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内容提要: 1. android display相关的名词 2. 调试LCD驱动需要注意的步骤 3. 关于帧缓冲区及I/O内存 ------------------------------------------------------------------------------------------ 1.名词解释 GPU：Graphic Processing Unit （图形处理器） OpenGL：Open Graphic Library 定义了一个跨编程语言、跨平台的编程接口的规格，不同厂商会有不同的实现方法，它主要用于三维图象（二维的亦可）绘制。 SurfaceFlinger：Android中负责Surface之间叠加、混合操作的动态库 Skia：Android中的2D图形库 libagl：Android中通过软件方法实现的一套OpenGL动态库 libhgl：为区别libagl，自定义的一种叫法。特指GPU厂商提供的硬件实现的OpenGL composition：特指SurfaceFlinger对各个Surface之间的叠加、混合操作 render：特指使用OpenGL动态库进行3D渲染 copybit:Android使用2D引擎来加速图形操作（主要是Surface之间的composition操作）的一种技术，对应着一个或几个动态库。 pmem：Android特有驱动，从linux内核中reserve物理连续内存，可以为2d、3d引擎、vpu等设备分配物理连续内存。 Android在启动后，会在运行时根据配置文件加载OpenGL（libagl & libhgl）的实现，如果有libhgl实现，默认使用libhgl实现，否则使用libagl实现。 OpenGL在Android中两个作用： 1. 用于Surface的composition操作。 SurfaceFlinger会调用到OpenGL中，通过libagl或者libhgl做Surface的组合、叠加操作。 2. 用于图形图像的渲染 Android framework会对OpenGL实现进行java层次的简单封装，在java应用程序中对OpenGL的调用最终会调用到libagl或者libhgl中去。 很多第三方游戏、3D图库、某些launcher会使用OpenGL实现比较炫丽UI的特效。 Copybit在Android中的作用 Copybit在Android中主要用于Surface的composition操作。 Skia在Android中的作用 Skia是Android的2D图形库，用于绘制文字、几何图形、图像等。 Skia的设备后端：Raster、OpenGL、PDF 双缓冲: 在计算机上的动画与实际的动画有些不同：实际的动画都是先画好了，播放的时候直接拿出来显示就行。计算机动画则是画一张，就拿出来一张，再画下一张，再拿 出来。如果所需要绘制的图形很简单，那么这样也没什么问题。但一旦图形比较复杂，绘制需要的时间较长，问题就会变得突出。 让我们把计算机想象成一个画图比较快的人，假如他直接在屏幕上画图，而图形比较复杂，则有可能在他只画了某幅图的一半的时候就被观众看到。而后面虽然他把 画补全了，但观众的眼睛却又没有反应过来，还停留在原来那个残缺的画面上。也就是说，有时候观众看到完整的图象，有时却又只看到残缺的图象，这样就造成了 屏幕的闪烁。 如何解决这一问题呢？我们设想有两块画板，画图的人在旁边画，画好以后把他手里的画板与挂在屏幕上的画板相交换。这样以来，观众就不会看到残缺的画了。这 一技术被应用到计算机图形中，称为双缓冲技术。即：在存储器（很有可能是显存）中开辟两块区域，一块作为发送到显示器的数据，一块作为绘画的区域，在适当 的时候交换它们。由于交换两块内存区域实际上只需要交换两个指针，这一方法效率非常高，所以被广泛的采用。 (以上这段是网上摘的) ------------------------------------------------------------------------------------------ LCD调光方式有: 一线脉冲计数调光 PWM调光 调试LCD需要注意的: SCLK SDA CS RESET 上面这几路线是发命令和参数用的,所以首先要调通,这几路OK后屏应该亮或花屏 PCLK HSYNC VSYNC DE 这几路是刷数据用的,屏亮后显示不正常就调这几路的参数 320x480的,参数为: PCLK 10MHz HSYNC 30KHz(行刷新) VSYNC 60Hz(列刷新,即一屏) SCLK 70KHz DE 30KHz(Data Enable RGB写数据时用到) CS SPI写命令或参数时用,往屏上刷数据时用不到 常见的问题: --- lk亮屏了,但是白屏,查下极性,看是不是反了 极性: lcdc侧的Pclk,Hsync,Vsync,DE是高有效,那么panel driver的 这些信号也应该是高有效,在往寄存器写参数时要核对下 --- 要注意这些东西,HFP,HBP,VFP,VBP 即通常所讲的前沿,后沿 屏幕图像左右抖动,不用说,肯定是HFP/HBP不对 前沿后沿就是给hsync,vsync往屏幕刷数据提供时间,可以看你的LCD IC SPEC了解 另外关于前沿后沿(前消隐/后消隐)的概念, 感觉下面这一段是比较靠谱的: 正常的TFT一行的显示周期是 前消隐+实际点输出+后消隐 HBP、HFP 代表前后消隐所需要的周期 如果前消隐设置小了,后消隐设置大了,LCD控制器的实际输出就会被当做消隐而不会实际显示出来,看到的效果就是图像左移,反之图像右移.如果前后消隐都设置小了,理论上第二行的图像可能会被当做第一行的图像显示,造成屏幕歪斜不同步,但是有些TFT中内部的时序电路会自动补上缺少的时钟,所以也不一定会看到不同步的画面.场的消隐同理. 至于为什么要消隐是为了兼容CRT显示器的显示原理,CRT显示器每一个扫描行完成后,电子枪需要回扫,这段时间不能显示,所以这段时间的视频信号需要暂停一下,就是消隐. 调试步骤(这段是网上摘的): 1）调试lcd背光,背光主要分为PMIC自带的和单独的DCDC，如果为PMIC自带的背光，一般平台厂商已经做好， 直接调用接口即可，如果为单独的DCDC驱动，则需要用GPIO控制DCDC的EN端 2）确认lcd的模拟电，io电是否正常 3）根据lcd的分辨率，RGB／CPU／MIPI等不同的接口，配置控制寄存器接口 4）根据lcd spec配置PCLK的频率，配置PCLK,VSYNC,HSYNC,DE等控制线的极性 5）使用示波器测试所有clk的波形，确认频率，极性是否符合要求 6）使用示波器测试data线，看是否有数据输出，bpp的设置是否正确 7）如果lcd需要初始化，配置spi的接口，一般分为cpu自带的spi控制器，和gpio模拟的spi。 8）根据lcd spec中的初始化代码进行lcd的初始化 9）用示波器测量lcd的spi clk及数据线，确认是否正常输出 10）正常情况下，此时lcd应该可以点亮。如果没有点亮，按照上述步骤1到9，逐项进行检查测试，重点检查第 5项，clk的极性 11）如果lcd点亮，但是花屏。则需要先确认数据格式是否正确，然后确认fb里的数据是否正常，有以下几种方 法确认fb里的数据 i)cat /dev/graphics/fb0 > /sdcard/fb0，然后将/sdcard/fb0 >到另一台相同分辨率及相同格式的手机上，看图片显示是否正常 ii)使用irfanview软件显示cat /dev/graphics/fb0出来的raw数据，注意要正确设置分辨率及格式，否则显示花屏 iii)如果adb连接正常，可以使用豌豆莢等软件，查看fb中的数据是否正常 通过以上三种途径，如果确认fb中的数据正常显示，则很可能为lcd初始化代码的问题，或者clk极性的问题， 如果fb数据不正常，则可能为lcd控制寄存器配置不正常导致。 LCD屏的调试注意事项 1. Pix clock是否在规定的范围内。 2. Pclk是否极性正确。上升沿还是下降沿。 3. 变频引起的闪屏问题。可以通过锁定频率来试验是否是变频引起。 要确保每一步都正确,那肯定可以显示出图像来 ------------------------------------------------------------------------------------------ framebuffer 我们现在用的是Adreno系列,Adreno是什么?就相当于PC机上的显卡.显卡，也叫GPU, 它的好坏会对手机的多媒体播放和3D游戏性能有着直接的影响. framebuffer即帧缓冲区,这个帧缓冲区就位于显卡的内部,帧缓冲区是显卡上固化的存储器,其中存放的是当前屏幕的内容.你要做高通平台,那么还会遇到MDP,MDP(Mobile Display Processor), MDP是什么? 比方说你用的data format是RGB666,那么这里的data format输出是多少位是由MDP决定的,MDP1.1/MDP1.2只能输出16或18bpp,而MDP1.3可以输出24bpp.还有图形的旋转等效果,上面说的Copybit进行composition的动作我想底层就是由MDP支持的.我们也可以选择是GPU来composition还是MDP来composition. 那么GPU和 MDP是什么关系?GPU是显卡,GPU处理要显示的数据，即把矢量转换为bit，MDP负责把数据转成接口信号送给相关的panel。在MDP里有DMA，DMA会把framebuffer里的内容放到panel上. 后面分析代码会看到,我们把数据写到MDP就不管了,它内部应该是把数据再调整,然后再写到各个接口(MIPI/LCDC)连接的panel上.这些东西都是SoC,所以你在板子上是看不到的. 显卡对CPU来说是外设,外设会通过I/O接口连接到I/O总线上,I/O总线再连接到CPU. I/O接口包含多个I/O端口.每个连接到I/O总线上的设备都有自己的I/O地址集,通常称为I/O端口(LKD part13 原话).为I/O编程提供统一的方法,但又不牺牲性能,所以设计者们把一组I/O端口(即一地址集)组织成一组专用的寄存器. 这也就是我们通常所说的I/O端口即寄存器的由来. 所以每个外设都是通过读写其寄存器来控制的. I/O接口是处于一组I/O端口和对应的设备控制器之间的一种硬件电路.它起翻译器的作用,即把I/O端口中的值转换成设备所需要的命令和数据.还可以通过一条IRQ线把这种电路连接到可编程中断控制器上,以使它代表相应的设备发出中断请求. 硬件组织上了解后我们看软件上怎么处理.我们要做的工作是,检测哪些I/O端口已经分配给I/O设备. 通常来讲,I/O设备驱动程序为了探测硬件设备,需要盲目地向某一I/O端口写入数据,但是,如果其他硬件设备已经使用了这个端口,那么系统就会崩溃.所以,linux的设计者们便想出用"资源"来记录分配给每个硬件设备的I/O端口. 资源(resource)被互斥地分配给设备驱动程序,一个资源表示I/O端口地址的一个范围. 我为什么会说I/O呢,因为帧缓冲区就是I/O内存,和I/O有关,抛砖引玉. 关于I/O端口和I/O内存的区别可是有学问的,你知道吗?不知道是哪位大侠创作或整理的文章,粉好,你要是知道这两者的区别,那就不用看了,你要是不知道,那不妨看一看吧. http://blog.csdn.net/insoonior/article/details/8011192#t0 说到这里我们需要看代码了: static struct resource msm_fb_resources[] = { { .flags = IORESOURCE_DMA, } }; static struct platform_device msm_fb_device = { .name = "msm_fb", .id = 0, .num_resources = ARRAY_SIZE(msm_fb_resources), .resource = msm_fb_resources, .dev = { .platform_data = &msm_fb_pdata, } }; void __init msm_msm7627a_allocate_memory_regions(void) { addr = alloc_bootmem_align(fb_size, 0x1000); //这就是framebuffer的物理地址,在framebuffer的驱动中会用到 msm_fb_resources[0].start = __pa(addr); msm_fb_resources[0].end = msm_fb_resources[0].start + fb_size - 1; } 系统启动并初始化时会通过以下调用,把device 的 resource 加入到resource树中: # TO tag FROM line in file/text 1 1 platform_add_devices 1455 arch/arm/mach-msm/board-qrd7627a.c 2 1 platform_device_register 114 drivers/base/platform.c 3 1 platform_device_add 337 drivers/base/platform.c 4 1 insert_resource 275 drivers/base/platform.c 5 1 insert_resource_conflict 667 conflict = insert_resource_conflict(parent, new); 6 1 __insert_resource 651 conflict = __insert_resource(parent, new); 有了以上的资源后就清楚了: static int msm_fb_probe(struct platform_device *pdev) { fbram_size = pdev->resource[0].end - pdev->resource[0].start + 1; fbram_phys = (char *)pdev->resource[0].start; fbram = __va(fbram_phys); } static int msm_fb_register(struct msm_fb_data_type *mfd) { struct fb_fix_screeninfo *fix; struct fb_var_screeninfo *var; //主要是根据panel的信息初始化这两个数据结构 fbram_offset = PAGE_ALIGN((int)fbram)-(int)fbram; fbram += fbram_offset; fbram_phys += fbram_offset; fbram_size -= fbram_offset; fbi->screen_base = fbram; fbi->fix.smem_start = (unsigned long)fbram_phys; } smem_start在后面分析mdp_lcdc_update时会用到. ------------------------------------------------------------------------------------------ 我们看下数据到framebuffer后是怎么显示到屏幕上的.先从HAL层分析数据的走向,再往上的逻辑待定. android/hardware/msm7k/libgralloc-qsd8k/ 这是display subsys的HAL层 ioctl(m->framebuffer->fd, FBIOPUT_VSCREENINFO, &m->info) 上层调用这句ioctl把数据推给driver,放到framebuffer里 ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &info) 上层通过这句可以获知屏幕的大小 ioctl一路调用下来会到 drivers/video/fbmem.c static long do_fb_ioctl(struct fb_info *info, unsigned int cmd, unsigned long arg) case FBIOPUT_VSCREENINFO: if (copy_from_user(&var, argp, sizeof(var))) return -EFAULT; if (!lock_fb_info(info)) return -ENODEV; console_lock(); info->flags |= FBINFO_MISC_USEREVENT; ret = fb_set_var(info, &var); //struct fb_info info, struct fb_var_screeninfo var info->flags &= ~FBINFO_MISC_USEREVENT; console_unlock(); unlock_fb_info(info); if (!ret && copy_to_user(argp, &var, sizeof(var))) ret = -EFAULT; break; int fb_set_var(struct fb_info *info, struct fb_var_screeninfo *var) fb_pan_display(info, &info->var); int fb_pan_display(struct fb_info *info, struct fb_var_screeninfo *var) if ((err = info->fbops->fb_pan_display(var, info))) return err; drivers/video/msm/msm_fb.c static int msm_fb_pan_display(struct fb_var_screeninfo *var, struct fb_info *info) if (info->node == 0 && !(mfd->cont_splash_done)) { /* primary */ /* 如果未上电,给panel上电 */ mdp_set_dma_pan_info(info, NULL, TRUE); if (msm_fb_blank_sub(FB_BLANK_UNBLANK, info, mfd->op_enable)) { pr_err("%s: can't turn on display!\n", __func__); return -EINVAL; } } mdp_dma_pan_update(info); /* 这句是把数据通过MDP更新到panel */ drivers/video/msm/mdp_dma.c void mdp_dma_pan_update(struct fb_info *info) struct msm_fb_data_type *mfd = (struct msm_fb_data_type *)info->par; mfd->dma_fnc(mfd); drivers/video/msm/mdp.c static int mdp_probe(struct platform_device *pdev) case LCDC_PANEL: mfd->dma_fnc = mdp_lcdc_update; drivers/video/msm/mdp_dma_lcdc.c void mdp_lcdc_update(struct msm_fb_data_type *mfd) struct fb_info *fbi = mfd->fbi; uint8 *buf; int bpp; bpp = fbi->var.bits_per_pixel / 8; buf = (uint8 *) fbi->fix.smem_start; buf += calc_fb_offset(mfd, fbi, bpp); MDP_OUTP(MDP_BASE + dma_base + 0x8, (uint32) buf); /* 最终会调到这句,上层抛过来的一堆数据存在buf指针指向的区域,然后 把这个地址写到MDP BASE,然后MDP再写到panel上 */ drivers/video/msm/mdp.h #define MDP_OUTP(addr, data) outpdw((addr), (data)) drivers/video/msm/msm_fb_def.h #define outpdw(port, val) writel(val, port) ------------------------------------------------------------------------------------------ framebuffer还有好多方方面面没提到的,网上一搜一大把,就不提了.我只写些自己认为需要整理的东西,算是做个整理吧. 初始化过程：fbmem-->msm_fb-->mdp-->lcdc-->panel 初始化好之后，panel device的注册过程：panel-->lcdc-->mdp-->msm_fb-->fbmem on/off: msm_fb-->mdp-->lcdc-->panel msm_fb的pdata是mdp mdp的pdata是lcdc lcdc的pdata是panel panel driver probe里初始化了一个lcdc_dev，在lcdc driver probe里初始化了一个mdp dev，在mdp driver probe里初始化了一个msm_fb dev.最后调用 msm_fb_register-->register_framebuffer最终和fbmem关联上。 遗留问题: addr = alloc_bootmem_align(fb_size, 0x1000)分配的内存怎么与帧缓冲区这个IO内存对应上的? 在手机的GPU上，可能framebuffer并未在GPU里，就是一块从物理内存上分配得到的。 gpu确实有块缓存，adreno 205配置了256KB图形缓存(GMEM)专用于颜色缓冲,Z缓冲和模板缓冲等. 显然这个缓存不是framebuffer，否则太小了。 所以这个问题也不攻自破了，在手机设备上也许根本不存在帧缓冲区这个IO内存。 |
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