Display 驅(qū)動概述

隨著電子產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，帶屏類的設(shè)備種類日益增多，各種各樣的顯示屏也隨之出現(xiàn)。

最常見的顯示屏有 LCD（Liquid Crystal Display）屏、LED（OrganicLight-Emitting Diode）點陣屏、OLED（Organic Light-EmittingDiode）屏等，根據(jù)其各自特點，用于不同的顯示場景。顯示屏的硬件接口主要有 MIPI、HDMI、SPI、I2C、RGB、MCU 等，現(xiàn)在用于手機的高分辨率顯示屏，主要用的是 MIPI 接口，HDMI 接口主要用于顯示器或 TV，RGB 和 MCU 接口為并口，主要用于功能機之上。

以 LCD 為例，其驅(qū)動主要完成三部分工作：

1、對 LCD Driver IC 及模組相關(guān)的硬件資源進行初始化，包括配置 MIPI 參數(shù)，操作 GPIO 管腳，設(shè)置上下電時序，下發(fā)屏端初始化參數(shù)序列等；

2、器件驅(qū)動操作接口對注冊或者對接到標(biāo)準(zhǔn)的顯示框架上，例如 DRM 架構(gòu)或者 FB 顯示架構(gòu)，保證在設(shè)備亮滅屏狀態(tài)切換時，顯示架構(gòu)可以通過 panel 驅(qū)動注冊的接口操控 LCD；

3、背光參數(shù)配置及等級設(shè)置等。

Display驅(qū)動模型介紹

驅(qū)動模型背景

當(dāng)前操作系統(tǒng)和 SOC 種類繁多，各廠商的顯示屏器件也各有不同，隨之針對器件的驅(qū)動代碼也不盡相同，往往是某一款器件驅(qū)動，只適用于某單一內(nèi)核系統(tǒng)或 SOC，如果要遷移到其他內(nèi)核或者 SOC，可能會有不小的移植工作量。而且，不同驅(qū)動 IC 的驅(qū)動代碼差異較大，產(chǎn)品更換驅(qū)動 IC，則又需要重新開發(fā)對應(yīng)的器件驅(qū)動，造成重復(fù)工作。因此，我們嘗試基于 HDF 驅(qū)動框架，編寫一套較通用的 Display 器件驅(qū)動模型，盡可能降低驅(qū)動開發(fā)者的開發(fā)或移植工作量，簡化器件驅(qū)動開發(fā)，提升開發(fā)效率。

圖1 HDF Display驅(qū)動模型層次關(guān)系

以顯示模塊為例，上層為圖形服務(wù)；中間層為 HDI 層（Hardware Display Interface），對圖形服務(wù)提供驅(qū)動能力接口，方便其操作具體的外設(shè)器件；顯示驅(qū)動模型當(dāng)前部署在內(nèi)核態(tài)，向上對接到 Display HDI 的實現(xiàn)，同時在內(nèi)核對接到標(biāo)準(zhǔn)的顯示框架上（如DRM、FB）；向下對接不同的 panel 驅(qū)動，從而自上而下打通顯示通路，驅(qū)動屏幕點亮。

驅(qū)動模型通過逐步兼容不同的顯示框架（DRM、FB）及差異化的 SOC，開發(fā)者可基于其快速開發(fā)顯示屏器件驅(qū)動。

驅(qū)動模型解析

顯示驅(qū)動模型基于 HDF 驅(qū)動框架、Platform 接口及 OSAL 接口開發(fā)，可以屏蔽不同內(nèi)核形態(tài)（LiteOS、Linux）差異，適用于不同芯片平臺（Hi35xx、Hi38xx、V3S等），為顯示屏器件提供統(tǒng)一的驅(qū)動平臺。

當(dāng)前驅(qū)動模型主要部署在內(nèi)核態(tài)中，向上對接到 Display 公共 hal 層，輔助 HDI 的實現(xiàn)。顯示驅(qū)動通過 Display-HDI 層對圖形服務(wù)暴露顯示屏驅(qū)動能力；向下對接顯示屏 panel 器件，驅(qū)動屏幕正常工作，自上而下打通顯示全流程通路。

模型各層設(shè)計說明

Display 驅(qū)動模型基于 HDF 驅(qū)動框架、Platform 接口及 OSAL 接口開發(fā)，可以做到不區(qū)分OS（LiteOS、Linux）和芯片平臺（Hi35xx、Hi38xx、V3S等），為 LCD 器件提供統(tǒng)一的驅(qū)動模型。

如圖 2 所示，當(dāng)前 HDF Display 驅(qū)動模型主要分為四層：標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)適配層（DRM Panel Adapter Driver）、顯示公共驅(qū)動層（DisplayCommon Driver）、芯片平臺適配層（SoC Adapter Driver）、器件驅(qū)動層（Display Panel Driver）。

1、標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)適配層

圖3. 標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)適配層組件

如圖 3 所示，本層主要完成對接標(biāo)準(zhǔn)的顯示驅(qū)動架構(gòu)，如 DRM（Direct Rending Manager）或 FB（Framebuffer），以 DRM 為例，將 panel 側(cè)驅(qū)動接口對接到標(biāo)準(zhǔn)框架中，保證在 DRM 框架中實現(xiàn)對 Panel 驅(qū)動的操作接口，當(dāng)前注冊的接口如下。

static struct drm_panel_funcs g_hdfDrmPanelFuncs = { .get_modes = HdfDrmPanelGetModes， .enable = HdfDrmPanelEnable， .disable = HdfDrmPanelDisable， .prepare = HdfDrmPanelPrepare， .unprepare = HdfDrmPanelUnprepare，};

2、顯示公共驅(qū)動層

圖4. 顯示公共驅(qū)動層組件

如圖 4 所示，此部分屬于整個驅(qū)動模型的中樞，所有的屏端接口注冊、Panel 信息管理、屏幕狀態(tài)控制、用戶態(tài) HDI 接口命令處理、以及通用的基礎(chǔ)顯示特性，目前都是通過這部分實現(xiàn)。

在本層通過結(jié)構(gòu)體 DispManager 管理所有的顯示信息，其成員 PanelManager 用于記錄與顯示屏相關(guān)的接口及參數(shù)信息。同時接收并處理 HDI 層直接對 panel 操作相關(guān)的指令（主要用于 L0-L1 等輕量級系統(tǒng)），如 Panel 器件信息的獲取、休眠喚醒、背光設(shè)置等指令。此外，本層還負(fù)責(zé)實現(xiàn)一些基礎(chǔ)顯示特性的業(yè)務(wù)框架，如 ESD 檢查機制，力求將顯示相關(guān)的共有邏輯集中到本層實現(xiàn)，以簡化 Panel 器件驅(qū)動的實現(xiàn)，避免 panel 驅(qū)動中相同功能的重復(fù)實現(xiàn)，便于統(tǒng)一管理和維護。

3、芯片平臺適配層

圖5. 芯片平臺適配層組件

如圖 5 所示，借助此 SoC 適配層，實現(xiàn) Display 器件驅(qū)動和 SoC 側(cè)硬件資源的解耦，主要完成芯片平臺強相關(guān)的參數(shù)配置，如 mipi 速率計算及設(shè)置、管腳復(fù)用配置，以及其他和 SoC 強相關(guān)的差異化配置及初始化等。

4、器件驅(qū)動層

圖6. 器件驅(qū)動層組件

如圖 6 所示，器件驅(qū)動層主要實現(xiàn)和器件自身強相關(guān)的驅(qū)動適配接口，例如發(fā)送初始化序列、休眠喚醒流程、背光設(shè)置、ESD 檢測等，同時完成 panel 信息的解析，并將 panel 向上注冊到公共驅(qū)動層進行管理。

基于 Display 驅(qū)動模型開發(fā) LCD 器件驅(qū)動，可以借助平臺提供的各種能力及接口，較大程度的降低器件驅(qū)動的開發(fā)難度和周期，提升開發(fā)效率。

說明

以上驅(qū)動模型中的各層，需要根據(jù)產(chǎn)品自身情況來選擇，其中“顯示公共驅(qū)動層”和“器件驅(qū)動層”為必選項，“標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)適配層”和“芯片平臺適配層”則為可選項。對于L0-L1這種輕量級SoC，一般都會有與SoC強相關(guān)的硬件配置需要在“芯片平臺適配層”中完成，而對于L2及其以上的SoC，通常都會采用標(biāo)準(zhǔn)的顯示框架，此時“標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)適配層”則必不可少。

驅(qū)動加載及運行

HDF 的驅(qū)動的加載方式，在之前的 HDF 框架介紹章節(jié)中已經(jīng)做過說明，框架通過解析設(shè)備描述的 hcs 配置文件，獲取到各設(shè)備的配置信息，根據(jù) moduleName 來匹配對應(yīng)設(shè)備的驅(qū)動文件入口，按照配置的加載優(yōu)先級，依次加載驅(qū)動，詳細(xì)說明會在下一節(jié)的“具體開發(fā)步驟”中進行描述。

如圖 7 所示，簡要概括了驅(qū)動模型的加載及運行流程，對模型內(nèi)部組件及關(guān)聯(lián)組件之間的關(guān)系做了劃分，整體加載流程分為 9 步，分別說明如下：

“顯示公共驅(qū)動層”和“器件驅(qū)動層”為必選項，“標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)適配層”和“芯片平臺適配層”

1、HDF Device Manager 解析設(shè)備描述；

2、HDF 優(yōu)先加載器件驅(qū)動層，構(gòu)建 Panel 設(shè)備；

3、將 panel 信息及操作接口注冊到公共驅(qū)動層；

4、HDF 其次加載芯片平臺適配層，進行 SoC 相關(guān)硬件資源初始化；

5、HDF 再次加載公共驅(qū)動層，對共有特性進行初始化；

6、HDF 最后加載標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)適配層；

7、從公共驅(qū)動層中獲取到 PanelManager，；

8、將對應(yīng) panel 注冊到 DRM 框架中；

9、在系統(tǒng)運行起來后，DRM 會調(diào)用 panel ops 進行顯示屏控制。

對于采用像 LiteOS 這種輕量內(nèi)核的系統(tǒng)，并不會像 Linux 內(nèi)核那樣提供標(biāo)準(zhǔn)的顯示框架，驅(qū)動模型也無法與其對接，因而上層圖形系統(tǒng)可以通過 HDI 接口，來直接操控顯示屏。

Display驅(qū)動開發(fā)指導(dǎo)

驅(qū)動開發(fā)說明

基于 HDF Display 驅(qū)動模型，開發(fā)一款器件驅(qū)動，開發(fā)者主要需要完成兩部分工作：HCS 配置文件、器件驅(qū)動層適配。

對于輕量級設(shè)備（L0-L1），以海思 Hi35xx 芯片為例，除了上述兩部分工作外，還需要在芯片平臺適配層中，完成 SoC 有關(guān)顯示屏的硬件資源配置。

對于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備（≥L2），還需要關(guān)注與 DRM 對接的標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)適配層，此部分在模型中已經(jīng)添加，開發(fā)者只需聚焦器件驅(qū)動層的實現(xiàn)即可。

具體開發(fā)步驟

此處我們以潤和開發(fā)板（Hi3516 SoC）為例，說明適配一款 LCD 屏需要完成的工作。

添加 Display 配置信息

（1）設(shè)備描述配置

配置文件目錄：

vendor/hisilicon/hispark_taurus/config/device_info/device_info.hcs

基礎(chǔ)的設(shè)備描述信息，在 HDF 的配置章節(jié)有作說明，此處不再重復(fù)描述。在配置文件中添加 LCD 設(shè)備描述信息如下：

device_lcd ：： device { device0 ：： deviceNode { policy = 0; // 設(shè)備發(fā)布策略為0，即只對內(nèi)核態(tài)發(fā)布服務(wù) priority = 100; // 設(shè)備對應(yīng)驅(qū)動加載優(yōu)先級，值越小越早加載 preload = 0; // 0代表正常加載，1代表不加載 permission = 0660; // 設(shè)備對應(yīng)節(jié)點的權(quán)限// 模塊名很關(guān)鍵，需和對應(yīng)驅(qū)動的中的moduleName保持一致 moduleName = “LCD_XXX”; serviceName = “hdf_lcdxxx_service”; // 當(dāng)前設(shè)備對應(yīng)的服務(wù) deviceMatchAttr = “ hdf_lcdxxx_driver”; // 設(shè)備對應(yīng)私有配置屬性名 }}

（2）器件私有配置

參考的配置文件目錄：

vendor/hisilicon/hispark_taurus/config/lcd/lcd_config.hcs

檢查配置宏

驅(qū)動模型的編譯入口：drivers/adapter/khdf/liteos/model/display/Makefile

根據(jù)編譯控制內(nèi)容可知，需增加 panel 對應(yīng)的編譯控制宏：

ifeq （$（LOSCFG_DRIVERS_HDF_LCD_XXX）， y）LOCAL_SRCS += $（LITEOSTOPDIR）/。。/。。/drivers/framework/model/display/driver/panel/mipi_xxx.cendif

配置編譯宏的路徑：

kernel/liteos_a/tools/build/config/hispark_taurus_clang_release.config

LOSCFG_DRIVERS_HDF_DISP=yLOSCFG_DRIVERS_HDF_LCD_XXX=y

適配器件驅(qū)動

Display 驅(qū)動模型路徑：drivers/framework/model/display/driver

對應(yīng)的器件驅(qū)動路徑：drivers/framework/model/display/driver/panel

驅(qū)動入口模板如下：

struct HdfDriverEntry g_ xxxDevEntry = { .moduleVersion = 1， .moduleName = “LCD_XXX”， // 要求和device_info.hcs中配置的模塊名一致 .Init = xxxEntryInit， // 驅(qū)動入口};HDF_INIT（g_xxxDevEntry）; // HDF驅(qū)動入口解析模板

LCD 器件驅(qū)動需要適配的基礎(chǔ)接口包括 init、on、off、setBacklight 等，并將器件信息掛接到 panle 的 info 成員上。

static void xxxPanelInit（struct PanelData *panel）{ panel-》info = &g_panelInfo; panel-》status.powerStatus = POWER_STATUS_OFF; panel-》status.currLevel = MIN_LEVEL; panel-》esd = &g_panelEsd; panel-》init = xxxInit; panel-》on = xxxOn; panel-》off = xxxOff; panel-》setBacklight = xxxSetBacklight;}

Display開發(fā)實例

當(dāng)前潤和開源板（Hi3516 SoC）上搭載的是眾盛捷的 5.5 寸屏，對應(yīng)的 Driver IC 型號為集創(chuàng)北方 ICN9700，顯示屏的物理接口為 MIPI DSI，以此屏為例進行開發(fā)示例說明。

添加配置

配置路徑：

vendor/hisilicon/hispark_taurus/config/device_info/device_info.hcs

/* Display驅(qū)動相關(guān)的設(shè)備描述配置 */display ：： host { hostName = “display_host”; /* Display平臺驅(qū)動設(shè)備描述 */ device_hdf_disp ：： device { device0 ：： deviceNode { policy = 2; priority = 200; permission = 0660; moduleName = “HDF_DISP”; serviceName = “hdf_disp”; } } /* SOC適配層驅(qū)動設(shè)備描述 */ device_hi35xx_disp ：： device { device0 ：： deviceNode { policy = 0; priority = 199; moduleName = “HI351XX_DISP”;

} } /* LCD器件驅(qū)動設(shè)備描述 */ device_lcd ：： device { device0 ：： deviceNode { policy = 0; priority = 100; preload = 0; moduleName = “LCD_ ICN9700”; } }}

通過如上配置中的器件驅(qū)動的 moduleName 為 “LCD_ICN9700”，HDF 遍歷對應(yīng)的驅(qū)動入口并加載匹配的驅(qū)動。

適配編譯

編譯入口：drivers/adapter/khdf/liteos/model/display/Makefile

ifeq （$（LOSCFG_DRIVERS_HDF_LCD_ICN9700）， y）LOCAL_SRCS += $（LITEOSTOPDIR）/。。/。。/drivers/framework/model/display/driver/panel/mipi_icn9700.cendif

配置編譯宏的路徑：

kernel/liteos_a/tools/build/config/hispark_taurus_clang_release.config

LOSCFG_DRIVERS_HDF_LCD_ICN9700 =y

添加器件驅(qū)動

驅(qū)動路徑：drivers/framework/model/display/driver/panel/mipi_icn9700.c

器件驅(qū)動加載入口：

struct HdfDriverEntry g_icn9700DevEntry = { .moduleVersion = 1， .moduleName = “LCD_ICN9700”， .Init = Icn9700EntryInit，};

器件驅(qū)動初始化及 Panel 注冊：

int32_t Icn9700EntryInit（struct HdfDeviceObject *object）{ struct Icn9700Dev *icn9700 = NULL; if （object == NULL） { HDF_LOGE（“%s： object is null”， __func__）; return HDF_FAILURE; } icn9700 = （struct Icn9700Dev *）OsalMemCalloc（sizeof（struct Icn9700Dev））; if （icn9700 == NULL） { HDF_LOGE（“%s icn9700 malloc fail”， __func__）; return HDF_FAILURE; } Icn9700PanelInit（&icn9700-》panel）;

icn9700-》panel.object = object; icn9700-》reset_gpio = RESET_GPIO; icn9700-》reset_delay = 20; // delay 20ms object-》priv = （void *）icn9700; if （RegisterPanel（&icn9700-》panel） ！= HDF_SUCCESS） { HDF_LOGE（“%s： RegisterPanel failed”， __func__）; return HDF_FAILURE; } HDF_LOGI（“%s： exit succ”， __func__）; return HDF_SUCCESS;}

Panel Info 初始化：

static struct PanelInfo g_panelInfo = { .width = WIDTH， /* width */ .height = HEIGHT， /* height */ .hbp = HORIZONTAL_BACK_PORCH，

/* horizontal back porch */ .hfp = HORIZONTAL_FRONT_PORCH， /* horizontal front porch */ .hsw = HORIZONTAL_SYNC_WIDTH， /* horizontal sync width */ .vbp = VERTICAL_BACK_PORCH， /* vertical back porch */ .vfp = VERTICAL_FRONT_PORCH， /* vertical front porch */ .vsw = VERTICAL_SYNC_WIDTH， /* vertical sync width */ .frameRate = FRAME_RATE， /* frame rate */ .intfType = MIPI_DSI， /* panel interface type */ .intfSync = OUTPUT_USER，

/* output timing type */ /* mipi config info */ .mipi = { DSI_2_LANES， DSI_VIDEO_MODE， VIDEO_BURST_MODE， FORMAT_RGB_24_BIT }， /* backlight config info */ .blk = { BLK_PWM， MIN_LEVEL， MAX_LEVEL， DEFAULT_LEVEL }， .pwm = { BLK_PWM1， PWM_MAX_PERIOD }，};

填充 Panel 信息并掛接回調(diào)接口：

static struct PanelEsd g_panelEsd = { .support = false， .checkFunc = Icn9700EsdCheckFunc，};static void Icn9700PanelInit（struct PanelData *panel）{ panel-》info = &g_panelInfo; panel-》status.powerStatus = POWER_STATUS_OFF; panel-》status.currLevel = MIN_LEVEL; panel-》esd = &g_panelEsd; panel-》init = Icn9700Init; panel-》on = Icn9700On; panel-》off = Icn9700Off; panel-》setBacklight = Icn9700SetBacklight;}

Panel 亮屏接口實現(xiàn)：

static int32_t Icn9700On（struct PanelData *panel）{ int32_t ret; struct Icn9700Dev *icn9700 = NULL; icn9700 = PanelToIcn9700Dev（panel）; if （icn9700 == NULL） { HDF_LOGE（“%s： icn9700 is null”， __func__）; return HDF_FAILURE; } /* lcd reset power on */ ret = LcdResetOn（icn9700）; if （ret ！= HDF_SUCCESS） { HDF_LOGE（“%s： LcdResetOn failed”， __func__）;

return HDF_FAILURE; } if （icn9700-》mipiHandle == NULL） { HDF_LOGE（“%s： mipiHandle is null”， __func__）; return HDF_FAILURE;

} /* send mipi init code */ int32_t count = sizeof（g_OnCmd） / sizeof（g_OnCmd［0］）; int32_t i; for （i = 0; i 《 count; i++） { ret = MipiDsiTx（icn9700-》mipiHandle， &（g_OnCmd［i］））; if （ret ！= HDF_SUCCESS） { HDF_LOGE（“%s： MipiDsiTx failed”， __func__）; return HDF_FAILURE; } } panel-》status.powerStatus = POWER_STATUS_ON; /* set mipi to hs mode */ MipiDsiSetHsMode（icn9700-》mipiHandle）;

添加芯片適配驅(qū)動

驅(qū)動路徑：

drivers/framework/model/display/driver/adapter_soc/hi35xx_disp.c

部分代碼示例如下，mipi 參數(shù)配置：

static int32_t MipiDsiInit（struct PanelInfo *info）{ int32_t ret; struct DevHandle *mipiHandle = NULL; struct MipiCfg cfg; mipiHandle = MipiDsiOpen（0）; if （mipiHandle == NULL） { HDF_LOGE（“%s： MipiDsiOpen failed”， __func__）; return HDF_FAILURE; } cfg.lane = info-》mipi.lane; cfg.mode = info-》mipi.mode;

cfg.format = info-》mipi.format; cfg.burstMode = info-》mipi.burstMode; cfg.timing.xPixels = info-》width;cfg.timing.hsaPixels = info-》hsw; cfg.timing.hbpPixels = info-》hbp; cfg.timing.hlinePixels = info-》width + info-》hbp + info-》hfp + info-》hsw; cfg.timing.vsaLines = info-》vsw; cfg.timing.vbpLines = info-》vbp;cfg.timing.vfpLines = info-》vfp; cfg.timing.ylines = info-》height; cfg.timing.edpiCmdSize = 0;cfg.pixelClk = CalcPixelClk（info）;

cfg.phyDataRate = CalcDataRate（info）; /* config mipi device */ ret = MipiDsiSetCfg（mipiHandle， &cfg）; if （ret ！= HDF_SUCCESS） { HDF_LOGE（“%s:MipiDsiSetCfg failed”， __func__）; } MipiDsiClose（mipiHandle）; return ret;}

總結(jié)

本文簡要說明了 HDF Display 驅(qū)動模型的整體架構(gòu)、加載及運行流程、以及開發(fā)者基于此模型開發(fā)一款 LCD 驅(qū)動需要完成的基礎(chǔ)適配工作。當(dāng)前模型更多的是聚焦對各顯示框架和差異化 SOC 的兼容適配，優(yōu)先滿足不同開發(fā)板的基本顯示功能需求，驅(qū)動模型還在不斷演進完善，歡迎持續(xù)關(guān)注。

責(zé)任編輯：haq