AM335x(TQ335x)学习笔记——LCD驱动移植

2022-10-10 11:49:22

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. 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. 2. 管脚配置在节点lcd_pins_s0内
  3. 3. panel-info中可以配置LCD的硬件信息，如LCD的分辨率等
  4. 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：

AM335x(TQ335x)学习笔记——LCD驱动移植

垂直扫描时序如下图：

AM335x(TQ335x)学习笔记——LCD驱动移植

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：

  1. +----------+-------------------------------------+----------+-------+
  2. |          |        ↑                            |          |       |
  3. |          |        |vback_porch                 |          |       |
  4. |          |        ↓                            |          |       |
  5. +----------#######################################----------+-------+
  6. |          #        ↑                            #          |       |
  7. |          #        |                            #          |       |
  8. |  hback   #        |                            #  hfront  | hsync |
  9. |   porch  #        |       hactive              #  porch   |  len  |
  10. |<-------->#<-------+--------------------------->#<-------->|<----->|
  11. |          #        |                            #          |       |
  12. |          #        |vactive                     #          |       |
  13. |          #        |                            #          |       |
  14. |          #        ↓                            #          |       |
  15. +----------#######################################----------+-------+
  16. |          |        ↑                            |          |       |
  17. |          |        |vfront_porch                |          |       |
  18. |          |        ↓                            |          |       |
  19. +----------+-------------------------------------+----------+-------+
  20. |          |        ↑                            |          |       |
  21. |          |        |vsync_len                   |          |       |
  22. |          |        ↓                            |          |       |
  23. +----------+-------------------------------------+----------+-------+

AM335x的技术参考手册中可以找到相关的寄存器解释，如下：

AM335x(TQ335x)学习笔记——LCD驱动移植

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：

  1. panel {
  2. compatible = "ti,tilcdc,panel";
  3. status = "okay";
  4. pinctrl-names = "default";
  5. pinctrl-0 = <&lcd_pins_s0>;
  6. panel-info {
  7. ac-bias           = <255>;
  8. ac-bias-intrpt    = <0>;
  9. dma-burst-sz      = <16>;
  10. bpp               = <32>;
  11. fdd               = <0x80>;
  12. sync-edge         = <0>;
  13. sync-ctrl         = <1>;
  14. raster-order      = <0>;
  15. fifo-th           = <0>;
  16. };
  17. display-timings {
  18. 800x480p62 {
  19. clock-frequency = <30000000>;
  20. hactive = <800>;
  21. vactive = <480>;
  22. hfront-porch = <214>;
  23. hback-porch = <40>;
  24. hsync-len = <4>;
  25. vback-porch = <20>;
  26. vfront-porch = <23>;
  27. vsync-len = <4>;
  28. hsync-active = <0>;
  29. vsync-active = <0>;
  30. };
  31. };
  32. };

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. 1. 匹配内核驱动的关键词是"pwm-backlight"。
  2. 2. 使用的ECAP0进行PWM输出。
  3. 3. 有8个亮度等级。
  4. 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：

  1. Step1. 将backlight节点中&eacp0改为&eacp2。
  2. 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。
  3. 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：

  1. backlight {
  2. compatible = "pwm-backlight";
  3. pwms = <&ecap2 0 50000 0>;
  4. brightness-levels = <0 51 53 56 62 75 101 152 255>;
  5. default-brightness-level = <8>;
  6. };
  7. &epwmss2 {
  8. status = "okay";
  9. ecap2: ecap@48304100 {
  10. status = "okay";
  11. pinctrl-names = "default";
  12. pinctrl-0 = <&ecap2_pins>;
  13. };
  14. };
  15. ecap2_pins: backlight_pins {
  16. pinctrl-single,pins = <
  17. 0x19c MUX_MODE4 /* MCASP0_AHCLKR.eCAP2_in_PWM2_out MODE4 */
  18. >;
  19. };

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：
  1. 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：

  1. Graphics support  --->
  2. [*] Pulse-Width Modulation (PWM) Support  --->
  3. <*>   ECAP PWM support
  4. <*>   EHRPWM PWM support
  5. -*- Backlight & LCD device support  --->
  6. <*>     Generic PWM based Backlight Driver
  7. Graphics support  --->
  8. Direct Rendering Manager  --->
  9. <*> Direct Rendering Manager (XFree86 4.1.0 and higher DRI support)  --->
  10. <*> DRM Support for TI LCDC Display Controller

（5）编译DTB和内核
执行DTB编译指令：
  1. make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- tq335x.dtb

执行内核编译指令：

  1. 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：

  1. load mmc 0 0x88000000 /boot/tq335x.dtb
  2. load mmc 0 0x82000000 /boot/zImage
  3. load mmc 0 0x88080000 /boot/ramdisk.img
  4. 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：

AM335x(TQ335x)学习笔记——LCD驱动移植

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：

AM335x(TQ335x)学习笔记——LCD驱动移植

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：
AM335x(TQ335x)学习笔记——LCD驱动移植
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：

AM335x(TQ335x)学习笔记——LCD驱动移植

（9）总结

使用DTB方式配置内核驱动一般需要以下几个步骤：

  1. Step1. 设置pinmux，配置的GPIO为相应的功能。
  2. Step2. 设置相应的节点，关联对应的驱动。
  3. Step3. 检查内核配置项，确保开启对应的驱动选项。
上一篇：JavaScript 实现鼠标拖动元素


下一篇：基于Metronic的Bootstrap开发框架经验总结（15）-- 更新使用Metronic 4.75版本