对国产板子有阴影这些软硬件开源的ARM开发板可以学习Linux驱动

对国产板子有阴影?这些软硬件开源的ARM开发板可以学习Linux驱动开发

为了点亮一块MIPI屏幕，我们除了要了解MIPI DSI的工作原理之外，大前提要了解整个MIPI DSI图显系统的组成，更需要清楚点亮一块MIPI屏幕需要做哪些事情。

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正文开始：

1. MIPI DSI图显系统组成

MIPI图显系统的硬件组成如下图表示：

图显处理器通过DPI接口将像素数据传输到MIPI DSI Host，MIPI D-PHY作为显示屏和DSI Host之间由物理媒介，将编码后的像素数据发送到MIPI显示屏。

对于MIPI DSI显示屏而言，无需MIPI信 转换的称之为panel，内部有数据信 转换桥片的称之为bridge。

整个MIPI图显系统除了基本的像素数据信 外，为了使整个显示系统能够正常工作，还包含其他与显示屏相关的控制信 ，包括显示屏内部IC配置、显示屏背光配置、显示屏的复位和上电配置。

对于点亮一块MIPI屏幕而言，重中之重是要正确的配置显示屏参数，配置方式主要有如下3种：

·I2C或SPI等总线配置

·显示屏内部集成的MCU完成配置

·MIPI DSI DCS初始化序列

通过PWM来实现MIPI屏幕的背光控制，使用GPIO完成显示屏的复位、上电的控制。

在设备树中定义MIPI DSI图显系统的联结关系。

以RK3399为例，其提供了两路MIPI DSI通道，分别是dsi@ff960000和dsi1: dsi@ff968000，代表MIPI DSI host。

2050 dsi: dsi@ff960000 {

2051 compatible = “rockchip,rk3399-mipi-dsi”;

2052 reg = ;

…

2083 dsi1: dsi@ff968000 {

2084 compatible = “rockchip,rk3399-mipi-dsi”;

2085 reg = ;

…

RK3399芯片使用了Synopsy的DPHY。控制器与DPHY之间的关系如下图所示：

MIPI DSI设备树结点中有一个信息同MIPI显示密切相关，那就是时钟信息。可以看出MIPI DSI需要三路时钟，分别是ref、pclk、phy_cfg。

2050 dsi: dsi@ff960000 {

2051 compatible = “rockchip,rk3399-mipi-dsi”;

…

2054 clocks = , ,

2055 ;

2056 clock-names = “ref”, “pclk”, “phy_cfg”;

pclk是MIPI DSI host的APB时钟，用于配置MIPI DSI host寄存器以及中断等。ref和phy_cfg是MIPI DPHY所需时钟。这两路时钟由MIPI DSI host提供。其中ref时钟用于MIPI DPHY内部PLL产生主机侧的串行发送时钟。phy_cfg是在配置MIPI DPHY时使用。

4知识体系搭建

MIPI DSI同图显控制器vop之间在逻辑层面上的联结关系如下：

# MIPI DSI Host

dsi_in_vopb: endpoint@0 {

reg = ;

remote-endpoint = ;

};

dsi_in_vopl: endpoint@1 {

reg = ;

remote-endpoint = ;

};

# VOP

vopb_out_dsi: endpoint@1 {

reg = ;

remote-endpoint = ;

};

vopb_out_dsi1: endpoint@4 {

reg = ;

remote-endpoint = ;

};

?「后文所涉及到的代码部分，均基于DRM架构实现」

?

2.关键数据结构

请注意以下几个关键的数据结构，后文的MIPI DSI初始化以及MIPI显示系统初始化均以它们为核心进行展开，包括各数据结构的例化工作和创建各数据结构之间的联结关系。

「struct mipi_dsi_host」

struct mipi_dsi_host {

struct device *dev;

const struct mipi_dsi_host_ops *ops;

struct list_head list;

};

该数据结构由DRM MIPI DSI提供，用以描述MIPI DSI Host，包括Host的驱动设备、Host提供的功能函数(后文会介绍具体功能)，Host链表的设备注册、管理。

「struct mipi_dsi_device」

struct mipi_dsi_device {

struct mipi_dsi_host *host;

struct device dev;

char name[DSI_DEV_NAME_SIZE];

unsigned int channel;

unsigned int lanes;

enum mipi_dsi_pixel_format format;

unsigned long mode_flags;

};

该数据结构由DRM MIPI DSI提供，用以描述DSI设备信息，主要包括DSI设备的lane数量(最多4lane)、像素格式(由Host决定，如RGB888、RGB565等)。

「struct mipi_dsi_host_ops」

struct mipi_dsi_host_ops {

int (*attach)(struct mipi_dsi_host *host,

struct mipi_dsi_device *dsi);

int (*detach)(struct mipi_dsi_host *host,

struct mipi_dsi_device *dsi);

ssize_t (*transfer)(struct mipi_dsi_host *host,

const struct mipi_dsi_msg *msg);

};

该数据结构由DRM MIPI DSI提供，用以描述DSI Host所能提供的功能函数，包括DSI Host和显示屏之间创建联结关系需要使用的attach、通过DSI Host配置显示屏的transfer。

3. MIPI DSI软件架构

基于DRM的图显系统中，MIPI DSI子系统主要由DSI CORE与PANEL CORE组成，二者内建连接关系后注册到DRM CORE系统。

在DRM架构下，提供了drm_mipi_dsi.c、drm_panel.c以及drm_bridge.c三个核心文件。用户的MIPI DSI驱动以drm_mipi_dsi.c为核心进行代码编写，例如RK3399的MIPI驱动dw-mipi-dsi.c。各显示屏厂商的驱动代码基于后两者进行编写，例如较为广泛使用的panel-simple.c。

4. MIPI图显系统初始化

从第一章内容来看，点亮MIPI DSI屏幕并能正常的显示图像，在DRM架构下需完成如下初始化工作：

.MIPI DSI Host初始化

.MIPI DSI D-PHY初始化

.MIPI DSI屏幕初始化

.构建MIPI DSI各模块间的联结关系

为了实现以上初始化工作，我们需要在设备树DTS文件中约定各种初始化参数，包括各个模块的功能参数以及各个模块之间的联结关系，在驱动代码中配置各IP及外设硬件，并基于DRM架构注册出各组件，从软件层面勾勒出MIPI DSI的数据流路径。

4.1 MIPI DSI初始化

RK3399使用数据结构struct dw_mipi_dsi描述MIPI DSI设备，该数据结构也是整个MIPI DSI图显系统的核心，囊括了系统中的各个组件。

struct dw_mipi_dsi {

struct drm_encoder encoder;

struct drm_connector connector;

struct drm_bridge *bridge;

struct device_node *client;

struct mipi_dsi_host dsi_host;

struct mipi_dphy dphy;

struct drm_panel *panel;

struct device *dev;

struct regmap *grf;

struct reset_control *rst;

struct regmap *regmap;

struct clk *pclk;

struct clk *h2p_clk;

int irq;

struct dw_mipi_dsi *master;

struct dw_mipi_dsi *slave;

struct mutex mutex;

bool prepared;

unsigned int id;

unsigned long mode_flags;

unsigned int lane_mbps; /* per lane */

u32 channel;

u32 lanes;

u32 format;

struct drm_display_mode mode;

const struct dw_mipi_dsi_plat_data *pdata;

};

「DRM架构相关」

基于DRM KMS架构的MIPI DSI图显系统也同样遵循其设定的组件规则，MIPI Host属于DRM encoder，D-PHY和PANEL部分属于DRM connector。在实际使用过程种你可能发现这样一个现象，就是电路板并没有连接MIPI屏幕，但是DRM connector的连接状态依然是connected，这是因为MIPI DSI无法真实的检测到物理连接关系，通过软件定义DRM connector和encoder之间的连接关系，当一切都初始化成功的时候，connector就处于connected状态了。

struct drm_encoder encoder;

struct drm_connector connector;

struct drm_bridge *bridge;

struct drm_panel *panel;

「MIPI DSI主体」

这里所说的主体主要包括MIPI DSI Host、D-PHY、bridge或pannel。不仅需要表示MIPI DSI图显系统的关键组成模块，也需要定义彼此之间硬件与软件层面的连接关系。

struct mipi_dsi_host dsi_host;

struct mipi_dphy dphy;

struct drm_bridge *bridge;

struct drm_panel *panel;

「MIPI DSI参数」

我们关心的MIPI DSI参数主要包括物理硬件定义、时钟频率、复位控制等。而物理硬件定义又包括lane数目、通道数、lane速率等。

unsigned long mode_flags;

unsigned int lane_mbps; /* per lane */

u32 channel;

u32 lanes;

u32 format;

「显示参数」