一、字符设备注册过程：
归根到底，fb设备也是一个字符设备，所以逃不开常规的字符设备驱动框架：
Linux内核中编写字符设备驱动通常遵循以下步骤：
①、定义主设备号：
在Linux中，每个字符设备都有一个唯一的主设备号。你可以静态地分配一个主设备号，或者动态地从内核获取一个未使用的主设备号（一般使用动态获取即可）。
#define MY_DEVICE_MAJOR 240 // 示例：静态分配的主设备号
// 或者使用动态分配，通过alloc_chrdev_region在运行时获取主设备号
②、构造file_operations结构体：
file_operations结构体定义了设备驱动程序提供的操作接口。需要根据不同设备需求实现相应的函数，如open, read, write, release等。
static const struct file_operations fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = my_device_open,
.read = my_device_read,
.write = my_device_write,
.release = my_device_release,
// 还可以实现其他的函数接口，如ioctl, mmap等 具体查看file_operation结构体定义
};
③、注册驱动：
使用register_chrdev函数来注册你的字符设备驱动。注册驱动的时候需要主设备号、设备名称和file_operations结构体作为参数。
static int __init my_device_init(void) {
int result;
// 如果是动态分配主设备号，使用alloc_chrdev_region()
// alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, "my_device");
// major = MAJOR(dev);
result = register_chrdev(MY_DEVICE_MAJOR, "my_device", &fops);
if (result < 0) {
printk(KERN_ALERT "Registering char device failed with %d\n", result);
return result;
}
// 其他初始化代码，如创建设备节点等
return 0;
}
④、注册入口函数：
入口函数是模块的初始化函数，在模块加载时被调用（比如insmod(加载驱动)的时候就会调用了）。
module_init(my_device_init);
⑤、注册出口函数：
出口函数是模块的清理函数，在模块卸载时被调用。一般用来注销设备驱动并释放所有相关资源。
static void __exit my_device_exit(void) {
unregister_chrdev(MY_DEVICE_MAJOR, "my_device");
// 如果是动态分配的主设备号，还需要释放它
// unregister_chrdev_region(dev, 1);
// 其他清理代码
}
module_exit(my_device_exit);
最后添加模块描述、版本和许可证信息。
MODULE_LICENSE("GPL"); // 或你选择的许可证类型
MODULE_AUTHOR("Your Name"); // 作者名
MODULE_DESCRIPTION("A simple character device driver"); // 模块描述
MODULE_VERSION("1.0"); // 模块版本
上述过程就是编写一个字符设备驱动的整体过程，现在对应到LCD设备是怎么处理的呢？
二、 Framebuffer驱动程序框架
分析fb_mem.c文件（路径drivers\video\fbdev\core\fbmem.c）：
可以看到在fbmem.c文件中使用了上文所讲述的字符设备注册过程。首先通过register_chrdev函数注册主设备号为29的字符设备，注册的字符设备中的ops变量实现了很多fb操作函数。
其中fb_read函数做了大概得调用关系总结，fb_read函数首先会获取fb_info结构体，fb_info结构体里面实现了硬件的参数设置和具体的硬件操作。所以fb_read函数的核心就是调用fb_info结构体里面注册的read函数。
注：其他fb操作函数都类似，都是先获取info结构体，进而调用里面注册的底层硬件操作函数。
调用关系：
例子1：
app: open("/dev/fb0", ...) 主设备号: 29, 次设备号: 0
--------------------------------------------------------------
kernel:
fb_open
int fbidx = iminor(inode);
struct fb_info *info = = registered_fb[0];
例子2：
app: read()
---------------------------------------------------------------
kernel:
fb_read
int fbidx = iminor(inode);
struct fb_info *info = registered_fb[fbidx];
if (info->fbops->fb_read)
return info->fbops->fb_read(info, buf, count, ppos);
src = (u32 __iomem *) (info->screen_base + p);
dst = buffer;
*dst++ = fb_readl(src++);
copy_to_user(buf, buffer, c)
2.3、fb设备驱动框架总结：
分为上下两层：
- fbmem.c：承上启下
- 实现、注册file_operations结构体
- 把APP的调用向下转发到具体的硬件驱动程序
- xxx_fb.c：硬件相关的驱动程序
- 实现、注册fb_info结构体
- 实现硬件操作
三、Framebuffer驱动程序实现过程
3.1、明确主线任务
通过分析上述fbmem.c文件我们可以看到，我们要是想要编写一个fb设备的驱动的话，最终要就是要是先fb_info结构体。有几个重要的成员变量如下：
-
var这个成员包含了屏幕的可变参数，如分辨率、色深等。在驱动初始化时，应该根据硬件的能力来填充这些参数。 -
fix这个成员包含了屏幕的固定参数，如屏幕的物理尺寸、内存类型等。这些参数也应该在驱动初始化时根据硬件设置。
-
fbops这是一个指向fb_ops结构体的指针，它包含了帧缓冲设备所需的操作函数，如fb_fillrect、fb_copyarea、fb_imageblit等。这些函数是硬件相关的，必须根据具体的硬件设备来实现。 -
screen_base这是帧缓冲区的虚拟地址，它指向映射的显存区域。驱动需要设置这个指针以便用户空间可以访问显存。 -
screen_size表示映射的显存大小。这个值应该根据实际的显存大小来设置。
3.2、fb应用程序和驱动交互过程
1. open
app: open("/dev/fb0", ...) 主设备号: 29, 次设备号: 0
--------------------------------------------------------------
kernel:
fb_open // fbmem.c
struct fb_info *info;
info = get_fb_info(fbidx);
if (info->fbops->fb_open) {
res = info->fbops->fb_open(info,1); // 硬件相关的驱动
if (res)
module_put(info->fbops->owner);
}
2. 获得可变信息(含有分辨率等)
app: ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &fb_info->var);
-------------------------------------------------------------------------
kernel:
fb_ioctl // fbmem.c
struct fb_info *info = file_fb_info(file);
do_fb_ioctl(info, cmd, arg);
var = info->var; // 硬件相关的驱动设置的
ret = copy_to_user(argp, &var, sizeof(var)) ? -EFAULT : 0;
3. 获得固定信息(含有显存信息)
app: ioctl(fd, FBIOGET_FSCREENINFO, &fb_info->fix);
-------------------------------------------------------------------------
kernel:
fb_ioctl // fbmem.c
struct fb_info *info = file_fb_info(file);
do_fb_ioctl(info, cmd, arg);
fix = info->fix; // 硬件相关的驱动设置的
ret = copy_to_user(argp, &fix, sizeof(fix)) ? -EFAULT : 0;
4. mmap
app：void *ptr = mmap(0,
fb_info->var.yres_virtual * fb_info->fix.line_length,
PROT_WRITE | PROT_READ,
MAP_SHARED, fd, 0);
-------------------------------------------------------------------------
kernel:
fb_mmap // fbmem.c
struct fb_info *info = file_fb_info(file);
start = info->fix.smem_start;
len = info->fix.smem_len;
return vm_iomap_memory(vma, start, len);
3.2、实现"主线任务"
编写一个简单的FB设备驱动框架：
注：此处编写fb驱动只是为了更好的理解nxp官方的fb设备驱动代码。
代码如下：
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/fb.h>
static struct fb_info *my_fb_info;
static struct fb_ops my_fb_ops = {
// .owner 应该在fb_info分配之后设置
// 其他操作函数根据需要进行实现
};
static int my_simple_fb_probe(struct platform_device *pdev)
{
int ret;
my_fb_info = framebuffer_alloc(0, &pdev->dev);
if (!my_fb_info) {
ret = -ENOMEM;
dev_err(&pdev->dev, "Cannot allocate framebuffer\n");
return ret;
}
my_fb_info->fbops = &my_fb_ops;
my_fb_info->var.xres = 800;
my_fb_info->var.yres = 600;
// 设置其他framebuffer参数...
my_fb_ops.owner = THIS_MODULE;
// 设置其他fb_ops函数指针...
ret = register_framebuffer(my_fb_info);
if (ret < 0) {
dev_err(&pdev->dev, "Cannot register framebuffer\n");
goto err_register_fb;
}
platform_set_drvdata(pdev, my_fb_info);
dev_info(&pdev->dev, "Simple framebuffer driver loaded\n");
return 0;
err_register_fb:
framebuffer_release(my_fb_info);
return ret;
}
static int my_simple_fb_remove(struct platform_device *pdev)
{
struct fb_info *info = platform_get_drvdata(pdev);
if (info) {
unregister_framebuffer(info);
framebuffer_release(info);
}
return 0;
}
#ifdef CONFIG_OF
static const struct of_device_id my_simple_fb_of_match[] = {
{ .compatible = "vendor,my_simple_fb", },
{},
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, my_simple_fb_of_match);
#endif
static struct platform_driver my_simple_fb_driver = {
.probe = my_simple_fb_probe,
.remove = my_simple_fb_remove,
.driver = {
.name = "my_simple_fb",
.of_match_table = of_match_ptr(my_simple_fb_of_match),
},
};
module_platform_driver(my_simple_fb_driver);
MODULE_DESCRIPTION("Simple Framebuffer Platform Driver");
MODULE_LICENSE("GPL");
三、浅析NXP自己的LCD控制器的驱动程序
①、nxp自己的驱动程序分析
注：相关的fbops结构体中函数指针所指向的函数都是通过配置寄存器实现的，需要对照寄存器手册。其实就是配置寄存器进而设置lcdif（imx6ull）工作需要的一些配置。
②、imx6ull的lcd控制器dts分析
上面只是浅析了.c文件的大概实现，下面查看一下设备树的实现，直接查看他们自己的evk板子的设备树。
&lcdif {
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_lcdif_dat
&pinctrl_lcdif_ctrl
&pinctrl_lcdif_reset>;
display = <&display0>;
status = "okay";
display0: display {
bits-per-pixel = <16>;
bus-width = <24>;
display-timings {
native-mode = <&timing0>;
timing0: timing0 {
clock-frequency = <9200000>;
hactive = <480>;
vactive = <272>;
hfront-porch = <8>;
hback-porch = <4>;
hsync-len = <41>;
vback-porch = <2>;
vfront-porch = <4>;
vsync-len = <10>;
hsync-active = <0>;
vsync-active = <0>;
de-active = <1>;
pixelclk-active = <0>;
};
};
};
};
pinctrl_lcdif_dat: lcdifdatgrp {
fsl,pins = <
MX6UL_PAD_LCD_DATA00__LCDIF_DATA00 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_lcdif_reset: lcdifresetgrp {
fsl,pins = <
/* used for lcd reset */
MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER9__GPIO5_IO09 0x79
>;
};
};
①、 &lcdif 节点:
pinctrl-names和pinctrl-0：这两个属性用于配置LCD接口的引脚控制（pinctrl）。pinctrl-names指定了控制组的名称（“default”），而pinctrl-0则引用了三个pinctrl组，分别用于数据（pinctrl_lcdif_dat）、控制信号（pinctrl_lcdif_ctrl）和复位信号（pinctrl_lcdif_reset）。display：此属性引用了一个名为display0的子节点，该子节点包含了显示器的具体配置。status：表示此设备的状态为 “okay”，意味着这个设备是激活和可用的。
②、 display0 节点:
bits-per-pixel和bus-width：分别指定了每个像素使用的位数（16位）和总线宽度（24位）。display-timings：这个节点包含了显示器的时序配置。- 在
timing0中，详细定义了显示器的各种时序参数，如clock-frequency（时钟频率）、hactive和vactive（水平和垂直有效像素数）、hfront-porch、hback-porch、hsync-len等（水平时序参数），以及vback-porch、vfront-porch、vsync-len等（垂直时序参数）。此外，还定义了同步信号（hsync, vsync）和像素时钟的极性。
③、pinctrl组节点: pinctrl_lcdif_dat、pinctrl_lcdif_ctrl和pinctrl_lcdif_reset分别定义了LCD数据线、控制线和复位线的引脚配置。在这些节点中，fsl,pins属性指定了具体的引脚分配和配置。例如，MX6UL_PAD_LCD_DATA00__LCDIF_DATA00 0x79表示将LCD_DATA00引脚分配给LCDIF_DATA00功能，并设置其配置为0x79。
