4 linux lcd驱动框架分析

Posted beijiqie1104

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了4 linux lcd驱动框架分析相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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。

  1. static?int?__init??
  2. fbmem_init(void)??
  3. ??
  4. ????create_proc_read_entry("fb",?0,?NULL,?fbmem_read_proc,?NULL);??
  5. ?? ?
  6. ????if?(register_chrdev(FB_MAJOR,"fb",&fb_fops))??//注册一个字符设备
  7. ????????printk("unable?to?get?major?%d?for?fb?devs\\n",?FB_MAJOR);??
  8. ?? ?
  9. ????fb_class?=?class_create(THIS_MODULE,?"graphics");??//创建一个类
  10. ????if?(IS_ERR(fb_class))???
  11. ????????printk(KERN_WARNING?"Unable?to?create?fb?class;?errno?=?%ld\\n",?PTR_ERR(fb_class));??
  12. ????????fb_class?=?NULL;??
  13. ??????
  14. ????return?0;??
  15. ??

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。

技术图片

（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。

  1. static?int??
  2. fb_open(struct?inode?*inode,?struct?file?*file)??
  3. ??
  4. ????int?fbidx?=?iminor(inode);??//得到次设备号
  5. ????struct?fb_info?*info;?????? //定义一个fb_info类型的结构体指针
  6. ????int?res?=?0;??
  7. ?? ?
  8. ????if?(fbidx?>=?FB_MAX)??
  9. ????????return?-ENODEV;??
  10. #ifdef?CONFIG_KMOD??
  11. ????if?(!(info?=?registered_fb[fbidx]))??
  12. ????????try_to_load(fbidx);??
  13. #endif?/*?CONFIG_KMOD?*/??
  14. ????if?(!(info?=?registered_fb[fbidx]))??//指针指向registered_fb[fbidx]
  15. ????????return?-ENODEV;??
  16. ????if?(!try_module_get(info->fbops->owner))??
  17. ????????return?-ENODEV;??
  18. ????file->private_data?=?info;??
  19. ????if?(info->fbops->fb_open)???
  20. ????????res?=?info->fbops->fb_open(info,1);??//调用registered_fb[fbidx]-> fbops->fb_open
  21. ????????if?(res)??
  22. ????????????module_put(info->fbops->owner);??
  23. ??????
  24. ????return?res;??
  25. ??
    1. 代码第4行，得到设备的次设备号fbidx?。
    2. 代码第5行，定义一个fb_info类型的结构体指针。
    3. 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。
    4. 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。

  1. int??
  2. register_framebuffer(struct?fb_info?*fb_info)??
  3. ??
  4. ????int?i;??
  5. ????struct?fb_event?event;??
  6. ????struct?fb_videomode?mode;??
  7. ?? ?
  8. ????if?(num_registered_fb?==?FB_MAX)??
  9. ????????return?-ENXIO;??
  10. ????num_registered_fb++;??
  11. ????for?(i?=?0?;?i?<?FB_MAX;?i++)??
  12. ????????if?(!registered_fb[i])??
  13. ????????????break;??
  14. ????fb_info->node?=?i;??
  15. ?? ?
  16. ????fb_info->dev?=?device_create(fb_class,?fb_info->device,??
  17. ?????????????????????MKDEV(FB_MAJOR,?i),?"fb%d",?i);??
  18. ????if?(IS_ERR(fb_info->dev))???
  19. ????????/*?Not?fatal?*/??
  20. ????????printk(KERN_WARNING?"Unable?to?create?device?for?framebuffer?%d;?errno?=?%ld\\n",?i,?PTR_ERR(fb_info->dev));??
  21. ????????fb_info->dev?=?NULL;??
  22. ?????else??
  23. ????????fb_init_device(fb_info);??
  24. ?? ?
  25. ????if?(fb_info->pixmap.addr?==?NULL)???
  26. ????????fb_info->pixmap.addr?=?kmalloc(FBPIXMAPSIZE,?GFP_KERNEL);??
  27. ????????if?(fb_info->pixmap.addr)???
  28. ????????????fb_info->pixmap.size?=?FBPIXMAPSIZE;??
  29. ????????????fb_info->pixmap.buf_align?=?1;??
  30. ????????????fb_info->pixmap.scan_align?=?1;??
  31. ????????????fb_info->pixmap.access_align?=?32;??
  32. ????????????fb_info->pixmap.flags?=?FB_PIXMAP_DEFAULT;??
  33. ??????????
  34. ?????????
  35. ????fb_info->pixmap.offset?=?0;??
  36. ?? ?
  37. ????if?(!fb_info->pixmap.blit_x)??
  38. ????????fb_info->pixmap.blit_x?=?~(u32)0;??
  39. ?? ?
  40. ????if?(!fb_info->pixmap.blit_y)??
  41. ????????fb_info->pixmap.blit_y?=?~(u32)0;??
  42. ?? ?
  43. ????if?(!fb_info->modelist.prev?||?!fb_info->modelist.next)??
  44. ????????INIT_LIST_HEAD(&fb_info->modelist);??
  45. ?? ?
  46. ????fb_var_to_videomode(&mode,?&fb_info->var);??
  47. ????fb_add_videomode(&mode,?&fb_info->modelist);??
  48. ????registered_fb[i]?=?fb_info;??
  49. ?? ?
  50. ????event.info?=?fb_info;??
  51. ????fb_notifier_call_chain(FB_EVENT_FB_REGISTERED,?&event);??
  52. ????return?0;??
  53. ??

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；

  1. struct?fb_var_screeninfo???
  2. ????__u32?xres;?????????/*?visible?resolution???????*/??
  3. ????__u32?yres;??
  4. ????__u32?xres_virtual;?????/*?virtual?resolution???????*/??
  5. ????__u32?yres_virtual;??
  6. ????__u32?xoffset;??????????/*?offset?from?virtual?to?visible?*/??
  7. ????__u32?yoffset;??????????/*?resolution???????????*/??
  8. ?? ?
  9. ????__u32?bits_per_pixel;???????/*?guess?what???????????*/??
  10. ????__u32?grayscale;????????/*?!=?0?Graylevels?instead?of?colors?*/??
  11. ?? ?
  12. ????struct?fb_bitfield?red;?????/*?bitfield?in?fb?mem?if?true?color,?*/??
  13. ????struct?fb_bitfield?green;???/*?else?only?length?is?significant?*/??
  14. ????struct?fb_bitfield?blue;??
  15. ????struct?fb_bitfield?transp;??/*?transparency?????????*/????
  16. ?? ?
  17. ????......??
  18. ;??

（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。

技术图片

（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。

  1. int?__devinit?s3c2410fb_init(void)??
  2. ??
  3. ????return?platform_driver_register(&s3c2410fb_driver);??
  4. ??

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。

  1. static?int?__init?s3c2410fb_probe(struct?platform_device?*pdev)??
  2. ??
  3. ????struct?s3c2410fb_info?*info;??
  4. ????struct?fb_info?????*fbinfo;??
  5. ????struct?s3c2410fb_hw?*mregs;??
  6. ????int?ret;??
  7. ????int?irq;??
  8. ????int?i;??
  9. ????u32?lcdcon1;??
  10. ??//根据平台设备，获得某些硬件相关的信息
  11. ????mach_info?=?pdev->dev.platform_data;??
  12. ????mregs?=?&mach_info->regs;??
  13. ????irq?=?platform_get_irq(pdev,?0);??
  14. ?????//（1）申请一个?framebuffer空间
  15. ????fbinfo?=?framebuffer_alloc(sizeof(struct?s3c2410fb_info),?&pdev->dev);??
  16. ?????//（2）设置fbinfo
  17. ????info?=?fbinfo->par;??
  18. ????info->fb?=?fbinfo;??
  19. ????info->dev?=?&pdev->dev;??
  20. ????????.....??
  21. ??//（3）硬件相关的操作，设置中断，lcd时钟，显存地址，
  22. ????ret?=?request_irq(irq,?s3c2410fb_irq,?IRQF_DISABLED,?pdev->name,?info);??
  23. ????info->clk?=?clk_get(NULL,?"lcd");??
  24. ????clk_enable(info->clk);??
  25. ????msleep(1);??
  26. ?? ?
  27. ????/*?Initialize?video?memory?*/??
  28. ????ret?=?s3c2410fb_map_video_memory(info);??
  29. ????ret?=?s3c2410fb_init_registers(info);??
  30. ????ret?=?s3c2410fb_check_var(&fbinfo->var,?fbinfo);??
  31. ??//（4）注册fbinfo结构体
  32. ????ret?=?register_framebuffer(fbinfo);??
  33. ????if?(ret?<?0)???
  34. ????????printk(KERN_ERR?"Failed?to?register?framebuffer?device:?%d\\n",?ret);??
  35. ????????goto?free_video_memory;??
  36. ??????
  37. ????/*?create?device?files?*/??
  38. ????device_create_file(&pdev->dev,?&dev_attr_debug);??
  39. ????return?0;??
  40. ???????.....??
  41. ??

分析s3c2410fb_probe函数，大致可以梳理出framebuffer驱动的编写流程：

  1. 申请一个fbinfo?结构体空间；
  2. 设置fbinfo?；
  3. 硬件相关的操作；
  4. 注册fbinfo?。

?

以上是关于4 linux lcd驱动框架分析的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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Linux驱动分析之LCD驱动架构

LCD驱动源码分析(s3cfb.c)

10. LCD驱动程序 ——框架分析

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