在RK3288平台上如何采用裸机实现LVDS和MIPI接口的LCD显示？

在RK3288平台上，采用裸机实现LVDS和MIPI接口的LCD显示。


1.常见的LCD显示接口


在之前写的Exynos4412——LCD驱动里，使用的RGB接口。
除了RGB接口，如今市面上主流的还有LVDS、MIPI、eDP接口。

[tr]接口分辨率接口电平说明[/tr]

RGB	800x480以下	TTL	几乎所有的SOC都支持RGB接口； 在小屏、低端设备中广泛使用；
LVDS	1024x768及以上	差分信号	中高端的SOC大多数都集成，也可通过转换芯片将RGB转成LVDS输出； 在大屏，中高端平板、笔记本中使用；
MIPI	1080P以下	差分信号	大多数中高端的SOC都集成，也可通过转换芯片实现； 手机平台的标准接口，在手机中广泛使用；
eDP	1080P以上	差分信号	高端SOC中集成，相对比较新的规范； 支持超高分辨率，有取代LVDS的趋势；

各接口示意图如下：

• RGB接口：RGB接口也叫TTL(Transistor Transistor Logic)接口，它是唯一一个采用TTL电平的LCD接口。如果数据接口R、G、B都只使用0~5共6x3根数据线，即为18bit RGB接口，如果R、G、B都使用0~7共8x3根数据线，即称为24bit RGB接口;它的详细介绍，可以参考前面的Exynos4412——LCD驱动;
  
• LVDS接口：LVDS(Low Voltage Differential Signaling)，即一种采用低压差分信号技术的LCD接口，克服了TTL电平方式传输宽带高码率数据时功耗大、EMI电磁干扰大等缺点；如果数据接口只使用LVDS_D0~D2这三组数据线，就是6bit 模式；如果使用LVDS_D0~D3这四组数据线，就是8bit 模式；
  
• MIPI接口：MIPI(Mobile Industry Processor Interface)，为了推进手机应用处理器接口的标准化而产生的。MIPI是一系列接口的总称，MIPI下应用比较多的是DSI(Display Serial Interface)和CSI(Camera Serial Interface)，分别针对显示屏应用和摄像头应用。这里的MIPI接口，实质上指的是DSI接口；
  
• eDP接口：eDP(Embedded Display Port)，主要用于将视频源连接到显示设备（如计算机显示器），还可以传输音频，USB和其他形式的数据；该部分目前资料较少，RK3288芯片手册该部分寄存器都没给，属于保密范围，暂时没法研究；
  
  

2.LVDS


2.1 分析过程


先理一下分析的思路：

• 1.首先需要一个RK3288的开发板(这里使用的是Firefly生产的AIO-3288J)，且带有LVDS接口的屏，且提供的资料能够让屏亮起来；
  
• 2.根据提供资料、源码，重头编译一下源码，包括U-boot、Kernel、Android等(编译Android可能需要设置交换分区)；
  
• 3.编译完成后，将生成的镜像文件烧录至开发板，验证是否可用；
  
• 4.可用后，就有了显示部分的源码，先从设备树文件夹入手，查看生成了哪些dtb文件，即表示对应的dts被使用了，再找到对应的dts文件，找到lcd、screen、blacklinght、lvds等关键词的部分；
  
• 5.得出RK3288的LVDS至少和VOP(lcdc)、lvds、screen、blacklinght这四个部分有关，再利用设备树compatible与内核匹配和源码若使用都会生成.o这两个特性，找到对应部分的内核源码；
  
• 6.修改内核源码，重新编译烧录，观察现象；比如，找到内核源码中lvds相关部分，屏蔽掉lvds_en()这一明显关键的函数后，发现开发板开机后，启动内核屏幕仍然会出现logo，因此推测U-boot也做了LVDS的相关初始化，内核中的lvds_en()可能用于后续锁屏等屏幕的开闭；
  
• 7.屏蔽多个关键函数，发现除去背光函数对屏幕显示有影响外，其它的关键函数的屏蔽，对开始显示logo都没影响；
  
• 8.在U-boot中，直接操作寄存器使能背光，同时屏蔽进入内核的代码，发现进入U-boot即可显示logo，因此U-boot里肯定有完整的LVDS显示的操作，内核就暂时不用管了；
  
• 9.以U-boot中lcdc_init()、lvds_en()等为核心突破口，先打印出该部分的寄存器操作值，再屏蔽掉该部分代码，自己直接向寄存器写值，重新烧录，查看logo是否仍显示；如果logo存在，则表示自己直接操作该部分寄存器成功；
  
• 10.以此类推，逐渐屏蔽源码，改为自己直接操作寄存器，最后按照源码的函数调用顺序，依次操作寄存器，单独生成bin文件，测试显示成功即可；
  
• 11.查阅相关寄存器，分析、注释；
  
  

对LVDS接口的LCD显示分析如下：





对LVDS接口的LCD操作框架总结如下：





这其中有两个值得一提的点：

• 1.核心板上有个电源IC，需要通过I2C设置电源IC的输出，提供给显示模块，如果没有设置，屏幕是不会有显示的；
  
• 2.屏幕参数的设置，用到了前面1.3LCD显示原理的知识：
  
  

        //hspw+hbp+col+hfp:8+8+800+48=848
        VOP_BIG_DSP_HTOTAL_HS_END  =  ((8<<0)   | (848<<16));  //0:HS_PW        16:HTOTAL
        VOP_BIG_DSP_HACT_ST_END    =  ((816<<0) | (16<<16));   //0:COL_END      16:COL_START
      
        //vspw+vbp+row+vfp:4+11+1280+32=1312
        VOP_BIG_DSP_VTOTAL_VS_END  =  ((4<<0)    | (1312<<16));//0:VS_PW        16:VTOTAL
        VOP_BIG_DSP_VACT_ST_END    =  ((1295<<0) | (15<<16));  //0:ROW_END      16:ROW_START
      
        VOP_BIG_POST_DSP_HACT_INFO =  ((816<<0)  | (16<<16));  //0:COL_END      16:COL_START
        VOP_BIG_POST_DSP_VACT_INFO =  ((1295<<0) | (15<<16));  //0:ROW_END      16:ROW_START

在水平方向，由HSYNC(hspw)+HBP+Active weigth(col)+HFP=Total weigth(HTOTAL)，再根据LCD的手册，取合适的值，填入寄存器对应位；
比如，VOP_BIG_DSP_HTOTAL_HS_END的低16位填入HSYNC(hspw)值，高16位填入Total weigth(HTOTAL)；VOP_BIG_DSP_HACT_ST_END低16位填入HSYNC(hspw)+HBP+Active weigth(col)的值，高16位填入HSYNC(hspw)+HBP的值；都是吻合LCD的显示原理的。

2.2 源码及效果


源码见Github。





3.MIPI


3.1 分析过程


先理一下分析的思路：

• 1.首先需要一个带有MIPI屏的RK3288的开发板，Firefly生产的AIO-3288J的MIPI屏已经停产，也没找到兼容的，因此又去弄了一个带MIPI屏的RK3288开发板(荣品生产的king3288)；
  
• 2.根据提供的资料，编译源码，下载，烧录、测试；
  
• 3.有了前面的经验，猜测开机LOGO显示的代码在U-Boot中，注释掉U-Boot中common/cmd_bootrk.c里的//do_bootm_linux(0, 0, NULL, &images);，使其不能引导内核，重新编译U-Boot，下载，发现有LOGO显示，证明U-Boot里有MIPI屏显示操作；
  
• 4.依旧是找到LOGO显示的相关代码，修改，编译，烧写，观察现象，最终得到独立的MIPI屏显示相关代码；
  
  

对MIPI接口的LCD显示分析如下：





MIPI部分的代码比LVDS感觉要乱一些，主要是因为在结构体里定义了函数，使用Source Insight分析代码时，没那么方便，涉及到了三个结构体如下，分别是VOP、MIPI接口、面板的相关操作：





这其中有两个值得一提的点：

• 1.它们的PMIC使用的同一款，且配置一样，直接就可以用之前的代码；
  
• 2.不能直接读出所有配置的寄存器，然后对比，因为实测有些寄存器操作后，需要一个等待时间(需要读取另一个寄存器判断)，才能进行下一个寄存器的操作，就可能出现源码和自己代码的寄存器值都一样，但实际效果不一样；
  
  

3.2 源码及效果

4.心得

• 1.熟悉了如果从驱动中提取出裸机代码，看清了对寄存器的实质操作，有利于理解整个流程；
  
• 2.无论是何种接口的LCD，都有共性，比如都需要向buf写数据，且告诉对应寄存器；针对RK3288，都使用VOP对buf数据处理，然后再通过不同的接口发送出去，都需要根据LCD面板来设置时间参数；