~MODE7,其中,MODE0是主模式,但是没有具体讲每个引脚的每个MODE是什么功能,这时,就需要查阅AM335x数据手册了。在AM335x数据手册MCASP0_AHCLKR的八种模式的含义,如下图:
![](http://static.oschina.net/uploads/space/2015/0812/165106_kyVK_1268438.jpg)
由于我们使用的是eCAP2_in_PWM2_out功能,故使用MUX_MODE4。这就是backlight的pinmux配置时使用pinctrl-single,pins = <0x19c MUX_MODE4>的原因。
(8)效果展示
到这里LCD的移植工作就算完成了,下面是TQ335x驱动LCD后的效果图:
![](http://static.oschina.net/uploads/space/2015/0812/165128_QmoO_1268438.jpg)
(9)总结
使用DTB方式配置内核驱动一般需要以下几个步骤:
Step1. 设置pinmux,配置的GPIO为相应的功能。
Step2. 设置相应的节点,关联对应的驱动。
Step3. 检查内核配置项,确保开启对应的驱动选项。
(1)初步分析
由于TQ335x使用的芯片是AM335x,故仍然可以参考am335x-evm.dts。当然,am335x-evmsk.dts、am335x-beagbone.dts都可以。本文以am335x-evm.dts为例。大体上浏览下DTS文件,可以发现两个醒目的节点:一个是panel,一个是backlight。接下来我们逐个分析。
(2)panel节点信息分析及配置
从panel节点可以获得如下信息:
1. 匹配内核驱动的关键词是:"ti,tilcdc,panel",可以通过这个关键字找到相应的驱动。
2. 管脚配置在节点lcd_pins_s0内
3. panel-info中可以配置LCD的硬件信息,如LCD的分辨率等
4. display-times中记录了LCD刷屏的相关时序。
其中,panel-info和display-times需要去LCD手册中查找,管脚配置需要根据AM335x的芯片手册、数据手册及TQ335x的原理图确定,驱动则需要去内核的driver目录下查找。下面,我一一解决上述几个问题:
首先是设置panel-info和display-times。我的TQ335x是用的我调试TQ210时使用的触摸屏,型号是TN92,这个屏是800*480的分辨率,因此,panel-info与evm开发板的配置是相同的,可以不做任何修改。但是,不同屏幕的display-times一般是不相同的,因此,需要查阅触摸屏的手册来确认display-times。
TN92的水平扫描时序如下表:
![](http://static.oschina.net/uploads/space/2015/0812/164500_Jaky_1268438.jpg)
垂直扫描时序如下图:
![](http://static.oschina.net/uploads/space/2015/0812/164527_exw3_1268438.jpg)
但是,如果对LCD各参数不怎么熟悉的话,很难建立这两个表与DTS中display-times的关系,这时应该去查阅一下linux内核的文档和芯片手册。在内核文档:”Documentation/devicetree/bindings/video/display-timing.txt"有相关的记载,该文件中有形象的描述,具体如下:
+----------+-------------------------------------+----------+-------+
| | ↑ | | |
| | |vback_porch | | |
| | ↓ | | |
+----------#######################################----------+-------+
| # ↑ # | |
| # | # | |
| hback # | # hfront | hsync |
| porch # | hactive # porch | len |
|<-------->#<-------+--------------------------->#<-------->|<----->|
| # | # | |
| # |vactive # | |
| # | # | |
| # ↓ # | |
+----------#######################################----------+-------+
| | ↑ | | |
| | |vfront_porch | | |
| | ↓ | | |
+----------+-------------------------------------+----------+-------+
| | ↑ | | |
| | |vsync_len | | |
| | ↓ | | |
+----------+-------------------------------------+----------+-------+
AM335x的技术参考手册中可以找到相关的寄存器解释,如下:
![](http://static.oschina.net/uploads/space/2015/0812/164629_3JoT_1268438.jpg)
综合这三份资料,很容易确定下LCD的屏的时序参数的范围(需要强调的是,上述参数不一定精确,还需要使用图片实机测下效果),经过多次实验,最终确定下了LCD的时序参数,详情如下:
panel {
compatible = "ti,tilcdc,panel";
status = "okay";
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&lcd_pins_s0>;
panel-info {
ac-bias = <255>;
ac-bias-intrpt = <0>;
dma-burst-sz = <16>;
bpp = <32>;
fdd = <0x80>;
sync-edge = <0>;
sync-ctrl = <1>;
raster-order = <0>;
fifo-th = <0>;
};
display-timings {
800x480p62 {
clock-frequency = <30000000>;
hactive = <800>;
vactive = <480>;
hfront-porch = <214>;
hback-porch = <40>;
hsync-len = <4>;
vback-porch = <20>;
vfront-porch = <23>;
vsync-len = <4>;
hsync-active = <0>;
vsync-active = <0>;
};
};
};
时序确定下来之后需要关注的就是管脚配置,由于am335x集成了LCD控制,该控制器与LCD的连接方式是通过GPIO管脚复用实现的,而evm开发板与TQ335x的LCD都接在了同一个LCD控制器上,因此,直接使用原有的管脚配置即可。这一点也可以通过阅读TQ335x的原理图确认,这里我就不再分析了。
(3)backlight节点分析及配置
从backlight节点中可以获得如下信息:
1. 匹配内核驱动的关键词是"pwm-backlight"。
2. 使用的ECAP0进行PWM输出。
3. 有8个亮度等级。
4. 默认的亮度等级是8,也就是最亮。
了解以上信息后需要查阅TQ335x手册,弄清楚backlight控制管脚是如何连接的。通过分析TQ335x的原理图可知,TQ335x的背光控制也是使用PWM方式控制,且该引脚接到AM335x的ECAP2_IN_PWM2_OUT管脚上,而evm开发板是接在ECAP0_IN_PWM0_OUT管脚上的,因此,需要修改DTS配置才能正常使用TQ335x的背光功能。思路是将DTS中的背光配置由EACP0改为EACP2,下面是修改的步骤:
Step1. 将backlight节点中&eacp0改为&eacp2。
Step2. 将&epwmss0改为&epwmss2,并将该节点内的ecap0: ecap@48304100改成ecap0:ecap@48304100,然后将该节点中的&ecap0_pins改成&ecap2_pins。
Step3. 将ecap0_pins节点改名为ecap2_pins,然后将pinctrl-single,pins内的内容改为:0x19c MUX_MODE4。
最后修改后的DTS相关部分如下:
backlight {
compatible = "pwm-backlight";
pwms = <&ecap2 0 50000 0>;
brightness-levels = <0 51 53 56 62 75 101 152 255>;
default-brightness-level = <8>;
};
&epwmss2 {
status = "okay";
ecap2: ecap@48304100 {
status = "okay";
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&ecap2_pins>;
};
};
ecap2_pins: backlight_pins {
pinctrl-single,pins = <
0x19c MUX_MODE4 /* MCASP0_AHCLKR.eCAP2_in_PWM2_out MODE4 */
>;
};
这样就完成了背光功能的DTS配置。
(4)配置内核驱动
由于evm开发板的代码是使用ATAGS方式启动的,没有配置pwm-backlight和基于TI LCD控制器的通用panel驱动,需要通过menuconfig开启相应的配置项。通过DTS中的compatible属性可以找到pwm-backlight驱动是在drivers/video/backlight/pwm-bl.c中实现的,而panel驱动则是在drivers/gpu/drm/tilcdc/tilcdc_panel.c中实现的,阅读相应目录下的Makefile和Kconfig就可以确定出如何配置menuconfig。Makefile和Kconfig的分析过程很简单,我就不多写了,下面是通过menuconfig开启相应功能的步骤。
Step1. 执行menuconfig指令:
make ARCH=arm menuconfig
Step2. 开启通用pwm-backlight驱动和基于TI LCD控制器的通用panel驱动,配置内容如下:
Graphics support --->
[*] Pulse-Width Modulation (PWM) Support --->
<*> ECAP PWM support
<*> EHRPWM PWM support
-*- Backlight & LCD device support --->
<*> Generic PWM based Backlight Driver
Graphics support --->
Direct Rendering Manager --->
<*> Direct Rendering Manager (XFree86 4.1.0 and higher DRI support) --->
<*> DRM Support for TI LCDC Display Controller
(5)编译DTB和内核
执行DTB编译指令:
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- tq335x.dtb
执行内核编译指令:
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- -j8
(6)用新内核启动开发板
将新编译好的tq335x.dtb和zImage拷贝到SD卡的boot目录下,然后用SD启动开发板到u-boot命令行模式,通过u-boot指令启动内核(每次都这样启动会比较麻烦,可以通过设置u-boot的bootcmd环境变量并保存来简化此动作),启动内核的指令与前一篇文章的命令是相同的:
load mmc 0 0x88000000 /boot/tq335x.dtb
load mmc 0 0x82000000 /boot/zImage
load mmc 0 0x88080000 /boot/ramdisk.img
bootz 0x82000000 0x88080000 0x88000000
这时,可以看到开发板正常启动并且能看到熟悉的Linux小企鹅Logo,至此,就完成了am335x的LCD驱动移植,实际上是不需要我们写代码的,但需要了解内核的组织方式和DTS配置的方法。
(7)pinmux配置参数的确定方法
相信有些人看完这几篇文章之后有个疑问,就是配置pinmux的时候offset是如何确定的。配置GPIO管脚复用功能时经常用到pinctrl-single,pins = <offset, function>属性,内核解析该属性后根据offset和function配置对应的寄存器,是GPIO管脚配置为指定的复用功能。
讲offset的确定方法之前需要指出的是,TI的GPIO控制与三星的芯片不同,三星的芯片管脚复用功能是放在GPIO寄存器中的,而TI的芯片则有个专门的控制模块叫Control Module,该模块可以控制所有的GPIO管脚功能复用;另外,与三星芯片的另外一个不同是TI的芯片分为技术参考手册和数据手册,技术参考手册非常详细的讲述同family的芯片功能及使用方法,数据手册则用来讲述同family中不同芯片特有的属性。因此,调试TI芯片时需要结合技术参考手册和数据手册,而配置GPIO则需要阅读技术手册的GPIO、Control Module两章和数据手册中相关的部分。
从am33xx.dtsi中可以看到pinmux的基地址是0x44e10800,我们先来看这个地址是怎么来的。从技术参考手册的内存映射表可以确定该地址位于L4_WKUP段内,如下图:
![](http://static.oschina.net/uploads/space/2015/0812/165024_Vm06_1268438.jpg)
点击L4_WKUP超链接,可以切换到L4_WKUP的地址映射表,从该表中可以确定,该地址位于Control Module,如下图:
![](http://static.oschina.net/uploads/space/2015/0812/165043_IUgB_1268438.jpg)
点击Control Module的超链接,可以切换到Control Module的地址映射表,从该表中可以找到0x44e10800地址,实际上就是conf_gpmc_ad0控制寄存器的地址,也就是说,pinmux配置时的offset都基于这个地址的。
以PWM背光控制为例。该功能引脚是接在ECAP2_IN_PWM_OUT上的,实际上就是AM335x的MCASP0_AHCLKR管脚,该管脚的地址也可以在Control Module的地址映射表中找到,该管脚的地址是0x44e1099c(表中是基于Control Module的offset,这个值是计算之后的),因此,在pinmux中配置该引脚时使用的offset应该是0x19c,这样就确定出了offset。
pinctrl-single,pins的第二项是function,用来指定GPIO管脚是输入还是输出,当前处于哪种模式。输入输出很容易配置,但是AM335x技术参考手册中只提到每个管脚有8中模式,即MODE0~MODE7,其中,MODE0是主模式,但是没有具体讲每个引脚的每个MODE是什么功能,这时,就需要查阅AM335x数据手册了。在AM335x数据手册MCASP0_AHCLKR的八种模式的含义,如下图:
![](http://static.oschina.net/uploads/space/2015/0812/165106_kyVK_1268438.jpg)
由于我们使用的是eCAP2_in_PWM2_out功能,故使用MUX_MODE4。这就是backlight的pinmux配置时使用pinctrl-single,pins = <0x19c MUX_MODE4>的原因。
(8)效果展示
到这里LCD的移植工作就算完成了,下面是TQ335x驱动LCD后的效果图:
![](http://static.oschina.net/uploads/space/2015/0812/165128_QmoO_1268438.jpg)
(9)总结
使用DTB方式配置内核驱动一般需要以下几个步骤:
Step1. 设置pinmux,配置的GPIO为相应的功能。
Step2. 设置相应的节点,关联对应的驱动。
Step3. 检查内核配置项,确保开启对应的驱动选项。
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