＜Linux开发＞驱动开发 -之- Linux LCD 驱动

交叉编译环境搭建：
＜Linux开发＞ linux开发工具-之-交叉编译环境搭建

uboot移植可参考以下：
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＜Linux开发＞ -之-系统移植 uboot移植过程详细记录（第二部分）
＜Linux开发＞ -之-系统移植 uboot移植过程详细记录（第三部分）(uboot移植完结)

Linux内核及设备树移植可参考以下：
＜Linux开发＞系统移植 -之- linux内核移植过程详细记录（第一部分）
＜Linux开发＞系统移植 -之- linux内核移植过程详细记录（第二部分完结）

Linux文件系统构建移植参考以下：
＜Linux开发＞系统移植 -之- linux构建BusyBox根文件系统及移植过程详细记录
＜Linux开发＞系统移植 -之-使用buildroot构建BusyBox根文件系统

Linux驱动开发参考以下：
＜Linux开发＞驱动开发 -之-pinctrl子系统
＜Linux开发＞驱动开发 -之-gpio子系统
＜Linux开发＞驱动开发 -之-基于pinctrl/gpio子系统的LED驱动
＜Linux开发＞驱动开发 -之-基于pinctrl/gpio子系统的beep驱动
＜Linux开发＞驱动开发 -之-资源的并发与竞争处理
＜Linux开发＞驱动开发 -之-内核定时器与中断
＜Linux开发＞驱动开发 -之-阻塞、非阻塞IO和异步通知
＜Linux开发＞驱动开发 -之-Linux MISC 驱动
＜Linux开发＞驱动开发 -之-Linux INPUT 子系统

一 前言

LCD 液晶屏是常用到的外设，通过 LCD 可以显示绚丽的图形、界面等，提高人机交互的效率。本系列文章所用的开发板I.MX6U 提供了一个 eLCDIF 接口用于连接 RGB 接口的液晶屏。

二 LCD

2.1 LCD简介

LCD 全称是 Liquid Crystal Display，也就是液晶显示器，是现在最常用到的显示器，手机、电脑、各种人机交互设备等基本都用到了 LCD，最常见就是手机和电脑显示器了。由于笔者不是 LCD 从业人员，对于 LCD 的具体原理不了解，百度百科对于 LCD 的原理解释如下：
LCD 的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒，下基板玻璃上设置 TFT（薄膜晶体管），上基板玻璃上设置彩色滤光片，通过 TFT 上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向，从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。

我们现在要在 I.MX6U开发板上使用 LCD，所以不需要去研究 LCD 的具体实现原理，我们只需要从使用的角度去关注 LCD 的几个重要点：
① 分辨率
② 像素格式
③ LCD 屏幕接口
④ LCD 时间参数
⑤ RGB LCD 屏幕时序
⑥ 像素时钟
⑦ 显存

2.2 分辨率

提起 LCD 显示器，我们都会听到 720P、1080P、2K 或 4K 这样的字眼，这个就是 LCD 显示器分辨率。LCD 显示器都是由一个一个的像素点组成，像素点就类似一个灯(在 OLED 显示器中，像素点就是一个小灯)，这个小灯是 RGB 灯，也就是由 R(红色)、G(绿色)和 B(蓝色)这三种颜色组成的，而 RGB 就是光的三原色。1080P 的意思就是一个 LCD 屏幕上的像素数量是1920*1080 个，也就是这个屏幕一列 1080 个像素点，一共 1920 列，如下图所示：

图2.2

上图就是 1080P 显示器的像素示意图，X 轴就是 LCD 显示器的横轴，Y 轴就是显示器的竖轴。图中的小方块就是像素点，一共有 19201080=2073600 个像素点。左上角的 A 点是第一个像素点，右下角的 C 点就是最后一个像素点。2K 就是 25601440 个像素点，4K 是3840*2160 个像素点。很明显，在 LCD 尺寸不变的情况下，分辨率越高越清晰。同样的，分辨率不变的情况下，LCD 尺寸越小越清晰。比如我们常用的 24 寸显示器基本都是 1080P 的，而我们现在使用的 5 寸的手机基本也是 1080P 的，但是手机显示细腻程度就要比 24 寸的显示器要好很多！

由此可见，LCD 显示器的分辨率是一个很重要的参数，但是并不是分辨率越高的 LCD 就越好。衡量一款 LCD 的好坏，分辨率只是其中的一个参数，还有色彩还原程度、色彩偏离、亮度、可视角度、屏幕刷新率等其他参数。

2.3 像素格式

上面讲了，一个像素点就相当于一个 RGB 小灯，通过控制 R、G、B 这三种颜色的亮度就可以显示出各种各样的色彩。那该如何控制 R、G、B 这三种颜色的显示亮度呢？一般一个 R、G、B 这三部分分别使用 8bit 的数据，那么一个像素点就是 8bit*3=24bit，也就是说一个像素点3 个字节，这种像素格式称为 RGB888。如果再加入 8bit 的 Alpha(透明)通道的话一个像素点就是 32bit，也就是 4 个字节，这种像素格式称为 ARGB8888。如果学习过 STM32 的话应该还听过 RGB565 这种像素格式，在本章实验中我们使用 ARGB8888 这种像素格式，一个像素占用 4个字节的内存，这四个字节每个位的分配如下图所示：

图 2.3.1

在上图中，一个像素点是 4 个字节，其中 bit31-bit24 是 Alpha 通道，bit23-bit16 是RED 通道，bit15-bit14 是 GREEN 通道，bit7-bit0 是 BLUE 通道。所以红色对应的值就是0X00FF0000，蓝色对应的值就是 0X000000FF，绿色对应的值为 0X0000FF00。通过调节 R、G、B的比例可以产生其它的颜色，比如0X00FFFF00就是黄色，0X00000000就是黑色，0X00FFFFFF就是白色。大家可以打开电脑的“画图”工具，在里面使用调色板即可获取到想要的颜色对应的数值，如下图所示：

图 2.3.2

2.4 LCD 屏幕接口

LCD 屏幕或者说显示器有很多种接口，比如在显示器上常见的 VGA、HDMI、DP、MIPI、LVDS 等等，但是I.MX6U开发板不支持这些接口。I.MX6U-ALPHA支持RGB接口的LCD，RGBLCD接口的信号线如下表所示：
表 2.4.1

信号线	描述
R[7:0]	8 根红色数据线。
G[7:0]	8 根绿色数据线。
B[7:0]	8 根蓝色数据线。
DE	数据使能线
VSYNC	垂直同步信号线
HSYNC	水平同步信号线
PCLK	像素时钟信号线

上表就是RGBLCD的信号线，R[7:0]、G[7:0]和B[7:0]这24根是数据线，DE、VSYNC、HSYNC 和 PCLK 这四根是控制信号线。

RGB LCD 一般有两种驱动模式：DE 模式和 HV 模式，这两个模式的区别是 DE 模式需要用到 DE 信号线，而 HV 模式不需要用到 DE 信号线，在 DE模式下是可以不需要 HSYNC 信号线的，即使不接 HSYNC 信号线 LCD 也可以正常工作。
本次实验使用的是 ATK-7016(7 寸，1024*600)这款 RGB LCD 屏幕，ATK-7016 的屏幕接口原理图如下图所示：


图 2.4.1

图中 J1 就是对外接口，是一个 40PIN 的 FPC 座（0.5mm 间距），通过 FPC 线，可以连接到 I.MX6U开发板上面，从而实现和 I.MX6U 的连接。该接口十分完善，采用 RGB888格式，并支持 DE&HV 模式，还支持触摸屏和背光控制。右侧的几个电阻，并不是都焊接的，而是可以用户自己选择。默认情况，R1 和 R6 焊接，设置 LCD_LR 和 LCD_UD，控制 LCD 的
扫描方向，是从左到右，从上到下（横屏看）。而 LCD_R7/G7/B7 则用来设置 LCD 的 ID，由于RGBLCD 没有读写寄存器，也就没有所谓的 ID，这里我们通过在模块上面，控制 R7/G7/B7 的上/下拉，来自定义 LCD 模块的 ID，帮助 MCU 判断当前 LCD 面板的分辨率和相关参数，以提高程序兼容性。这几个位的设置关系如下表所示：

M0 LCD_R7	M1 LCD_G7	M2 LCD_B7	LCD ID	描述
0	0	0	40342	ATK-4342 RGBLCD 模块，分辨率：480*272
0	0	1	7084	ATK-7084 RGBLCD 模块，分辨率：800*480
0	1	0	7016	ATK-7016，RGBLCD 模块，分辨率：1024*600
1	0	0	4384	ATK-4384，RGBLCD 模块，分辨率：800*480
X	X	X	NC	NC

ATK-7016 模块，就设置 M2:M0=010 即可。这样，我们在程序里面，读取 LCD_R7/G7/B7，得到 M0:M2 的值，从而判断 RGBLCD 模块的型号，并执行不同的配置，即可实现不同 LCD 模块的兼容。

2.5 LCD 时间参数

如果将 LCD 显示一帧图像的过程想象成绘画，那么在显示的过程中就是用一根“笔”在不同的像素点画上不同的颜色。这根笔按照从左至右、从上到下的顺序扫描每个像素点，并且在像素画上对应的颜色，当画到最后一个像素点的时候一幅图像就绘制好了。假如一个 LCD 的分辨率为 1024*600，那么其扫描如下图所示：

图 2.5.1

结合图 2.5.1 我们来看一下 LCD 是怎么扫描显示一帧图像的。一帧图像也是由一行一行组成的。
HSYNC 是水平同步信号，也叫做行同步信号，当产生此信号时就表示开始显示新的一行了，所以此信号都是在图 2.5.1 的最左边。
VSYNC 信号是垂直同步信号，也叫做帧同步信号，当产生此信号时就表示开始显示新的一帧图像了，所以此信号在图2.5.1 的左上角。

在图2.5.1 可以看到有一圈“黑边”，真正有效的显示区域是中间的白色部分。那这一圈“黑边”是什么东西呢？这就要从显示器的“祖先”CRT 显示器开始说起了，CRT 显示器就是以前很常见的那种大屁股显示器，如今基本都淘汰了。CRT 显示器屁股后面是个电子枪，这个电子枪就是我们上面说的“画笔”，电子枪打出的电子撞击到屏幕上的荧光物质使其发光。只要控制电子枪从左到右扫完一行(也就是扫描一行)，然后从上到下扫描完所有行，这样一帧图像就显示出来了。也就是说，显示一帧图像电子枪是按照‘Z’形在运动，当扫描速度很快的时候看起来就是一幅完成的画面了。

当显示完一行以后会发出 HSYNC 信号，此时电子枪就会关闭，然后迅速的移动到屏幕的左边，当 HSYNC 信号结束以后就可以显示新的一行数据了，电子枪就会重新打开。在 HSYNC信号结束到电子枪重新打开之间会插入一段延时，这段延时就图 2.5.1 中的 HBP。当显示完一行以后就会关闭电子枪等待 HSYNC 信号产生，关闭电子枪到 HSYNC 信号产生之间会插入一段延时，这段延时就是图 2.5.1 中的 HFP 信号。同理，当显示完一帧图像以后电子枪也会关闭，然后等到 VSYNC 信号产生，期间也会加入一段延时，这段延时就是图 2.5.1 中的 VFP。VSYNC 信号产生，电子枪移动到左上角，当 VSYNC 信号结束以后电子枪重新打开，中间也会加入一段延时，这段延时就是图 24.1.1.5 中的 VBP。

HBP、HFP、VBP 和 VFP 就是导致图 24.1.1.5 中黑边的原因，但是这是 CRT 显示器存在黑边的原因，现在是 LCD 显示器，不需要电子枪了，那么为何还会有黑边呢？这是因为 RGB LCD屏幕内部是有一个 IC 芯片的，发送一行或者一帧数据给 IC芯片，IC芯片 是需要反应时间的。通过这段反应时间可以让 IC芯片 识别到一行数据扫描完了，要换行了，或者一帧图像扫描完了，要开始下一帧图像显示了。因此，在 LCD 屏幕中继续存在 HBP、HFP、VPB 和 VFP 这四个参数的主要目的是为了锁定有效的像素数据。这四个时间是 LCD 重要的时间参数，后面编写 LCD 驱动的时候要用到的，至于这四个时间参数具体值是多少，那要需要去查看所使用的 LCD 数据手册了。

2.6 RGB LCD 屏幕时序

上面讲了行显示和帧显示，我们来看一下行显示对应的时序图，如下图所示：

图 2.6.1

图2.6.1 就是 RGB LCD 的行显示时序，我们来分析一下其中重要的几个参数：
HSYNC：行同步信号，当此信号有效的话就表示开始显示新的一行数据，查阅所使用的LCD 数据手册可以知道此信号是低电平有效还是高电平有效，假设此时是低电平有效。

HSPW：有些地方也叫做 thp，是 HSYNC 信号宽度，也就是 HSYNC 信号持续时间。HSYNC信号不是一个脉冲，而是需要持续一段时间才是有效的，单位为 CLK。

HBP：有些地方叫做 thb，前面已经讲过了，术语叫做行同步信号后肩，单位是 CLK。

HOZVAL：有些地方叫做 thd，显示一行数据所需的时间，假如屏幕分辨率为 1024*600，那么 HOZVAL 就是 1024，单位为 CLK。

HFP：有些地方叫做 thf，前面已经讲过了，术语叫做行同步信号前肩，单位是 CLK。

当 HSYNC 信号发出以后，需要等待 HSPW+HBP 个 CLK 时间才会接收到真正有效的像素数据。当显示完一行数据以后需要等待 HFP 个 CLK 时间才能发出下一个 HSYNC 信号，所以显示一行所需要的时间就是：HSPW + HBP + HOZVAL + HFP。

一帧图像就是由很多个行组成的，RGB LCD 的帧显示时序如下图所示：

图 2.6.2

图 2.6.2 就是 RGB LCD 的帧显示时序，我们来分析一下其中重要的几个参数：

VSYNC：帧同步信号，当此信号有效的话就表示开始显示新的一帧数据，查阅所使用的LCD 数据手册可以知道此信号是低电平有效还是高电平有效，假设此时是低电平有效。

VSPW：有些地方也叫做 tvp，是 VSYNC 信号宽度，也就是 VSYNC 信号持续时间，单位为 1 行的时间。

VBP：有些地方叫做 tvb，前面已经讲过了，术语叫做帧同步信号后肩，单位为 1 行的时间。

LINE：有些地方叫做 tvd，显示一帧有效数据所需的时间，假如屏幕分辨率为 1024*600，那么 LINE 就是 600 行的时间。

VFP：有些地方叫做 tvf，前面已经讲过了，术语叫做帧同步信号前肩，单位为 1 行的时间。

显示一帧所需要的时间就是：VSPW+VBP+LINE+VFP 个行时间，最终的计算公式：
T = (VSPW+VBP+LINE+VFP) * (HSPW + HBP + HOZVAL + HFP)

因此我们在配置一款 RGB LCD 的时候需要知道这几个参数：HOZVAL(屏幕有效宽度)、LINE(屏幕有效高度)、HBP、HSPW、HFP、VSPW、VBP 和 VFP。本文所用 RGB LCD屏幕的参数如下表所示：

参数	值	单位
水平显示区域 HOZVAL	1024	tCLK
HSPW(thp)	20	tCLK
HBP(thb)	140	tCLK
HFP(thf)	160	tCLK
垂直显示区域 LINE	600	th
VSPW(tvp)	3	th
VBP(tvb)	20	th
VFP(tvf)	12	th
像素时钟	51.2	MHz

2.7 像素时钟

像素时钟就是 RGB LCD 的时钟信号，以 本次使用的LCD款屏幕为例，显示一帧图像所需要的时钟数就是：
= (VSPW+VBP+LINE+VFP) * (HSPW + HBP + HOZVAL + HFP)
= (3 + 20 + 600 + 12) * (20 + 140 + 1024 + 160)
= 635 * 1344
= 853440。

显示一帧图像需要853440个时钟数，那么显示60帧就是：853440 * 60 = 51206400≈51.2M，所以像素时钟就是 51.2MHz。

查阅IMX6UL参考手册.pdf，I.MX6U 的 eLCDIF 接口时钟图如下图所示：

图 2.7.1

①：此部分是一个选择器，用于选择哪个 PLL 可以作为 LCDIF 时钟源，由寄存器CCM_CSCDR2 的位 LCDIF1_PRE_CLK_SEL(bit17:15)来决定，LCDIF1_PRE_CLK_SEL 选择设置如下表所示：

值	时钟源
0	PLL2 作为 LCDIF 的时钟源
1	PLL3_PFD3 作为 LCDIF 的时钟源
2	PLL5 作为 LCDIF 的时钟源
3	PLL2_PFD0 作为 LCDIF 的时钟源
4	PLL2_PFD1 作为 LCDIF 的时钟源
5	PLL3_PFD1 作为 LCDIF 的时钟源

②、此部分是 LCDIF 时钟的预分频器，由寄存器 CCM_CSCDR2 的位 LCDIF1_PRED 来决定预分频值。可设置值为 0-7，分别对应 1-8 分频。
③、此部分进一步分频，由寄存器 CBCMR 的位 LCDIF1_PODF 来决定分频值。可设置值为 0-7，分别对应 1-8 分频。
④、此部分是一个选择器，选择 LCDIF 最终的根时钟，由寄存器 CSCDR2 的位LCDIF1_CLK_SEL 决定，LCDIF1_CLK_SEL 选择设置如下表所示：

值	时钟源
0	前面复用器出来的时钟，也就是前面 PLL5 出来的时钟作为 LCDIF 的根时钟。
1	ipp_di0_clk 作为 LCDIF 的根时钟
2	ipp_di1_clk 作为 LCDIF 的根时钟
3	ldb_di0_clk 作为 LCDIF 的根时钟
4	ldb_di1_clk 作为 LCDIF 的根时钟

这里肯定选择 PLL5 出来的那一路时钟作为 LCDIF 的根时钟，因此 LCDIF1_CLK_SEL 设置为 0。LCDIF 既然选择了 PLL5 作为时钟源，那么还需要初始化 PLL5，LCDIF 的时钟是由PLL5 和图 2.7.1 中的②、③这两个分频值决定的，所以需要对这三个进行合理的设置以搭配出所需的时钟值，我们就以 ATK7016 屏幕所需的 51.2MHz 为例，看看如何进行配置。

PLL5 频率设置涉及到四个寄存器：CCM_PLL_VIDEO、CCM_PLL_VIDEO_NUM、CCM_PLL_VIDEO_DENOM 、 CCM_MISC2 。
其 中 CCM_PLL_VIDEO_NUM 和CCM_PLL_VIDEO_DENOM 这两个寄存器是用于小数分频的，我们这里为了简单不使用小数分频，因此这两个寄存器设置为 0。
PLL5 的时钟计算公式如下：
PLL5_CLK = OSC24M * (loopDivider + (denominator / numerator)) / postDivider
不使用小数分频的话 PLL5 时钟计算公式就可以简化为 ：
PLL5_CLK = OSC24M * loopDivider / postDivider
OSC24M 就是 24MHz 的有源晶振，现在的问题就是设置 loopDivider 和 postDivider。
先来看一下寄存器 CCM_PLL_VIDEO，此寄存器结构如下图所示：



寄存器 CCM_PLL_VIDEO 用到的重要的位如下：

POST_DIV_SLECT(bit20:19)：此位和寄存器 CCM_ANALOG_CCMSC2 的 VIDEO_DIV 位共同决定了 postDivider，为 0 的话是 4 分频，为 1 的话是 2 分频，为 2 的话是 1 分频。本章设置为 2，也就是 1 分频。

ENABLE(bit13)：PLL5(PLL_VIDEO)使能位，为 1 的话使能 PLL5，为 0 的话关闭 PLL5。

DIV_SELECT(bit6:0)：loopDivider 值，范围为 27~54，本章设置为 32。

寄存器 CCM_MISC2 ，此寄存器结构如下图所示：

寄存器 CCM_ANALOG_MISC2 的位 VIDEO_DIV(bit31:30)与寄存器 CCM_PLL_VIDEO 的位 POST_DIV_SLECT(bit20:19)共同决定了 postDivider，通过这两个的配合可以获得 2、4、8、16 分频。本章将 CCM_ANALOG_MISC2::VIDEO_DIV 设置为 0，也就是 1 分频，因此 postDivider 就是 1，CCM_PLL_VIDEO :: DIV_SELECT(bit6:0)：loopDivider设置为 32，PLL5 的时钟频率就是：
PLL5_CLK = OSC24M * loopDivider / postDivider
= 24M * 32 / 1
= 768MHz。

PLL5 此时为 768MHz，在经过图 2.7.1 中的②和③进一步分频，设置②中为 3 分频，也就是寄存器 CCM_CSCDR2 的位 LCDIF1_PRED(bit14:12)为 2。设置③中为 5 分频，就是寄存器CCM_CBCMR 的位 LCDIF1_PODF(bit25:23)为 4。设置好以后最终进入到 LCDIF 的时钟频率就是：768/3/5 =51.2MHz，这就是我们需要的像素时钟频率。

2.8 显存

在讲像素格式的时候就已经说过了，如果采用 ARGB8888 格式的话一个像素需要 4 个字节的内存来存放像素数据，那么 1024600 分辨率就需要 1024600*4=2457600B≈2.4MB 内存。但是 RGB LCD 内部是没有内存的，所以就需要在开发板上的 DDR3 中分出一段内存作为 RGB LCD 屏幕的显存，我们如果要在屏幕上显示什么图像的话直接操作这部分显存即可。

三 eLCDIF 简介

3.1 eLCDIF 接口介绍

eLCDIF 是 I.MX6U 自带的液晶屏幕接口，用于连接 RGB LCD 接口的屏幕，eLCDIF 接口特性如下：
①、支持 RGB LCD 的 DE 模式。
②、支持 VSYNC 模式以实现高速数据传输。
③、支持 ITU-R BT.656 格式的 4:2:2 的 YCbCr 数字视频，并且将其转换为模拟 TV 信号。
④、支持 8/16/18/24/32 位 LCD。

eLCDIF 支持三种接口：MPU 接口、VSYNC 接口和 DOTCLK 接口，这三种接口区别如下：

(1) MPU 接口
MPU 接口用于在 I.MX6U 和 LCD 屏幕直接传输数据和命令，这个接口用于 6080/8080 接口的 LCD 屏幕，比如我们学习 STM32 的时候常用到的 MCU 屏幕。如果寄存器 LCDIF_CTRL的位 DOTCLK_MODE、DVI_MODE 和 VSYNC_MODE 都为 0 的话就表示 LCDIF 工作在 MPU接口模式。关于 MPU 接口的详细信息以及时序参考《I.MX6ULL 参考手册》第 2150 页的“34.4.6MPU Interface”小节，本教程不使用 MPU 接口。

(2) VSYNC 接口
VSYNC 接口时序和 MPU 接口时序基本一样，只是多了 VSYNC 信号来作为帧同步，当LCDIF_CTRL 的位 VSYNC_MODE 为 1 的时候此接口使能。关于 VSYNC 接口的详细信息请参考《I.MX6ULL 参考手册》第 2152 页的“34.4.7 VSYNC Interface”小节，本教程不使用 VSYNC接口。

(3) DOTCLK 接口
DOTCLK 接口就是用来连接 RGB LCD 接口屏幕的， 它包括 VSYNC、HSYNC、DOTCLK和 ENABLE(可选的)这四个信号，这样的接口通常被称为 RGB 接口。DOTCLK 接口时序如下图所示：

图 3.1

图3.1 是不是和图 2.6.1、图 2.6.2 很类似，因为 DOTCLK 接口就是连接 RGB 屏幕的，本教程使用的就是 DOTCLK 接口。

3.2 LCDIF_CTRL 寄存器

eLCDIF 要驱动起来 RGB LCD 屏幕，重点是配置好上一小节讲解的那些时间参数即可，这个通过配置相应的寄存器就可以了，所以我们接下来看一下 eLCDIF 接口的几个重要的寄存器，首先看一下 LCDIF_CTRL 寄存器，此寄存器结构如下图所示：



图 3.2

寄存器 LCDIF_CTRL 用到的重要位如下：

SFTRST(bit31)：eLCDIF 软复位控制位，当此位为 1 的话就会强制复位 LCD。

CLKGATE(bit30)：正常运行模式下，此位必须为 0！如果此位为 1 的话时钟就不会进入到LCDIF。

BYPASS_COUNT(bit19)：如果要工作在 DOTCLK 模式的话就此位必须为 1。

VSYNC_MODE(bit18)：此位为 1 的话 LCDIF 工作在 VSYNC 接口模式。

DOTCLK_MODE(bit17)：此位为 1 的话 LCDIF 工作在 DOTCLK 接口模式。

INPUT_DATA_SWIZZLE(bit15:14)：输入数据字节交换设置，此位为 0 的话不交换字节也就是小端模式；为 1 的话交换所有字节，也就是大端模式；为 2 的话半字交换；为 3 的话在每个半字内进行字节交换。本章我们设置为 0，也就是不使用字节交换。

CSC_DATA_SWIZZLE(bit13:12) ： CSC 数 据 字 节 交 换 设 置 ， 交 换 方 式 和INPUT_DATA_SWIZZLE 一样，本章设置为 0，不使用字节交换。

LCD_DATABUS_WIDTH(bit11:10)：LCD 数据总线宽度，为 0 的话总线宽度为 16 位；为1 的话总线宽度为 8 位；为 2 的话总线宽度为 18 位；为 3 的话总线宽度为 24 位。本章我们使用 24 位总线宽度。

WORD_LENGTH(bit9:8)：输入的数据格式，也就是像素数据宽度，为 0 的话每个像素 16位；为 1 的话每个像素 8 位；为 2 的话每个像素 18 位；为 3 的话每个像素 24 位。

MASTER(bit5)：为 1 的话设置 eLCDIF 工作在主模式。

DATA_FORMAT_16_BIT(bit3)：当此位为 1 并且 WORD_LENGTH 为 0 的时候像素格式为 ARGB555，当此位为 0 并且 WORD_LENGTH 为 0 的时候像素格式为 RGB565。

DATA_FORMAT_18_BIT(bit2)：只有当 WORD_LENGTH 为 2 的时候此位才有效，此位为 0 的话低 18 位有效，像素格式为 RGB666，高 14 位数据无效。当此位为 1 的话高 18 位有效，像素格式依旧是 RGB666，但是低 14 位数据无效。

DATA_FORMAT_24_BIT(bit1)：只有当 WORD_LENGTH 为 3 的时候此位才有效，为 0 的时候表示全部的 24 位数据都有效。为 1 的话实际输入的数据有效位只有 18 位，虽然输入的是24 位数据，但是每个颜色通道的高 2 位数据会被丢弃掉。

RUN(bit0)：eLCDIF 接口运行控制位，当此位为 1 的话 eLCDIF 接口就开始传输数据，也就是 eLCDIF 的使能位。

3.3 LCDIF_CTRL1 寄存器

接 下 来 看 一 下 寄 存 器 LCDIF_CTRL1 ， 此 寄 存 器 我 们 只 用 到 位
BYTE_PACKING_FORMAT(bit19:16)，此位用来决定在 32 位的数据中哪些字节的数据有效，默认值为 0XF，也就是所有的字节有效，当为 0 的话表示所有的字节都无效。如果显示的数据是24 位(ARGB 格式，但是 A 通道不传输)的话就设置此位为 0X7。


图 3.3

3.4 LCDIF_TRANSFER_COUNT寄存器

接下来看一下寄存器 LCDIF_TRANSFER_COUNT，这个寄存器用来设置所连接的 RGB LCD 屏幕分辨率大小，此寄存器结构如图 24.1.2.2 所示：

图 3.4

寄存器LCDIF_TRANSFER_COUNT 分为两部分，高16位和低16位，高16位是V_COUNT，是 LCD 的垂直分辨率。低 16 位是 H_COUNT，是 LCD 的水平分辨率。如果 LCD 分辨率为1024*600 的话，那么 V_COUNT 就是 600，H_COUNT 就是 1024。

3.5 LCDIF_VDCTRL0寄存器

接下来看一下寄存器 LCDIF_VDCTRL0，这个寄存器是 VSYNC 和 DOTCLK 模式控制寄存器 0，寄存器结构如下图所示：



图 3.5

寄存器 LCDIF_VDCTRL0 用到的重要位如下：

VSYNC_OEB(bit29)：VSYNC 信号方向控制位，为 0 的话 VSYNC 是输出，为 1 的话VSYNC 是输入。

ENABLE_PRESENT(bit28)：EBABLE 数据线使能位，也就是 DE 数据线。为 1 的话使能ENABLE 数据线，为 0 的话关闭 ENABLE 数据线。

VSYNC_POL(bit27)：VSYNC 数据线极性设置位，为 0 的话 VSYNC 低电平有效，为 1 的话 VSYNC 高电平有效，要根据所使用的 LCD 数据手册来设置。

HSYNC_POL(bit26)：HSYNC 数据线极性设置位，为 0 的话 HSYNC 低电平有效，为 1 的话 HSYNC 高电平有效，要根据所使用的 LCD 数据手册来设置。

DOTCLK_POL(bit25)：DOTCLK 数据线(像素时钟线 CLK) 极性设置位，为 0 的话下降沿锁存数据，上升沿捕获数据，为 1 的话相反，要根据所使用的 LCD 数据手册来设置。

ENABLE_POL(bit24)：EANBLE 数据线极性设置位，为 0 的话低电平有效，为 1 的话高电平有效。

VSYNC_PERIOD_UNIT(bit21)：VSYNC 信号周期单位，为 0 的话 VSYNC 周期单位为像素时钟。为 1 的话 VSYNC 周期单位是水平行，如果使用 DOTCLK 模式话就要设置为 1。

VSYNC_PULSE_WIDTH_UNIT(bit20) ： VSYNC 信 号 脉 冲 宽 度 单 位 ， 和VSYNC_PERIOD_UNUT 一样，如果使用 DOTCLK 模式的话要设置为 1。

VSYNC_PULSE_WIDTH(bit17:0)：VSPW 参数设置位。

3.6 LCDIF_VDCTRL1寄存器

接下来看一下寄存器 LCDIF_VDCTRL1，这个寄存器是 VSYNC 和 DOTCLK 模式控制寄存器 1，此寄存器只有一个功能，用来设置 VSYNC 总周期，就是：屏幕高度+VSPW+VBP+VFP。

图 3.6

3.7 LCDIF_VDCTRL2寄存器

接下来看一下寄存器 LCDIF_VDCTRL2，这个寄存器分为高 16 位和低 16 位两部分，高 16位是 HSYNC_PULSE_WIDTH，用来设置 HSYNC 信号宽度，也就是 HSPW。低 16 位是HSYNC_PERIOD，设置 HSYNC 总周期，就是：屏幕宽度+HSPW+HBP+HFP。

图 3.7

3.8 LCDIF_VDCTRL3寄存器

接下来看一下寄存器 LCDIF_VDCTRL3，此寄存器结构如下图所示：

图 3.8

寄存器 LCDIF_VDCTRL3 用到的重要位如下：

HORIZONTAL_WAIT_CNT(bit27:16)：此位用于 DOTCLK 模式，用于设置 HSYNC 信号产生到有效数据产生之间的时间，也就是 HSPW+HBP。

VERTICAL_WAIR_CNT(bit15:0)：和 HORIZONTAL_WAIT_CNT 一样，只是此位用于VSYNC 信号，也就是 VSPW+VBP。

3.9 LCDIF_VDCTRL4寄存器

接下来看一下寄存器 LCDIF_VDCTRL4，此寄存器结构如下图所示：

寄存器 LCDIF_VDCTRL4 用到的重要位如下：

SYNC_SIGNALS_ON(bit18)：同步信号使能位，设置为 1 的话使能 VSYNC、HSYNC、DOTCLK 这些信号。

DOTCLK_H_VALID_DATA_CNT(bit15:0)：设置 LCD 的宽度，也就是水平像素数量。最后在看一下寄存器 LCDIF_CUR_BUF 和 LCDIF_NEXT_BUF，这两个寄存器分别为当前帧和下一帧缓冲区，也就是 LCD 显存。一般这两个寄存器保存同一个地址，也就是划分给 LCD的显存首地址。

四 eLCDIF使用总结

关于 eLCDIF 接口的寄存器就介绍到这里，关于这些寄存器详细的描述，请参考《I.MX6ULL参考手册》第 2165 页的 34.6 小节。一般 I.MX6U 的 eLCDIF 接口来驱动屏幕的配置步骤如下：

1、初始化 LCD 所使用的 IO
首先肯定是初始化 LCD 所示使用的 IO，将其复用为 eLCDIF 接口 IO。
2、设置 LCD 的像素时钟
查阅所使用的 LCD 屏幕数据手册，或者自己计算出的时钟像素，然后设置 CCM 相应的寄存器。
3、配置 eLCDIF 接口
设置 LCDIF 的寄存器 CTRL、CTRL1、TRANSFER_COUNT、VDCTRL0~4、CUR_BUF 和NEXT_BUF。根据 LCD 的数据手册设置相应的参数。
4、编写 API 函数
驱动 LCD 屏幕的目的就是显示内容，所以需要编写一些基本的 API 函数，比如画点、画线、画圆函数，字符串显示函数等。

五 LCD背光

不管是使用显示器还是手机，其屏幕背光都是可以调节的，通过调节背光就可以控制屏幕的亮度。在户外阳光强烈的时候可以通过调高背光来看清屏幕，在光线比较暗的地方可以调低背光，防止伤眼睛并且省电。目前市面上的LCD 大都支持背光调节，我们来看下如何调节 LCD 背光。

5.1 LCD 背光调节简介

一般LCD 都有一个背光控制引脚，给这个背光控制引脚输入高电平就会
点亮背光，输入低电平就会关闭背光。假如我们不断的打开和关闭背光，当速度足够快的时候就不会感觉到背光关闭这个过程了。这个正好可以使用 PWM 来完成，PWM 全称是 Pulse Width Modulation，也就是脉冲宽度调制，PWM 信号如下图所示：

图 5.1

PWM 信号有两个关键的术语：频率和占空比，频率就是开关速度，把一次开关算作一个周期，那么频率就是 1 秒内进行了多少次开关。占空比就是一个周期内高电平时间和低电平时间的比例，一个周期内高电平时间越长占空比就越大，反之占空比就越小。占空比用百分之表示，如果一个周期内全是低电平那么占空比就是 0%，如果一个周期内全是高电平那么占空比就是100%。

我们给 LCD 的背光引脚输入一个 PWM 信号，这样就可以通过调整占空比的方式来调整LCD 背光亮度了。提高占空比就会提高背光亮度，降低占空比就会降低背光亮度。重点就在于PWM 信号的产生和占空比的控制，很幸运的是，I.MX6U 提供了 PWM 外设，因此我们可以配置 PWM 外设来产生 PWM 信号。

5.2 I.MX6ULL的PWM

打开《I.MX6ULL 参考手册》的第 40 章“Chapter 40 Pulse Width Modulation(PWM)”，I.MX6U一共有 8 路 PWM 信号，每个 PWM 包含一个 16 位的计数器和一个 4 x 16 的数据 FIFO，I.MX6U的 PWM 外设结构如图 29.1.2 所示：

图 5.2

上图中的各部分功能如下：

①、此部分是一个选择器，用于选择 PWM 信号的时钟源，一共有三种时钟源：ipg_clk、ipg_clk_highfreq 和 ipg_clk_32k。
②、这是一个 12 位的分频器，可以对①中选择的时钟源进行分频。
③、这是 PWM 的 16 位计数器寄存器，保存着 PWM 的计数值。
④、这是 PWM 的 16 位周期寄存器，此寄存器用来控制 PWM 的频率。
⑤、这是 PWM 的 16 位采样寄存器，此寄存器用来控制 PWM 的占空比。
⑥、此部分是 PWM 的中断信号，PWM 是提供中断功能的，如果使能了相应的中断的话就会产生中断。
⑦、此部分是 PWM 对应的输出 IO，产生的 PWM 信号就会从对应的 IO 中输出，I.MX6U 开发板的 LCD 背光控制引脚连接在 I.MX6U 的 GPIO1_IO8 上，GPIO1_IO8 可以复用为 PWM1_OUT。

可以通过配置相应的寄存器来设置 PWM 信号的频率和占空比，PWM 的 16 位计数器是个向上计数器，此计数器会从 0X0000 开始计数，直到计数值等于寄存器 PWMx_PWMPR(x=1~8) + 1，然后计数器就会重新从 0X0000 开始计数，如此往复。所以寄存器 PWMx_PWMPR 可以设置 PWM 的频率。
在一个周期内，PWM 从 0X0000 开始计数的时候，PWM 引脚先输出高电平(默认情况下，可以通过配置输出低电平)。采样 FIFO 中保存的采样值会在每个时钟和计数器值进行比较，当采样值和计数器相等的话 PWM 引脚就会改为输出低电平(默认情况下，同样可以通过配置输出高电平)。计数器会持续计数，直到和周期寄存器 PWMx_PWMPR(x=1~8) + 1 的值相等，这样一个周期就完成了。所以，采样 FIFO 控制着占空比，而采样 FIFO 里面的值来源于采样寄存器PWMx_PWMSAR，因此相当于 PWMx_PWMSAR 控制着占空比。至此，PWM 信号的频率和占空比设置我们就知道该如何去做了。

PWM 开启以后会按照默认值运行，并产生 PWM 波形，而这个默认的 PWM 一般并不是我们需要的波形。如果这个 PWM 波形控制着设备的话就会导致设备因为接收到错误的 PWM 信号而运行错误，严重情况下可能会损坏设备，甚至人身安全。因此，在开启 PWM 之前最好设置好 PWMx_PWMPR 和 PWMx_PWMSAR 这两个寄存器，也就是设置好 PWM 的频率和占空比。

当我们向 PWMx_PWMSAR 寄存器写入采样值的时候，如果 FIFO 没满的话其值会被存储到 FIFO 中。如果 FIFO 满的时候写入采样值就会导致寄存器 PWMx_PWMSR 的位 FWE(bit6)置1，表示 FIFO 写错误，FIFO 里面的值也并不会改变。FIFO 可以在任何时候写入，但是只有在PWM 使能的情况下读取。寄存器 PWMx_SR 的位 FIFOAV(bit2:0)记录着当前 FIFO 中有多少个数据。从采样寄存器 PWMx_PWMSAR 读取一次数据，FIFO 里面的数据就会减一，每产生一个周期的 PWM 信号，FIFO 里面的数据就会减一，相当于被用掉了。PWM 有个 FIFO 空中断，当FIFO 为空的时候就会触发此中断，可以在此中断处理函数中向 FIFO 写入数据。

查阅手册可pwm有关的寄存器目录如下：

5.3 PWM1_PWMCR寄存器

我们使用的是 PWM1，首先看一下寄存器 PWM1_PWMCR 寄存器，此寄存器结构如下图所示：



图 5.3

寄存器 PWM1_PWMCR 用到的重要位如下：

FWM(bit27:26)：FIFO 水位线，用来设置 FIFO 空余位置为多少的时候表示 FIFO 为空。设置为 0 的时候表示 FIFO 空余位置大于等于 1 的时候 FIFO 为空；设置为 1 的时候表示 FIFO 空余位置大于等于 2 的时候 FIFO 为空；设置为 2 的时候表示 FIFO 空余位置大于等于 3 的时候

FIFO 为空；设置为 3 的时候表示 FIFO 空余位置大于等于 4 的时候 FIFO 为空。

STOPEN(bit25)：此位用来设置停止模式下 PWM 是否工作，为 0 的话表示在停止模式下PWM 继续工作，为 1 的话表示停止模式下关闭 PWM。

DOZEN(bit24)：此位用来设置休眠模式下 PWM 是否工作，为 0 的话表示在休眠模式下PWM 继续工作，为 1 的话表示休眠模式下关闭 PWM。

WAITEN(bit23)：此位用来设置等待模式下 PWM 是否工作，为 0 的话表示在等待模式下PWM 继续工作，为 1 的话表示等待模式下关闭 PWM。

DEGEN(bit22)：此位用来设置调试模式下 PWM 是否工作，为 0 的话表示在调试模式下PWM 继续工作，为 1 的话表示调试模式下关闭 PWM。

BCTR(bit21)：字节交换控制位，用来控制 16 位的数据进入 FIFO 的字节顺序。为 0 的时候不进行字节交换，为 1 的时候进行字节交换。

HCRT(bit20)：半字交换控制位，用来决定从 32 位 IP 总线接口传输来的哪个半字数据写入采样寄存器的低 16 位中。

POUTC(bit19:18)：PWM 输出控制控制位，用来设置 PWM 输出模式，为 0 的时候表示PWM 先输出高电平，当计数器值和采样值相等的话就输出低电平。为 1 的时候相反，当为 2 或者 3 的时候 PWM 信号不输出。本章我们设置为 0，也就是一开始输出高电平，当计数器值和采样值相等的话就改为低电平，这样采样值越大高电平时间就越长，占空比就越大。

CLKSRC(bit17:16)：PWM 时钟源选择，为 0 的话关闭；为 1 的话选择 ipg_clk 为时钟源；为 2 的话选择 ipg_clk_highfreq 为时钟源；为 3 的话选择 ipg_clk_32k 为时钟源。本章我们设置为 1，也就是选择 ipg_clk 为 PWM 的时钟源，因此 PWM 时钟源频率为 66MHz。

PRESCALER(bit15:4)：分频值，可设置为 0-4095，对应着 1-4096 分频。

SWR(bit3)：软件复位，向此位写 1 就复位 PWM，此位是自清零的，当复位完成以后此位会自动清零。

REPEAT(bit2:1)：重复采样设置，此位用来设置 FIFO 中的每个数据能用几次。可设置 0~3，分别表示 FIFO 中的每个数据能用 1~4 次。本章我们设置为 0，即 FIFO 中的每个数据只能用一次。

EN(bit0)：PWM 使能位，为 1 的时候使能 PWM，为 0 的时候关闭 PWM。

5.4 PWM1_PWMIR寄存器

接下来看一下寄存器 PWM1_PWMIR 寄存器，这个是 PWM 的中断控制寄存器，此寄存器结构如下图所示：


图 5.4
寄存器 PWM1_PWMIR 只有三个位，这三个位的含义如下：

CIE(bit2)：比较中断使能位，为 1 的时候使能比较中断，为 0 的时候关闭比较中断。

RIE(bit1)：翻转中断使能位，当计数器值等于采样值并回滚到 0X0000 的时候就会产生此中断，为 1 的时候使能翻转中断，为 0 的时候关闭翻转中断。

FIE(bit0)：FIFO 空中断，为 1 的时候使能，为 0 的时候关闭。

5.5 PWM1_PWMSR寄存器

再来看一下状态寄存器 PWM1_PWMSR，此寄存器结构如下图所示：


图 5.5

寄存器 PWM1_PWMSR 各个位的含义如下：
FWE(bit6)：FIFO 写错误事件，为 1 的时候表示发生了 FIFO 写错误。

CMP(bit5)：FIFO 比较事件发标志位，为 1 的时候表示发生 FIFO 比较事件。

ROV(bit4)：翻转事件标志位，为 1 的话表示翻转事件发生。

FE(bit3)：FIFO 空标志位，为 1 的时候表示 FIFO 位空。

FIFOAV(bit2:1)：此位记录 FIFO 中的有效数据个数，有效值为 0-4，分别表示 FIFO 中有0~4 个有效数据。

5.6 PWM1_PWMPR寄存器

接下来是寄存器 PWM1_PWMPR 寄存器，这个是 PWM 周期寄存器，可以通过此寄存器来设置 PWM 的频率，此寄存器结构如下图所示：

图 5.6

从上图可以看出，寄存器 PWM1_PWMPR 只有低 16 位有效，当 PWM 计数器的值等于 PERIOD+1 的时候就会从 0X0000 重新开始计数，开启另一个周期。PWM 的频率计算公式
如下：

PWMO(Hz) = PCLK(Hz) / (PERIOD + 2)

其中 PCLK 是最终进入 PWM 的时钟频率，假如 PCLK 的频率为 1MHz，现在我们要产生一个频率为 1KHz 的 PWM 信号，那么就可以设置 PERIOD = 1000000 / 1000 – 2 = 998。

5.7 PWM1_PWMSAR寄存器

最后来看一下寄存器 PWM1_PWMSAR，这是采样寄存器，用于设置占空比的，此寄存器结构如下图所示：

此寄存器也是只有低 16 位有效，为采样值。通过这个采样值即可调整占空比，当计数器的值小于 SAMPLE 的时候输出高电平(或低电平)。当计数器值大于等于 SAMPLE，小于寄存器PWM1_PWMPR 的 PERIO 的时候输出低电平(或高电平)。同样在上面的例子中，假如我们要设置 PWM 信号的占空比为 50%，那么就可以将 SAMPLE 设置为(PERIOD + 2) / 2 = 1000 / 2=500。
关于 PWM 有关的寄存器就介绍到这里，关于这些寄存器详细的描述，请参考《I.MX6ULL参考手册》第 2480 页的 40.7 小节。

5.8 PWM小节

根据板子连接使用 I.MX6U 的 PWM1，PWM1 的输出引脚为GPIO1_IO8，一般配置步骤如下：

(1) 配置引脚 GPIO1_IO8
配置 GPIO1_IO08 的复用功能，将其复用为 PWM1_OUT 信号线。

(2) 初始化 PWM1
初始化 PWM1，配置所需的 PWM 信号的频率和默认占空比。

(3) 设置中断
因为 FIFO 中的采样值每个周期都会少一个，所以需要不断的向 FIFO 中写入采样值，防止其为空。我们可以使能 FIFO 空中断，这样当 FIFO 为空的时候就会触发相应的中断，然后在中断处理函数中向 FIFO 写入采样值。

(4) 使能 PWM1
配置好 PWM1 以后就可以开启了。

六 Linux 下 LCD 驱动

6.1 linux的fb 设备

前面分析LCD 驱动编写流程如下：
①、初始化 I.MX6U 的 eLCDIF 控制器，重点是 LCD 屏幕宽(width)、高(height)、hspw、hbp、hfp、vspw、vbp 和 vfp 等信息。
②、初始化 LCD 像素时钟。
③、设置 RGBLCD 显存。
④、应用程序直接通过操作显存来操作 LCD，实现在 LCD 上显示字符、图片等信息。

在 Linux 中应用程序最终也是通过操作 RGB LCD 的显存来实现在 LCD 上显示字符、图片等信息。一般在裸机中我们可以随意的分配显存，但是在 Linux 系统中内存的管理很严格，显存是需要申请的，不是你想用就能用的。而且因为虚拟内存的存在，驱动程序设置的显存和应用程序访问的显存要是同一片物理内存。
为了解决上述问题，Framebuffer 诞生了， Framebuffer 翻译过来就是帧缓冲，简称 fb，因此大家在以后的 Linux 学习中见到“Framebuffer”或者“fb”的话第一反应应该想到 RGBLCD或者显示设备。fb 是一种机制，将系统中所有跟显示有关的硬件以及软件集合起来，虚拟出一个 fb 设备，当我们编写好 LCD 驱动以后会生成一个名为/dev/fbX(X=0~n)的设备，应用程序通过访问/dev/fbX 这个设备就可以访问 LCD。NXP 官方的 Linux 内核默认已经开启了 LCD 驱动，因此我们是可以看到/dev/fb0 这样一个设备，如下图所示：

图6.1

上图中的/dev/fb0 就是 LCD 对应的设备文件，/dev/fb0 是个字符设备，因此肯定有file_operations 操作集，fb 的 file_operations 操作集定义在 drivers/video/fbdev/core/fbmem.c 文件中，如下所示：

路径：drivers/video/fbdev/core/fbmem.c
static const struct file_operations fb_fops = {
	.owner =	THIS_MODULE,
	.read =		fb_read,
	.write =	fb_write,
	.unlocked_ioctl = fb_ioctl,
#ifdef CONFIG_COMPAT
	.compat_ioctl = fb_compat_ioctl,
#endif
	.mmap =		fb_mmap,
	.open =		fb_open,
	.release =	fb_release,
#ifdef HAVE_ARCH_FB_UNMAPPED_AREA
	.get_unmapped_area = get_fb_unmapped_area,
#endif
#ifdef CONFIG_FB_DEFERRED_IO
	.fsync =	fb_deferred_io_fsync,
#endif
	.llseek =	default_llseek,
};

对于fb相关，不做深入分析，有兴趣的读者可自行研究。

6.2 I.MX6ULL官方源码驱动分析

根据第三、四大节内容可知，LCD 裸机例程主要分两部分：
①、获取 LCD 的屏幕参数。
②、根据屏幕参数信息来初始化 eLCDIF 接口控制器。
不同分辨率的 LCD 屏幕其 eLCDIF 控制器驱动代码都是一样的，只需要修改好对应的屏幕参数即可。屏幕参数信息属于屏幕设备信息内容，这些肯定是要放到设备树中的，因此我们本节实验的主要工作就是修改设备树，NXP 官方的设备树已经添加了 LCD 设备节点，只是此节点的 LCD 屏幕信息是针对 NXP 官方 EVK 开发板所使用的 4.3 寸 480*272 编写的，我们需要将其改为我们所使用的屏幕参数。

6.2.1 NXP官方LCD设备树节点

们简单看一下 NXP 官方编写的 Linux 下的 LCD 驱动，打开 imx6ull.dtsi，然后找到 lcdif节点内容，如下所示：

路径：arch/arm/boot/dts/imx6ull.dtsi
lcdif: lcdif@021c8000 {
				compatible = "fsl,imx6ul-lcdif", "fsl,imx28-lcdif";
				reg = <0x021c8000 0x4000>;
				interrupts = <GIC_SPI 5 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
				clocks = <&clks IMX6UL_CLK_LCDIF_PIX>,
					 <&clks IMX6UL_CLK_LCDIF_APB>,
					 <&clks IMX6UL_CLK_DUMMY>;
				clock-names = "pix", "axi", "disp_axi";
				status = "disabled";
			};

lcdif 节点信息是所有使用 I.MX6ULL 芯片的板子所共有的，并不是完整的 lcdif 节点信息。像屏幕参数这些需要根据不同的硬件平台去添加，比如向imx6ull-water-emmc.dts 中的 lcdif 节点添加其他的属性信息。

从示例代码 可以看出 lcdif 节点的 compatible 属性值为“fsl,imx6ul-lcdif”和“fsl,imx28-lcdif”，因此在 Linux 源码中搜索这两个字符串即可找到 I.MX6ULL 的 LCD 驱动文件。

6.2.2 NXP官方LCD驱动

根据设备树compatible 属性值搜索到I.MX6ULL 的 LCD 驱动文件，在此文件中找到如下内容：

路径：drivers/video/fbdev/mxsfb.c
tatic const struct of_device_id mxsfb_dt_ids[] = {
	{ .compatible = "fsl,imx23-lcdif", .data = &mxsfb_devtype[0], },
	{ .compatible = "fsl,imx28-lcdif", .data = &mxsfb_devtype[1], },
	{ /* sentinel */ }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, mxsfb_dt_ids);

.....
static struct platform_driver mxsfb_driver = {
	.probe = mxsfb_probe,
	.remove = mxsfb_remove,
	.shutdown = mxsfb_shutdown,
	.id_table = mxsfb_devtype,
	.driver = {
		   .name = DRIVER_NAME,
		   .of_match_table = mxsfb_dt_ids,
		   .pm = &mxsfb_pm_ops,
	},
};

module_platform_driver(mxsfb_driver);

从上述代码 可以看出，这是一个标准的 platform 驱动，当驱动和设备匹配以后mxsfb_probe 函数就会执行。在看 mxsfb_probe 函数之前我们先简单了解一下 Linux 下Framebuffer 驱动的编写流程，Linux 内核将所有的 Framebuffer 抽象为一个叫做 fb_info 的结构体，fb_info 结构体包含了 Framebuffer 设备的完整属性和操作集合，因此每一个 Framebuffer 设备都必须有一个 fb_info。换言之就是，LCD 的驱动就是构建 fb_info，并且向系统注册 fb_info的过程。fb_info 结构体定义在 include/linux/fb.h 文件里面，内容如下：

路径：include/linux/fb.h
struct fb_info {
	atomic_t count;
	int node;
	int flags;
	struct mutex lock;		/* Lock for open/release/ioctl funcs */	/* 互斥锁 */
	struct mutex mm_lock;		/* Lock for fb_mmap and smem_* fields *//* 互斥锁，用于 fb_mmap 和 smem_*域*/
	struct fb_var_screeninfo var;	/* Current var *//* 当前可变参数 */
	struct fb_fix_screeninfo fix;	/* Current fix */ /* 当前固定参数 */
	struct fb_monspecs monspecs;	/* Current Monitor specs */ /* 当前显示器特性 */
	struct work_struct queue;	/* Framebuffer event queue */ /* 帧缓冲事件队列 */
	struct fb_pixmap pixmap;	/* Image hardware mapper */ /* 图像硬件映射 */
	struct fb_pixmap sprite;	/* Cursor hardware mapper */ /* 光标硬件映射 */
	struct fb_cmap cmap;		/* Current cmap */	/* 当前调色板 */
	struct list_head modelist;      /* mode list */	/* 当前模式列表 */
	struct fb_videomode *mode;	/* current mode */	/* 当前视频模式 */

#ifdef CONFIG_FB_BACKLIGHT  /* 如果 LCD 支持背光的话 */
	/* assigned backlight device */
	/* set before framebuffer registration, 
	   remove after unregister */
	struct backlight_device *bl_dev;	/* 背光设备 */

	/* Backlight level curve */
	struct mutex bl_curve_mutex;	
	u8 bl_curve[FB_BACKLIGHT_LEVELS];
#endif
#ifdef CONFIG_FB_DEFERRED_IO
	struct delayed_work deferred_work;
	struct fb_deferred_io *fbdefio;
#endif

	struct fb_ops *fbops;		/* 帧缓冲操作函数集 */
	struct device *device;		/* This is the parent */ /* 父设备 */
	struct device *dev;		/* This is this fb device */ /* 当前 fb 设备 */
	int class_flag;                    /* private sysfs flags */ /* 私有 sysfs 标志 */
#ifdef CONFIG_FB_TILEBLITTING
	struct fb_tile_ops *tileops;    /* Tile Blitting */
#endif
	char __iomem *screen_base;	/* Virtual address */	/* 虚拟内存基地址(屏幕显存) */
	unsigned long screen_size;	/* Amount of ioremapped VRAM or 0 */  /* 虚拟内存大小(屏幕显存大小) */
	void *pseudo_palette;		/* Fake palette of 16 colors */  /* 伪 16 位调色板 */
#define FBINFO_STATE_RUNNING	0
#define FBINFO_STATE_SUSPENDED	1
	u32 state;			/* Hardware state i.e suspend */
	void *fbcon_par;                /* fbcon use-only private area */
	/* From here on everything is device dependent */
	void *par;
	/* we need the PCI or similar aperture base/size not
	   smem_start/size as smem_start may just be an object
	   allocated inside the aperture so may not actually overlap */
	struct apertures_struct {
		unsigned int count;
		struct aperture {
			resource_size_t base;
			resource_size_t size;
		} ranges[0];
	} *apertures;

	bool skip_vt_switch; /* no VT switch on suspend/resume required */
};

fb_info 结构体的成员变量很多，我们重点关注 var、fix、fbops、screen_base、screen_size和 pseudo_palette。mxsfb_probe 函数的主要工作内容为：
①、申请 fb_info。
②、初始化 fb_info 结构体中的各个成员变量。
③、初始化 eLCDIF 控制器。
④、使用 register_framebuffer 函数向 Linux 内核注册初始化好的 fb_info。

register_framebuffer函数原型如下：

int register_framebuffer(struct fb_info *fb_info)

函数参数和返回值含义如下：
fb_info：需要上报的 fb_info。
返回值：0，成功；负值，失败。

6.2.3 NXP官方LCD驱动xxx_probe函数

简单看一下 mxsfb_probe 函数，函数内容如下:

路径：drivers/video/fbdev/mxsfb.c
static int mxsfb_probe(struct platform_device *pdev)
{
	const struct of_device_id *of_id =
			of_match_device(mxsfb_dt_ids, &pdev->dev);
	struct resource *res;
	struct mxsfb_info *host;
	struct fb_info *fb_info;
	struct pinctrl *pinctrl;
	int irq = platform_get_irq(pdev, 0);
	int gpio, ret;

	if (of_id)
		pdev->id_entry = of_id->data;

	gpio = of_get_named_gpio(pdev->dev.of_node, "enable-gpio", 0);
	if (gpio == -EPROBE_DEFER)
		return -EPROBE_DEFER;

	if (gpio_is_valid(gpio)) {
		ret = devm_gpio_request_one(&pdev->dev, gpio, GPIOF_OUT_INIT_LOW, "lcd_pwr_en");
		if (ret) {
			dev_err(&pdev->dev, "faild to request gpio %d, ret = %d\n", gpio, ret);
			return ret;
		}
	}

	res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
	if (!res) {
		dev_err(&pdev->dev, "Cannot get memory IO resource\n");
		return -ENODEV;
	}

	host = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(struct mxsfb_info), GFP_KERNEL);
	if (!host) {
		dev_err(&pdev->dev, "Failed to allocate IO resource\n");
		return -ENOMEM;
	}

	fb_info = framebuffer_alloc(sizeof(struct fb_info), &pdev->dev);
	if (!fb_info) {
		dev_err(&pdev->dev, "Failed to allocate fbdev\n");
		devm_kfree(&pdev->dev, host);
		return -ENOMEM;
	}
	host->fb_info = fb_info;
	fb_info->par = host;

	ret = devm_request_irq(&pdev->dev, irq, mxsfb_irq_handler, 0,
			  dev_name(&pdev->dev), host);
	if (ret) {
		dev_err(&pdev->dev, "request_irq (%d) failed with error %d\n",
				irq, ret);
		ret = -ENODEV;
		goto fb_release;
	}

	host->base = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res);
	if (IS_ERR(host->base)) {
		dev_err(&pdev->dev, "ioremap failed\n");
		ret = PTR_ERR(host->base);
		goto fb_release;
	}

	host->pdev = pdev;
	platform_set_drvdata(pdev, host);

	host->devdata = &mxsfb_devdata[pdev->id_entry->driver_data];

	host->clk_pix = devm_clk_get(&host->pdev->dev, "pix");
	if (IS_ERR(host->clk_pix)) {
		host->clk_pix = NULL;
		ret = PTR_ERR(host->clk_pix);
		goto fb_release;
	}

	host->clk_axi = devm_clk_get(&host->pdev->dev, "axi");
	if (IS_ERR(host->clk_axi)) {
		host->clk_axi = NULL;
		ret = PTR_ERR(host->clk_axi);
		goto fb_release;
	}

	host->clk_disp_axi = devm_clk_get(&host->pdev->dev, "disp_axi");
	if (IS_ERR(host->clk_disp_axi)) {
		host->clk_disp_axi = NULL;
		ret = PTR_ERR(host->clk_disp_axi);
		goto fb_release;
	}

	host->reg_lcd = devm_regulator_get(&pdev->dev, "lcd");
	if (IS_ERR(host->reg_lcd))
		host->reg_lcd = NULL;

	fb_info->pseudo_palette = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(u32) * 16,
					       GFP_KERNEL);
	if (!fb_info->pseudo_palette) {
		ret = -ENOMEM;
		goto fb_release;
	}

	INIT_LIST_HEAD(&fb_info->modelist);

	pm_runtime_enable(&host->pdev->dev);

	ret = mxsfb_init_fbinfo(host);
	if (ret != 0)
		goto fb_pm_runtime_disable;

	mxsfb_dispdrv_init(pdev, fb_info);

	if (!host->dispdrv) {
		pinctrl = devm_pinctrl_get_select_default(&pdev->dev);
		if (IS_ERR(pinctrl)) {
			ret = PTR_ERR(pinctrl);
			goto fb_pm_runtime_disable;
		}
	}

	if (!host->enabled) {
		writel(0, host->base + LCDC_CTRL);
		mxsfb_set_par(fb_info);
		mxsfb_enable_controller(fb_info);
		pm_runtime_get_sync(&host->pdev->dev);
	}

	ret = register_framebuffer(fb_info);
	if (ret != 0) {
		dev_err(&pdev->dev, "Failed to register framebuffer\n");
		goto fb_destroy;
	}

	console_lock();
	ret = fb_blank(fb_info, FB_BLANK_UNBLANK);
	console_unlock();
	if (ret < 0) {
		dev_err(&pdev->dev, "Failed to unblank framebuffer\n");
		goto fb_unregister;
	}

	dev_info(&pdev->dev, "initialized\n");

	return 0;

fb_unregister:
	unregister_framebuffer(fb_info);
fb_destroy:
	if (host->enabled)
		clk_disable_unprepare(host->clk_pix);
	fb_destroy_modelist(&fb_info->modelist);
fb_pm_runtime_disable:
	pm_runtime_disable(&host->pdev->dev);
	devm_kfree(&pdev->dev, fb_info->pseudo_palette);
fb_release:
	framebuffer_release(fb_info);
	devm_kfree(&pdev->dev, host);

	return ret;
}

第 7行，host 结构体指针变量，表示 I.MX6ULL 的 LCD 的主控接口，mxsfb_info 结构体是 NXP 定义的针对 I.MX 系列 SOC 的 Framebuffer 设备结构体。也就是我们前面一直说的设备结构体，此结构体包含了 I.MX 系列 SOC 的 Framebuffer 设备详细信息，比如时钟、eLCDIF控制器寄存器基地址、fb_info 等。

第 28行，从设备树中获取 eLCDIF 接口控制器的寄存器首地址，设备树中 lcdif 节点已经设置了 eLCDIF 寄存器首地址为 0X021C8000，因此 res=0X021C8000。

第 34行，给 host 申请内存，host 为 mxsfb_info 类型结构体指针。

第 40行，给 fb_info 申请内存，也就是申请 fb_info。

第 46~47行，设置 host 的 fb_info 成员变量为 fb_info，设置 fb_info 的 par 成员变量为host。通过这一步就将前面申请的 host 和 fb_info 联系在了一起。

第 49行，申请中断，中断服务函数为 mxsfb_irq_handler。

第 58行，对从设备树中获取到的寄存器首地址(res)进行内存映射，得到虚拟地址，并保存到 host 的 base 成员变量。因此通过访问 host 的 base 成员即可访问 I.MX6ULL 的整个 eLCDIF寄存器。其实在 mxsfb.c 中已经定义了 eLCDIF 各个寄存器相比于基地址的偏移值，如下所示：

路径：drivers/video/fbdev/mxsfb.c
#define LCDC_CTRL			0x00
#define LCDC_CTRL1			0x10
#define LCDC_V4_CTRL2			0x20
#define LCDC_V3_TRANSFER_COUNT		0x20
#define LCDC_V4_TRANSFER_COUNT		0x30
#define LCDC_V4_CUR_BUF			0x40
#define LCDC_V4_NEXT_BUF		0x50
#define LCDC_V3_CUR_BUF			0x30
#define LCDC_V3_NEXT_BUF		0x40
#define LCDC_TIMING			0x60
#define LCDC_VDCTRL0			0x70
#define LCDC_VDCTRL1			0x80
#define LCDC_VDCTRL2			0x90
#define LCDC_VDCTRL3			0xa0
#define LCDC_VDCTRL4			0xb0
#define LCDC_DVICTRL0			0xc0
#define LCDC_DVICTRL1			0xd0
#define LCDC_DVICTRL2			0xe0
#define LCDC_DVICTRL3			0xf0
#define LCDC_DVICTRL4			0x100
#define LCDC_V4_DATA			0x180
#define LCDC_V3_DATA			0x1b0
#define LCDC_V4_DEBUG0			0x1d0
#define LCDC_V3_DEBUG0			0x1f0

大家可以对比着《I.MX6ULL 参考手册》中的 eLCDIF 章节检查一下代码中的这些寄存器有没有错误。

继续回到mxsfb_probe 函数

第95行，给 fb_info中的 pseudo_palette申请内存。

第 106行，调用 mxsfb_init_fbinfo 函数初始化 fb_info，重点是 fb_info 的 var、fix、fbops，screen_base 和 screen_size。其中 fbops 是 Framebuffer 设备的操作集，NXP 提供的 fbops 为mxsfb_ops，内容如下：

路径：drivers/video/fbdev/mxsfb.c
static struct fb_ops mxsfb_ops = {
	.owner = THIS_MODULE,
	.fb_check_var = mxsfb_check_var,
	.fb_set_par = mxsfb_set_par,
	.fb_setcolreg = mxsfb_setcolreg,
	.fb_ioctl = mxsfb_ioctl,
	.fb_blank = mxsfb_blank,
	.fb_pan_display = mxsfb_pan_display,
	.fb_mmap = mxsfb_mmap,
	.fb_fillrect = cfb_fillrect,
	.fb_copyarea = cfb_copyarea,
	.fb_imageblit = cfb_imageblit,
};

mxsfb_init_fbinfo 函数通过调用 mxsfb_init_fbinfo_dt 函数从设备树中获取到 LCD 的各个参数信息。最后，mxsfb_init_fbinfo函数会调用 mxsfb_map_videomem 函数申请 LCD 的帧缓冲内存(也就是显存)。

第 122~123行，设置 eLCDIF 控制器的相应寄存器。

第 127行，最后调用 register_framebuffer 函数向 Linux 内核注册 fb_info。

mxsfb.c 文件很大，还有一些其他的重要函数，比如 mxsfb_remove、mxsfb_shutdown 等，这里我们就简单的介绍了一下 mxsfb_probe 函数，至于其他的函数大家自行查阅。

七 LCD驱动适配

前面已经说了，6ULL 的 eLCDIF 接口驱动程序 NXP 已经编写好了，因此 LCD 驱动部分不需要去修改。我们需要做的就是按照所使用的 LCD 来修改设备树。重点要注意三个地方：
①、LCD 所使用的 IO 配置。
②、LCD 屏幕节点修改，修改相应的属性值，换成我们所使用的 LCD 屏幕参数。
③、LCD 背光节点信息修改，要根据实际所使用的背光 IO 来修改相应的设备节点信息。

接下来我们依次来看一下上面这两个节点改如何去修改：

7.1 LCD 屏幕 IO 配置

首先要检查一下设备树中 LCD 所使用的 IO 配置，这个其实 NXP 都已经给我们写好了，不需要修改，不过我们还是要看一下。打开 imx6ull-water-emmc.dts 文件，在 iomuxc 节点中找到如下内容：

路径：arch/arm/boot/dts/imx6ull-water-emmc.dts
		pinctrl_lcdif_dat: lcdifdatgrp {
			fsl,pins = <
				MX6UL_PAD_LCD_DATA00__LCDIF_DATA00  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA01__LCDIF_DATA01  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA02__LCDIF_DATA02  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA03__LCDIF_DATA03  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA04__LCDIF_DATA04  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA05__LCDIF_DATA05  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA06__LCDIF_DATA06  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA07__LCDIF_DATA07  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA08__LCDIF_DATA08  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA09__LCDIF_DATA09  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA10__LCDIF_DATA10  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA11__LCDIF_DATA11  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA12__LCDIF_DATA12  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA13__LCDIF_DATA13  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA14__LCDIF_DATA14  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA15__LCDIF_DATA15  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA16__LCDIF_DATA16  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA17__LCDIF_DATA17  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA18__LCDIF_DATA18  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA19__LCDIF_DATA19  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA20__LCDIF_DATA20  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA21__LCDIF_DATA21  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA22__LCDIF_DATA22  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA23__LCDIF_DATA23  0x79
			>;
		};

		pinctrl_lcdif_ctrl: lcdifctrlgrp {
			fsl,pins = <
				MX6UL_PAD_LCD_CLK__LCDIF_CLK	    0x79
				MX6UL_PAD_LCD_ENABLE__LCDIF_ENABLE  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_HSYNC__LCDIF_HSYNC    0x79
				MX6UL_PAD_LCD_VSYNC__LCDIF_VSYNC    0x79
			>;
		};

		pinctrl_pwm1: pwm1grp {
			fsl,pins = <
				MX6UL_PAD_GPIO1_IO08__PWM1_OUT   0x110b0
			>;
		};

第 3~28 行，子节点 pinctrl_lcdif_dat，为 RGB LCD 的 24 根数据线配置项。

第 31~37 行，子节点 pinctrl_lcdif_ctrl，RGB LCD 的 4 根控制线配置项，包括 CLK、ENABLE、VSYNC 和 HSYNC。

第 40~44 行，子节点 pinctrl_pwm1，LCD 背光 PWM 引脚配置项。这个引脚要根据实际情况设置，这里我们建议大家在以后的学习或工作中，LCD 的背光 IO 尽量和半导体厂商的官方开发板一致。

注意上述代码中默认将 LCD 的电气属性都设置为 0X79，这里将其都改为 0X49，也就是将 LCD 相关 IO 的驱动能力改为 R0/1，也就是降低 LCD 相关 IO 的驱动能力。因为前面已经说了，笔者所用 开发板上的 LCD 接口用了三个 SGM3157 模拟开关，为了防止模拟开关影响到网络，因此这里需要降低 LCD 数据线的驱动能力，如果你所使用的板子没有用到模拟开关那么就不需要将 0X79 改为 0X49。
修改后的设备树如下：

		pinctrl_lcdif_dat: lcdifdatgrp {
			fsl,pins = <
				MX6UL_PAD_LCD_DATA00__LCDIF_DATA00  0x49
				MX6UL_PAD_LCD_DATA01__LCDIF_DATA01  0x49
				MX6UL_PAD_LCD_DATA02__LCDIF_DATA02  0x49
				MX6UL_PAD_LCD_DATA03__LCDIF_DATA03  0x49
				MX6UL_PAD_LCD_DATA04__LCDIF_DATA04  0x49
				MX6UL_PAD_LCD_DATA05__LCDIF_DATA05  0x49
				MX6UL_PAD_LCD_DATA06__LCDIF_DATA06  0x49
				MX6UL_PAD_LCD_DATA07__LCDIF_DATA07  0x49
				MX6UL_PAD_LCD_DATA08__LCDIF_DATA08  0x49
				MX6UL_PAD_LCD_DATA09__LCDIF_DATA09  0x49
				MX6UL_PAD_LCD_DATA10__LCDIF_DATA10  0x49
				MX6UL_PAD_LCD_DATA11__LCDIF_DATA11  0x49
				MX6UL_PAD_LCD_DATA12__LCDIF_DATA12  0x49
				MX6UL_PAD_LCD_DATA13__LCDIF_DATA13  0x49
				MX6UL_PAD_LCD_DATA14__LCDIF_DATA14  0x49
				MX6UL_PAD_LCD_DATA15__LCDIF_DATA15  0x49
				MX6UL_PAD_LCD_DATA16__LCDIF_DATA16  0x49
				MX6UL_PAD_LCD_DATA17__LCDIF_DATA17  0x49
				MX6UL_PAD_LCD_DATA18__LCDIF_DATA18  0x49
				MX6UL_PAD_LCD_DATA19__LCDIF_DATA19  0x49
				MX6UL_PAD_LCD_DATA20__LCDIF_DATA20  0x49
				MX6UL_PAD_LCD_DATA21__LCDIF_DATA21  0x49
				MX6UL_PAD_LCD_DATA22__LCDIF_DATA22  0x49
				MX6UL_PAD_LCD_DATA23__LCDIF_DATA23  0x49
			>;
		};

		pinctrl_lcdif_ctrl: lcdifctrlgrp {
			fsl,pins = <
				MX6UL_PAD_LCD_CLK__LCDIF_CLK	    0x49
				MX6UL_PAD_LCD_ENABLE__LCDIF_ENABLE  0x49
				MX6UL_PAD_LCD_HSYNC__LCDIF_HSYNC    0x49
				MX6UL_PAD_LCD_VSYNC__LCDIF_VSYNC    0x49
			>;
		};

		pinctrl_pwm1: pwm1grp {
			fsl,pins = <
				MX6UL_PAD_GPIO1_IO08__PWM1_OUT   0x110b0
			>;
		};

7.2 LCD 屏幕参数节点信息修改

继续在imx6ull-water-emmc.dts 文件中找到 lcdif 节点，节点内容如下所示：

&lcdif {
	pinctrl-names = "default";
	pinctrl-0 = <&pinctrl_lcdif_dat		/* 使用到的 IO */
		     &pinctrl_lcdif_ctrl
		     &pinctrl_lcdif_reset>;
	display = <&display0>;
	status = "okay";

	display0: display {			/* LCD 属性信息 */
		bits-per-pixel = <16>;	/* 一个像素占用几个 bit */
		bus-width = <24>;		/* 总线宽度 */

		display-timings {			/* 时序信息 */
			native-mode = <&timing0>;
			timing0: timing0 {
			clock-frequency = <9200000>;	/* LCD 像素时钟，单位 Hz */
			hactive = <480>;				/* LCD X 轴像素个数 */
			vactive = <272>;				/* LCD Y 轴像素个数 */
			hfront-porch = <8>;				/* LCD hfp 参数 */
			hback-porch = <4>;				/* LCD hbp 参数 */
			hsync-len = <41>;				/* LCD hspw 参数 */
			vback-porch = <2>;				/* LCD vbp 参数 */
			vfront-porch = <4>;				/* LCD vfp 参数 */
			vsync-len = <10>;				/* LCD vspw 参数 */

			hsync-active = <0>;				/* hsync 数据线极性 */
			vsync-active = <0>;				/* vsync 数据线极性 */
			de-active = <1>;				/* de 数据线极性 */
			pixelclk-active = <0>;			/* clk 数据线先极性 */
			};
		};
	};
};

上述就是向 imx6ull.dtsi 文件中的 lcdif 节点追加的内容，我们依次来看一下上述代码中的这些属性都是些什么含义。

第 3 行，pinctrl-0 属性，LCD 所使用的 IO 信息，这里用到了 pinctrl_lcdif_dat、pinctrl_lcdif_ctrl和 pinctrl_lcdif_reset 这三个 IO 相关的节点，前两个在7.1小节中已经讲解了。pinctrl_lcdif_reset 是 LCD 复位 IO 信息节点， 作者用的I.MX6U 开发板的 LCD 没有用到复位 IO，因此 pinctrl_lcdif_reset 可以删除掉。

第 6 行，display 属性，指定 LCD 属性信息所在的子节点，这里为 display0，下面就是 display0子节点内容。

第 9~32 行，display0 子节点，描述 LCD 的参数信息，第 10 行的 bits-per-pixel 属性用于指明一个像素占用的 bit 数，默认为 16bit。本教程我们将 LCD 配置为 RGB888 模式，因此一个像素点占用 24bit，bits-per-pixel 属性要改为 24。第 11 行的 bus-width 属性用于设置数据线宽度，因为要配置为 RGB888 模式，因此 bus-width 也要设置为 24。

第 13~30 行，这几行非常重要！因为这几行设置了 LCD 的时序参数信息，NXP 官方的 EVK开发板使用了一个 4.3 寸的 480*272 屏幕，因此这里默认是按照 NXP 官方的那个屏幕参数设置的。每一个属性的含义后面的注释已经写的很详细了，大家自己去看就行了，这些时序参数就是我们重点要修改的，需要根据自己所使用的屏幕去修改，如2.6节分析的参数值。

修改lcdif 节点后如下：

&lcdif {
	pinctrl-names = "default";
	pinctrl-0 = <&pinctrl_lcdif_dat
		     &pinctrl_lcdif_ctrl>;
	display = <&display0>;
	status = "okay";

	display0: display {
		bits-per-pixel = <24>;
		bus-width = <24>;

		display-timings {
			native-mode = <&timing0>;
			timing0: timing0 {
			clock-frequency = <51200000>;
			hactive = <1024>;
			vactive = <600>;
			hfront-porch = <160>;
			hback-porch = <140>;
			hsync-len = <20>;
			vback-porch = <20>;
			vfront-porch = <12>;
			vsync-len = <3>;

			hsync-active = <0>;
			vsync-active = <0>;
			de-active = <1>;
			pixelclk-active = <0>;
			};
		};
	};
};

第 3 行，设置 LCD 屏幕所使用的 IO，删除掉原来的 pinctrl_lcdif_reset，因为没有用到屏
幕复位 IO，其他的 IO 不变。
第 9 行，使用 RGB888 模式，所以一个像素点是 24bit。
第 15~23 行，ATK7016 屏幕时序参数，根据自己所使用的屏幕修改即可(笔者这里参考2.4小节所分析的参数设定)。

7.3 LCD 屏幕背光节点信息

作者的LCD 接口背光控制 IO 连接到了 I.MX6U 的 GPIO1_IO08 引脚上，GPIO1_IO08复用为 PWM1_OUT，通过 PWM 信号来控制 LCD 屏幕背光的亮度，这个我们已经在第五节分析过了。作者的I.MX6U-开发板的 LCD 背光引脚和 NXP 官方 EVK 开发板的背光引脚一样，因此背光的设备树节点是不需要修改的，但是考虑到读者可能使用别的开发板或者屏幕，LCD 背光引脚和 NXP 官方 EVK 开发板可能不同，因此我们还是来看一下如何在设备树中添加背光节点信息。

首先是 GPIO1_IO08 这个 IO 的配置，在imx6ull-water-emmc.dts 中找到如下内容：

pinctrl_pwm1: pwm1grp {
			fsl,pins = <
				MX6UL_PAD_GPIO1_IO08__PWM1_OUT   0x110b0
			>;
		};

pinctrl_pwm1 节点就是 GPIO1_IO08 的配置节点，从第 3 行可以看出，设置 GPIO1_IO08这个 IO 复用为 PWM1_OUT，并且设置电气属性值为 0x110b0。LCD 背光要用到 PWM1，因此也要设置 PWM1 节点，在 imx6ull.dtsi 文件中找到如下内容：
路径：arch/arm/boot/dts/imx6ull.dtsi

pwm1: pwm@02080000 {
				compatible = "fsl,imx6ul-pwm", "fsl,imx27-pwm";
				reg = <0x02080000 0x4000>;
				interrupts = <GIC_SPI 83 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
				clocks = <&clks IMX6UL_CLK_PWM1>,
					 <&clks IMX6UL_CLK_PWM1>;
				clock-names = "ipg", "per";
				#pwm-cells = <2>;
			};

imx6ull.dtsi 文件中的 pwm1 节点信息大家不要修改，如果要修改 pwm1 节点内容的话请在imx6ull-water-emmc.dts 文件中修改。在整个 Linux 源码文件中搜索 compatible 属性的这两个值即可找到 imx6ull 的 pwm 驱动文件，imx6ull 的 PWM 驱动文件为 drivers/pwm/pwm-imx.c，这里我们就不详细的去分析这个文件了。继续在imx6ull-water-emmc.dts 文件中找到向 pwm1追加的内容，如下所示：

&pwm1 {
	pinctrl-names = "default";
	pinctrl-0 = <&pinctrl_pwm1>;
	status = "okay";
};

第 3 行，设置 pwm1 所使用的 IO 为 pinctrl_pwm1，也就是pinctrl定义的GPIO1_IO08 这个 IO。

第 4 行，将 status 设置为 okay。

如果背光用的其他 pwm 通道，比如 pwm2，那么就需要仿照上述pinctrl代码的内容，向pwm2 节点追加相应的内容。pwm 和相关的 IO 已经准备好了，但是 Linux 系统怎么知道PWM1_OUT 就是控制 LCD背光的呢？因此我们还需要一个节点来将 LCD 背光和 PWM1_OUT连接起来。

这个节点就是 backlight ， backlight 节点描述可以参考
Documentation/devicetree/indings/video/backlight/pwm-backlight.txt 这个文档，此文档详细讲解了backlight 节点该如何去创建，这里大概总结一下：
①、节点名称要为“backlight”。

②、节点的 compatible 属性值要为“pwm-backlight”，因此可以通过在 Linux 内核中搜索“ pwm-backlight ” 来 查 找 PWM 背 光 控 制 驱 动 程 序 ， 这 个 驱 动 程 序 文 件 为drivers/video/backlight/pwm_bl.c，感兴趣的可以去看一下这个驱动程序。

③、pwms属性用于描述背光所使用的PWM以及PWM频率，比如本章我们要使用的pwm1，pwm 频率设置为 200Hz(NXP 官方推荐设置)。

④、brightness-levels 属性描述亮度级别，范围为 0~255，0 表示 PWM 占空比为 0%，也就是亮度最低，255 表示 100%占空比，也就是亮度最高。至于设置几级亮度，大家可以自行填写此属性。

⑤、default-brightness-level 属性为默认亮度级别。

根据上述 5 点设置 backlight 节点，这个 NXP 已经给我们设置好了，大家在 imx6ull-water-emmc.dts 文件中找到如下内容：

backlight {
		compatible = "pwm-backlight";
		pwms = <&pwm1 0 5000000>;
		brightness-levels = <0 4 8 16 32 64 128 255>;
		default-brightness-level = <6>;
		status = "okay";
	};

第 3 行，设置背光使用 pwm1，PWM 频率为 200Hz。

第 4 行，设置背 8 级背光(0~7)，分别为 0、4、8、16、32、64、128、255，对应占空比为0%、1.57%、3.13%、6.27%、12.55%、25.1%、50.19%、100%，如果嫌少的话可以自行添加一些其他的背光等级值。

第 5 行，设置默认背光等级为 6，也就是 50.19%的亮度。

关于背光的设备树节点信息就讲到这里，整个的 LCD 设备树节点内容我们就讲完了，按照这些节点内容配置自己的开发板即可。

八 LCD驱动适配验证

8.1 编译DTS/kernel

根据第七节的修改后重新编译DTS，用新编译的DTB文件启动。
linux内核有一个自带的开机Logo,为了验证LCD是否正常显示，我们开启自带的Logo，配置如下:




上图中这三个选项分别对应黑白、16 位、24 位色彩格式的 logo，我们把这三个都选中，都编译进 Linux 内核里面。设置好以后保存退出，重新编译 Linux 内核，编译完成以后使用新编译出来的 imx6ull-water-emmc.dtb 和 zImage 镜像启动系统，如果 LCD 驱动工作正常的话就会在 LCD 屏幕左上角出现一个彩色的小企鹅 logo，屏幕背景色为黑色，如下图所示：

8.2 设置 LCD 作为终端控制台

我们一直使用SecureCRT作为Linux开发板终端，开发板通过串口和 SecureCRT进行通信。现在我们已经驱动起来 LCD 了，所以可以设置 LCD 作为终端，也就是开发板使用自己的显示设备作为自己的终端，然后接上键盘就可以直接在开发板上敲命令了，将 LCD 设置为终端控制台的方法如下：
（1）设置 uboot 中的 bootargs
重启开发板，进入 Linux 命令行，重新设置 bootargs 参数的 console 内容，命令如下所示：

setenv bootargs 'console=tty1 console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs nfsroot=192.168.0.116:/home/water/imax/nfs/buildrootfs,v3 proto=tcp rw ip=192.168.0.117:192.168.0.116:192.168.0.1:255.255.255.0::eth0:off'
saveenv //保存环境变量

这里我们设置了两遍 console，第一次设置 console=tty1，也就是设置 LCD 屏幕为控制台，第二遍又设置console=ttymxc0,115200，也就是设置串口也作为控制台。相当于我们打开了两个 console，一个是 LCD，一个是串口，大家重启开发板就会发现 LCD 和串口都会显示 Linux 启动 log 信息。但是此时我们还不能使用 LCD 作为终端进行交互，因为我们的设置还未完成。

（2）修改/etc/inittab 文件

打开开发板根文件系统中的/etc/inittab 文件，在里面加入下面这一行：

tty1::respawn:/sbin/getty -L  tty1 0 vt100 # GENERIC_SERIAL

可能有的教程是加tty1::askfirst:-/bin/sh，其实加入的内容与console保持一直即可。
重启设备后如下：

前面学习＜Linux开发＞驱动开发 -之-Linux INPUT 子系统时已经将开发板上的key0设置会回车键， 所以按下key0可看到LCD显示屏有换行的变化。

也可以接上一个 USB 键盘，Linux 内核默认已经使能了 USB 键盘驱动
了，因此可以直接使用 USB 键盘。

8.3 LCD 背光调节

背光设备树节点设置了 8 个等级的背光调节，可以设置为 0~7，可以通过设置背光等级来实现 LCD 背光亮度的调节，进入如下目录：

/sys/devices/platform/backlight/backlight/backlight

当前屏幕亮度等级为 6，根据前面的分析可以，这个是 50%亮度。屏幕最大亮度等级为 7。如果我们要修改屏幕亮度，只需要向 brightness 写入需要设置的屏幕亮度等级即可。比如设置屏幕亮度等级为 7，那么可以使用如下命令：

echo 7 > brightness

输入上述命令以后就会发现屏幕亮度增大了，如果设置 brightness 为 0 的话就会关闭 LCD背光，屏幕就会熄灭。

8.4 LCD 自动关闭解决方法

默认情况下 10 分钟以后 LCD 就会熄屏，这个并不是代码有问题，而是 Linux 内核设置的，就和我们用手机或者电脑一样，一段时间不操作的话屏幕就会熄灭，以节省电能。解决这个问题有多种方法，我们依次来看一下：

（1）键盘唤醒
按下开发板上的 KEY 按键即可唤醒屏幕。如果开发板上没有按键的话可以外接 USB 键盘，然后按下 USB 键盘上的回车键唤醒屏幕。

（2）关闭 10 分钟熄屏功能
在 Linux 源码中找到 drivers/tty/vt/vt.c 这个文件，在此文件中找到 blankinterval 变量，如下所示：

路径：drivers/tty/vt/vt.c
static int vesa_blank_mode; /* 0:none 1:suspendV 2:suspendH 3:powerdown */
static int vesa_off_interval;
static int blankinterval = 10*60;
core_param(consoleblank, blankinterval, int, 0444);

blankinterval 变量控制着 LCD 关闭时间，默认是 10*60，也就是 10 分钟。将 blankinterval的值改为 0 即可关闭 10 分钟熄屏的功能，修改完成以后需要重新编译 Linux 内核，得到新的zImage，然后用新的 zImage 启动开发板。

（3） 编写一个 APP 来关闭熄屏功能
在 ubuntu 中新建一个名为 lcd_always_on.c 的文件，然后在里面输入如下所示内容：

#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/ioctl.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
	int fd;
	fd = open("/dev/tty1", O_RDWR);
	write(fd, "\033[9;0]", 8);
	close(fd);
	return 0;	
}

使用如下命令编译 lcd_always_on.c 这个文件：

arm-linux-gnueabihf-gcc lcd_always_on.c -o lcd_always_on

编译生成 lcd_always_on 以后将此可执行文件拷贝到开发板根文件系统的/usr/bin 目录中，然后给予可执行权限。设置 lcd_always_on 这个软件为开机自启动，打开/etc/init.d/rcS，在此文件最后面加入如下内容：

cd /usr/bin
./lcd_always_on
cd ..

修改完成以后保存/etc/init.d/rcS 文件，然后重启开发板即可。

九 总结

本文主要是了解IMX6ULL平台下的LCD使用，第二节主要是对LCD的有个认识，第三节是对IMX6ULL平台下的eLCDIF 外设的使用进行介绍。不同平台LCD的使用接口不同，而且不同LCD也有不同的通信接口方式。本文主要是对IMX平台LCD进行介绍。后续笔者也会出其它平台/其它接口的LCD相关文章吗，欢迎关注。