RK3399 Linux-SDK mipi屏幕驱动及调试

2023-10-27

一，流程及通路

我接触到的三款mipi屏幕，基本的点亮流程都是很一致的，就是背光使能-背光点亮-屏幕使能-reset引脚按指定时序/波形拉高或拉低-初始化序列命令发送。

3399的linuxSDK中，包含一种类似通用的屏幕驱动。本文档以使用此驱动为前提，不包含原理内容（硬件基础实在太差，原理自己也没有搞很通），只描述如何尽快的完成屏幕配置并最终将屏幕点亮。给自己留一个记录，也希望其中的内容能对刚上手的朋友们有一点帮助。

流程上分为以下几步：

（1）需要预先向屏幕厂商讨要一些屏幕关键参数及资料。

（2）进行关键引脚对应

（3）进行DTS配置

（4）固件编译，烧写调试

文档会按顺序说明以上几步的关键位置及步骤。

二，参数及配置

2.1 关键引脚对应

按上述流程说明，我们需要对应以下几个引脚：

1.屏幕使能；2.屏幕reset；3.背光使能；4.背光pwm

需要根据核心板原理图，底板原理图（如果存在转接板还要看转接板部分的原理图），屏幕接线端接线的原理图三个确定内核中引脚的对应。

按3399来讲，一般是有4个GPIO分组。常见的原理图写法，应该是类似GPIO4_D5这种写法。各个引脚完成对应后记录好名称，需要配置到DTS中，下面文档会提到DTS中引脚的改写方式。

2.2 向屏幕厂商讨要一些屏幕关键参数及资料

主要包括初始化序列，display off序列，reset波形，timing参数

其实除去序列外，波形及timing参数都可以通过屏幕的spec或datasheet文件中读取，如需要磨练此部分的个人技能，可以尝试进行自己的对应。不过由于我硬件基础差，文档多数是英文且含有较多专业词汇，时序和参数对应学习成本也比较高，这部分屏幕厂商应该会有的。讨要一下会减少很多的时间花费，也会更准确一点。

2.3 屏幕初始化序列/display off序列及Linux平台改写

屏幕在点亮后会涉及到初始化序列发送，这部分序列厂家会提供。不过一般由于mipi屏幕常用于安卓平台，有些还直接用单片机驱动，故厂家给出的序列极少会是直接满足要求的，都需要进行一定的改写。

现举例说明改写方式。一般厂家给出的文档可能是这样的：

不同厂家提供的文档写法可能有些不同，不过基本还是相通的.

2.3.1 改写方法/公式

以图中内容来讲，有三种指令：GP_COMMAND_PA,SPI_WriteData,Delay。Delay很好理解，延时嘛，一般输入的参数就是延时数量，延时单位一般是毫秒（ms）.另两种其实不用区别，只需要掌握以下方式：

1.数个数；以GP_COMMAND_PA为开始，下一个GP_COMMAND_PA（不包含这次的GP_COMMAND_PA和Delay）为结束作为一次数据发送，数一共有几个数据。

2.看延时。看是否存在延时。

改写格式上是这样的：

命令类型+延时数量+数据长度+数据

命令类型根据上文提到的数个数来确定，只讲三种：一个数据，两个数据，多于两个数据

如果只有一个数据，对应的命令类型是0x05;如果有两个数据，对应的命令类型是0x15；如果多于两个数据，对应的命令类型是0x39.

延时数量就是根据代码中的延时，转换为16进制就好。

数据长度，就是数个数的结果，不改写前一次数据发送有几个数据，转换为16进制填入此位置。

数据就是把函数中除延时外的内容按从上到下顺序接在后面就好。注意全部数据为16进制，0x要求省略。

2.3.2 改写举例

以上图作为依据，分别将三种类型的写法做个举例：

一、多个数据情况

上图中红框，按数个数方式可确定有四个数据，需要用39指令。本次发送无延时，故延时数量为0.数据长度为4.数据内容为FF 98 81 00.改写后结果为：

39 00 04 FF 98 81 00

二、两个数据情况（带延时）

上图中红框，按数个数方式可确定有两个数据，需要用15指令。本次发送延时为1.数据长度为2.改写后结果为：

15 01 02 3A 77

三、单个数据情况

上图中红框，按数个数方式可确定有一个数据，需要用05指令。本次发送延时为200.数据长度为1.改写后结果为：

05 C8 01 11

全部数据按顺序改写完成后，先保存在一个文件中，后续配置DTS时会使用到。

2.4 DTS配置

这一部分是重点，全部之前的工作全为此处进行准备。

首先，进行DTS文件对应。dts文件存于 sdk目录/kernel/arch/arm64/boot/dts/rockchip/ 中。由于瑞芯微平台提供两种编译内核的方式，故请在对应前确认到底使用的是哪一个DTS文件。

DTS写法这里不赘述（主要我还没有对写法全通），主要描述需要添加的内容和具体放置位置。

共需要以下几个重点内容：dsi,route_dsi,backlight,vcc_lcd,dsi_in_vopb,dsi_in_vopl,vopb。

另注意，由于DTS文件设计到层层包含（DTS文件可以包含后缀为.dtsi的文件，作用就像C语言中的.h文件），故建议重要配置及板卡特性配置写到最后一级的DTS文件中，防止由于在较高层级的dtsi配置后手误在后面又进行了配置，导致配置被错误覆盖。

2.4.1 dsi

dsi部分的内容较多，只说明重点内容：

backlight = <&backlight>;
power-supply = <&vcc_lcd>;
enable-gpios = <&gpio1 4 GPIO_ACTIVE_HIGH>; 
reset-gpios = <&gpio4 29 GPIO_ACTIVE_HIGH>;

enable-gpios表示屏幕使能引脚，要求拉高，GPIO_ACTIVE_HIGH意为拉高。reset-gpios表示屏幕reset引脚，具体拉高拉低，要根据内核配置和时序要求来进行对应修改。

说明以下引脚对应，以reset引脚来举例。对应芯片引脚为GPIO4_D5。写法上如上述写法，引脚分组写为&gpio4,对应引脚的GPIO4。D5的数字是这么对应的。一般每个引脚分组再细分为ABCD四组，按顺序对应数字0，1，2，3.D5对应的数字方式，是字母对应数字乘以8再加上字母后数字，D5的话就是3*8+5=29.

reset-delay-ms = <1>;
disable-delay-ms = <10>;
init-delay-ms = <10>;
enable-delay-ms = <20>;	
prepare-delay-ms = <10>;
unprepare-delay-ms = <10>;
dsi,lanes = <4>; 
status = "okay";

上述配置中有一些延时，我暂时了解到的相对重要的是reset-delay-ms和init-delay-ms。reset-delay-ms是在屏幕初始化过程中，第一次操作reset引脚之前的延时。init-delay-ms，是在屏幕初始化过程中，第一次操作reset引脚之后的延时。如有特殊的reset时序要求，可分别在uboot和kernel中进行修改，具体代码分别为：

uboot:
u-boot\drivers\video\drm\rockchip_panel.c 
修改时序：panel_simple_prepare

kernel:
kernel\drivers\gpu\drm\panel\panel-simple.c
修改时序：panel_simple_prepare

需注意，reset引脚时序配置，如DTS中route_dsi开启，则无特殊情况开机过程kernel部分的reset引脚控制不调用，kernel部分的reset引脚配置，只在屏幕出现休眠唤醒时使用。

dsi,lanes = <4>;

dsi,lanes = <4>;是配置当前mipi是几通道的，需根据屏幕实际情况配置。

panel-init-sequence = [];

panel-init-sequence填写刚刚改写好的初始化序列。

panel-exit-sequence

panel-exit-sequence填写display off序列，一般为两条，也需要厂家提供。

disp_timings: display-timings {
	native-mode = <&timing0>;

	timing0: timing0 {
		clock-frequency = <59000000>;
		hactive = <720>;
		vactive = <1280>;
		hback-porch = <40>;
		hfront-porch = <60>;
		vback-porch = <32>;
		vfront-porch = <28>;
		hsync-len = <8>;
		vsync-len = <6>;
		hsync-active = <0>;
		vsync-active = <0>;
		de-active = <0>;
		pixelclk-active = <1>;
	};
};

这一部分也很重要，是屏幕的一些参数。hactive和vactive就是水平数值的像素，也就是屏幕分辨率了。

hback-porch,hfront-porch,vback-porch,vfront-porch按顺序简写为HBP,HFP,VBP,VFP,这个跟厂家讨要后，根据简写字母对应即可。

hsync-len，vsync-len也请与厂家沟通确定

clock-frequency 像素时钟频率，厂家如不给出，可以通过公式计算出。公式为：

像素时钟频率 = （hactive+hbp+hfp+hsync-len）x (vactive+vbp+vfp+vsync-len)xfps

然后保留两位有效数字（不要四舍五入），后面数据直接填0即可。

最后附上整体的dsi配置，供参考。

&dsi {
	status = "okay";
	dsi_panel: panel {
		compatible ="simple-panel-dsi";
		reg = <0>;
		backlight = <&backlight>;
		//power-supply = <&vcc_lcd>;

		enable-gpios = <&gpio1 4 GPIO_ACTIVE_HIGH>; 
		reset-gpios = <&gpio4 29 GPIO_ACTIVE_HIGH>;//此处我自己改了内核驱动代码
                                                   //做了特殊时序
                                                   //不建议参考，通常配置为GPIO_ACTIVE_LOW
		
		dsi,flags = <(MIPI_DSI_MODE_VIDEO | MIPI_DSI_MODE_VIDEO_BURST |
				MIPI_DSI_MODE_LPM | MIPI_DSI_MODE_EOT_PACKET)>;
		dsi,format = <MIPI_DSI_FMT_RGB888>;

		reset-delay-ms = <1>;
		disable-delay-ms = <10>;
		init-delay-ms = <10>;
		enable-delay-ms = <20>;	
		prepare-delay-ms = <10>;
		unprepare-delay-ms = <10>;
		dsi,lanes = <4>; 
		status = "okay";

		panel-init-sequence = [
			39 00 04 FF 98 81 03
			15 00 02 01 00
			15 00 02 02 00
			15 00 02 03 72
			15 00 02 04 00
			15 00 02 05 00
			... ... ... ... //这部分内容太多了，每个屏幕都有不同，全部省略方便查看
			05 C8 01 11
			05 C8 01 29
		];

		panel-exit-sequence = [
			05 14 01 28
			05 78 01 10
		];

		disp_timings: display-timings {
			native-mode = <&timing0>;

			timing0: timing0 {
				clock-frequency = <59000000>;
				hactive = <720>;
				vactive = <1280>;
				hback-porch = <40>;
				hfront-porch = <60>;
				vback-porch = <32>;
				vfront-porch = <28>;
				hsync-len = <8>;
				vsync-len = <6>;
				hsync-active = <0>;
				vsync-active = <0>;
				de-active = <0>;
				pixelclk-active = <0>;
			};
		};
	};
};

2.4.2 backlight

根据翻译，此处为背光配置。

&backlight {
	status = "okay";
	pwms = <&pwm1 0 25000 0>;
 	enable-gpios = <&gpio1 4 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
};

注意,pwms要与芯片引脚对应，确认具体是哪一组；enable-gpios表示使能引脚，使能引脚如硬件级别保证了拉高，就可以不进行配置了。另注意，使能与PWM是两个引脚，使能引脚千万不要配置错误，如错误会导致异常的系统内核循环，无法正常启动系统。

另，需注意对应的pwm在DTS中是否已启用。

启用写法如下：

&pwm1 {
	status = "okay";
};

2.4.3 route_dsi

这个配置，作用是是否经由mipi接口在uboot和kernel阶段显示过度图片（图片可更换）。开启此配置的方式为：

&route_dsi{
	status = "okay";
};

这个配置的生效，还仰仗uboot阶段使用kernel的dtb。uboot开启使用kernel的dtb功能的配置相对简单，只需在使用的config文件中添加CONFIG_USING_KERNEL_DTB=y即可。（注意此配置有一项项配置依赖，OF_LIVE）.

其实此项配置还与mipi的驱动链路相关。理论上就我现有了解，HOST链接为VOP->MIPI-DSI->Panel,VOP在kernel中分为vopb和vopl，route_dsi这个配置在rk3399.dtsi中配置了一个connect,也就是链接到哪一个vop，之后也会讲到将DSI具体配置到哪个链路中。要求此项配置中connect选择的vop与实际配置的vop要一致，才能打通这个通路。

如配置为vopb，配置方式为在此配置中添加connect = <&vopb_out_dsi>;

2.4.4 dsi通路

通路问题在上一节有讲到，假定我们将dsi配置到vopb中，则共需要进行dsi_in_vopl,vopb，dsi_in_vopb这三项的配置。

首先，vopb要打开：

&vopb {
	status = "okay";
};

其次，dsi_in_vopl要关闭

&dsi_in_vopl{
	status = "disabled";
};

最后，dsi_in_vopb要打开

&dsi_in_vopb{
	status = "okay";
};

以上全部完成修改，通路就已经配置完毕了。剩余其他基本在dts文件中都有默认配置

三、调试

说明一些调试内容。

内容上如完成以上配置，屏幕应是成功点亮的。背光不亮，有可能是该组pwm没有使能；如使能无背光，检查以下enable引脚及pwm引脚配置。如以上全都正确，多数是硬件问题了（pwm是独立于屏幕配置之外的，故只要将该组pwm使能，背光上电就会亮，无论是否有uboot部分的配置及启用）。

之后如屏幕无法点亮，可以跟进内核查看uboot部分及kernel部分打印，查看错误原因。

建议开启uboot阶段的显示，能屏蔽系统问题直接去定位驱动及配置问题。

如参数配置后屏幕背光亮但无显示，可能是驱动链路问题，需要进行dsi的链路检查，重点查看route_dsi的初始配置链路，和2.4.4 dsi通路对应内容。

如链路正确，驱动正确且内核显示已绑定，仍有背光无显示，可以查看一下reset引脚配置是否正确，如正确，抓取以下启动时的波形，看是否reset波形时间上有问题。

类似花屏等的问题，可以参考相对有经验的大神博客：https://me.csdn.net/Shushan1，个人受益匪浅。

另调试过程中出现过一种奇怪现象，如启动uboot显示logo，保持系统级别默认屏幕显示方向，屏幕初始化只在uboot阶段进行，内核阶段不进行。如进行默认屏幕显示方向翻转后，内核运行的最后，会重新初始化一遍屏幕（官方请教后好像是一种休眠唤醒）。这种情况下屏幕会短暂的灭-亮，之后显示系统界面。

奇怪在哪儿呢，奇怪在内核进行屏幕初始化后，屏幕有几率灰屏。现象上灰屏时内核无其他错误打印，但灭-亮的时间会短很多。个人由于不通原理，考虑到有可能是系统界面显示较快与屏幕初始化有冲突，在发送完初始化序列后，内核代码中再添加固定50ms的延时。之后就再没出现过灰屏问题了。

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