【正点原子Linux连载】 第二十六章 LVDS屏幕驱动实验摘自【正点原子】ATK-DLRK3568嵌入式Linux驱动开发指南_rk3568开发笔记-lvds接口显示屏调试

1）实验平台：正点原子ATK-DLRK3568开发板
2）平台购买地址：https://detail.tmall.com/item.htm?id=731866264428
3）全套实验源码+手册+视频下载地址： http://www.openedv.com/docs/boards/xiaoxitongban

第二十六章 LVDS屏幕驱动实验

LVDS也是现在最流行的屏幕显示接口之一，和MIPI、RGB接口一样，主要用来驱动屏幕面板。LVDS是低电压差分信号，具有低功耗、低误码率、低串扰、低抖动等优点，广泛应用于大尺寸显示器中，比如笔记本屏幕等。瑞芯微的RK3568芯片原生自带了LVDS显示接口，可以用来连接LVDS屏幕，本章我们就来学习一下如何使用RK3568的LVDS接口。

26.1 LVDS简介
26.1.1 LVDS协议简介
LVDS全称为Low-Voltage Differential Signaling，低电压差分信号，这是一种低功耗、低误码率、低串扰和低辐射的差分信号，采用极底的电压摆幅高速差动传输数据，实现点对点或一点对多点的连接。LVDS的信号幅度非常低，-350mV~350mV，通过一对差分线来传输数据。由于电压幅度低，所以LVDS采用恒流模式驱动，因此噪音极底，功耗也很小，无论传输速率高低，其功耗几乎不变。我们一般说的LVDS协议，说的是TIA/EIA-644这个协议。LVDS协议在不断地发展，其传输速度也在不断地增加，目前最新的协议最高可以到3.125Gbps。
LVDS的基本工作原理如图26.1.1.1所示：

图26.1.1.1 LVDS工作原理图
图中左边是驱动源，右边是接收器，驱动源采用3.3mA恒流驱动一对差分线，接收端本身为高直流输入阻抗，所以几乎所有的驱动电流都经过了100Ω的终端匹配电阻，因此在接收端产生约350mV的电压。
关于LVDS接口简介就讲解到这里。
26.1.2 LVDS屏幕
LVDS屏幕就是采用LVDS接口来传输图像数据的屏幕，LVDS屏幕接口一般分为单路6位LVDS、双路6位LVDS、单路8位LVDS和双路8位LVDS，这几种接口的区别如表26.1.2.1所示：

表26.1.2.1 LVDS屏幕接口区别
从表26.1.2.1可以看出，主要有2个概念：6位和8位，单路和双路。
1、6位和8位
首先来看一下6位8位的区别，6位说的是每个基色采用6位，一共是63=18位RGB数据。6位接口采用4对差分线来传输数据，3对数据差分线(XOUT0+、XOUT0-、XOUT1+、XOUT1-、XOUT2+、XOUT2-)和一对时钟线(CLK+、CLK-)。
8位每个基色采用8bit，一共是83=24位RGB数据，8位接口接口采用5对差分线来传输数据，4对数据差分线(XOUT0+、XOUT0-、XOUT1+、XOUT1-、XOUT2+、XOUT2-、XOUT3+、XOUT3-)和一对时钟线(CLK+、CLK-)。
2、单路和双路
单路和双路就是只采用几路LVDS接口，采用双路的目的就是降低时钟频率，随着屏幕分辨率和帧率的增加，像素时钟也急剧增加。当像素时钟超过最高限制的时候就不能用一个通道传输了，而是将输出的像素按顺序分为奇像素和偶像素，将所有的奇像素用一个通道来传输，所有的偶像素用另一个通道传输。如果有必要，可以继续拆分成更多的通道。
正点原子ATK-DLRK3568开发板的LVDS屏幕接口为单路8位，可以驱动正点原子在售的10.1寸1280*800分辨率的LVDS屏幕。正点原子10.1寸LVDS屏幕如图26.1.2.1所示：

图26.1.2.1 正点原子10.1寸LVDS屏幕
正点原子的10.1寸有RGB和LVDS两种接口，大家在购买的时候要选择LVDS接口屏幕。
26.2 RK3568 LVDS简介
RK3568原生支持一个LVDS接口，可以自己连接LVDS屏幕。RK3568的LVDS接口特性如下：
①、基础特性：
·兼容TIA/EIA-644-A LVDS特性。
·支持RGB888和RGB666格式。
·支持VESA/JEIDA数据格式。
②、每条lane最高支持1.2Gbps速率
③、最高支持1280800@60Hz。
RK3568的LVDS接口与MIPI DSI0接口复用，所以只能二选一，正点原子ATK-DLRK3568开发板默认使用LVDS功能。
25.3小节讲解RK3568的VOP外设的时候，已经说了LVDS使用vp2端口，这样LVDS接口最高支持1280800@60Hz。
26.3 硬件原理图分析
ATK-DLRK3568的LVDS原理图如图26.3.1所示：

图26.3.1 LVDS接口原理图
从图26.3.1可以看出，RK3568的LVDS接口是单路8位的，4对差分数据线，1对差分时钟线。LCD0_BL_PWM4是背光调节，连接到RK3568的GPIO0_C3引脚上。正点原子的10.1寸LVDS屏幕支持电容触摸，所以还有触摸屏相关引脚。LVDS_TP_RST_L是触摸复位引脚，连接到RK3568的GPIO3_C4引脚上。LVDS_TP_INT_L是触摸屏的中断引脚，连接到RK3568的GPIO0_C5引脚上。最后就是触摸屏的IIC接口，连接到RK3568的I2C3上，I2C3_SDA和I2C3_SCL分别对应RK3568的GPIO1_A0和GPIO1_A1引脚上。
26.4 实验程序编写
26.4.1 修改设备树
首先打开RK3568的LVDS屏幕绑定文档： kernel/Documentation/devicetree/bindings/display/rockchip/rockchip-lvds.txt，们简单总结一下LVDS节点信息。
①、必须的参数：
compatible：可以选择：rockchip,px30-lvds、rockchip,rk3126-lvds等。对于RK3568而言，有效的是rockchip,rk3568-lvds。
phy：PHY句柄。
phy-names：PHY名字。
②、可选的参数：
dual-channel：boolean类型，是否使能双通道模式。
rockchip,data-swap：boolean类型，使能或关闭双通道模式下的奇/偶交换。
③、要求的子节点：
LVDS节点有两个与video相关的子节点：
port0：此子节点用来描述LVDS所对应的VOP端口，比如RK3568的vp1和vp2都可以连接LVDS。
port1：此子节点用来描述LVDS屏幕相关信息，比如屏幕分辨率、时序参数等。
打开rk3568.dtsi文件，找到如下内容：
示例代码26.4.1.1 lvds节点

1  lvds: lvds {
2   	compatible = "rockchip,rk3568-lvds";
3   	phys = <&video_phy0>;
4   	phy-names = "phy";
5   	status = "disabled";
6  
7   	ports {
8       		#address-cells = <1>;
9       		#size-cells = <0>;
10 
11      	port@0 {
12          		reg = <0>;
13          		#address-cells = <1>;
14          		#size-cells = <0>;
15 
16          		lvds_in_vp1: endpoint@1 {
17              		reg = <1>;
18              		remote-endpoint = <&vp1_out_lvds>;
19              		status = "disabled";
20          		};
21 
22          		lvds_in_vp2: endpoint@2 {
23              		reg = <2>;
24             	 	remote-endpoint = <&vp2_out_lvds>;
25              		status = "disabled";
26          		};
27      	};
28  	};
29 };
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第2行，compatible属性值为“rockchip,rk3568-lvds”，大家搜索这个值就可以找到RK3568的LVDS	驱动文件：drivers/gpu/drm/rockchip/rockchip_lvds.c。
第7~27行，ports子节点，用来描述vp1和vp2输出到LVDS。lvds_in_vp1描述VP1连接到LVDS，lvds_in_vp2描述VP2连接到LVDS。具体要用哪个输出到LVDS根据自己的实际情况而定，正点原子ATK-DLRK3568开发板选择VP2连接到LVDS。
打开rk3568-atk-evb1-ddr4-v10.dtsi文件，在里面使能lvds_in_vp2，代码如下：
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示例代码26.4.1.2 使能lvds_in_vp2

1 &lvds_in_vp1 {
2   	status = "disabled";
3 };
4 
5 &lvds_in_vp2 {
6   	status = "okay";
7 };
	上述代码将lvds_in_vp1的status改为disable，将lvds_in_vp2的status改为okay，也就是VP2输出到LVDS。
	接下来继续在rk3568-atk-evb1-ddr4-v10.dtsi文件中向示例代码26.4.1.1中的lvds节点追加一些内容，如下：
示例代码26.4.1.3 向lvds节点追加内容
1  &lvds {
2   status = "okay";
3  
4   ports {
5       #address-cells = <1>;
6       #size-cells = <0>;
7  
8       port@1 {
9           reg = <1>;
10          lvds_out_panel: endpoint {
11              remote-endpoint = <&panel_in_lvds>;
12          };
13      };
14  };
15 };
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第2行，将lvds节点的status改为okay，也就是使能LVDS。	
第8~13行，port1设置LVDS屏幕信息，这里panel信息指向panel_in_lvds。
继续在rk3568-atk-evb1-ddr4-v10.dtsi文件中找到panel_in_lvds，内容如下：
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示例代码26.4.1.4 lvds panel信息

1  lvds_panel: lvds-panel {
2   compatible = "simple-panel";
3   backlight = <&backlight>;
4   power-supply = <&vcc5v0_sys>;
5   enable-delay-ms = <20>;
6   prepare-delay-ms = <20>;
7   unprepare-delay-ms = <20>;
8   disable-delay-ms = <20>;
9   bus-format = <MEDIA_BUS_FMT_RGB888_1X7X4_SPWG>;
10  width-mm = <230>;
11  height-mm = <150>;
12 
13  display-timings {
14      native-mode = <&lvds_timing0>;
15 
16      lvds_timing0: timing0 {
17          clock-frequency = <71100000>; 
18          hactive = <1280>;
19          vactive = <800>;
20          hback-porch = <80>;
21          hfront-porch = <70>;
22          vback-porch = <10>;
23          vfront-porch = <10>;
24          hsync-len = <10>;
25          vsync-len = <3>;
26          hsync-active = <0>;
27          vsync-active = <0>;
28          de-active = <0>;
29          pixelclk-active = <0>;
30      };
31  };
32 
33  ports {
34      #address-cells = <1>;
35      #size-cells = <0>;
36 
37      port@0 {
38          reg = <0>;
39          panel_in_lvds: endpoint {
40                  remote-endpoint = <&lvds_out_panel>;
41          };
42      };
43  };
44 };
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lvds_panel节点描述LVDS屏幕信息，第2~31行就是正点原子的10.1寸LVDS屏幕信息，这些属性含义已经在MIPI章节讲过了，这里就不再赘述了。
第33~42行，这是panel的ports节点，第40行设置panel的远端节点为lvds_out_panel，这样RK3568的LVDS外设就和panel联系起来了。最终的port连接顺序就是：vp2→lvds_out_panel→panel_in_lvds。
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26.4.2 驱动使能与编译
正点原子ATK-DLRK3568开发板配套的SDK默认没有使能LVDS屏幕，所以需要先使能LVDS屏幕，打开rk3568-lcds.dtsi文件，找到如下所示内容：
示例代码26.4.2.1 使能LVDS屏幕

1  #if defined(ATK_LCD_TYPE_LVDS)
2  &lvds {
3   	status = "okay";
4  };
5  
6  &lvds_in_vp2 {
7   	status = "okay";
8  };
9  
10 &route_lvds {
11  	connect = <&vp2_out_lvds>;
12  	status = "okay";
13 };
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从第1行可以看出，必须定义ATK_LCD_TYPE_LVDS这个宏才能使能lvds、lvds_in_vp2和route_lvds这三个节点。
打开rk3568-screen_choose.dtsi文件，此文件定义了正点原子ATK-DLRK3568开发板所支持的所有屏幕，如下所示：
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示例代码26.4.2.2 使能LVDS

1  /*
2   * 屏幕选择
3   * ATK_LCD_TYPE_MIPI_720P:	正点原子5.5寸 720*1280 MIPI屏
4   * ATK_LCD_TYPE_MIPI_1080P:  	正点原子5.5寸 1080*1920 MIPI屏
5   * ATK_LCD_TYPE_MIPI_10P1_800X1280: 正点原子10.1寸 800*1280 MIPI屏
6   * ATK_LCD_TYPE_LVDS:        	正点原子10.1寸 1280*800 LVDS屏
7   * ATK_LCD_TYPE_HDMI:        	HDMI显示器
8   * ATK_LCD_TYPE_EDP_VGA:     	eDP屏或者VGA显示器（硬件默认使能的是VGA接
口，若用户需要使用eDP屏，则需修改硬件具体情
9   *                                 况可以看正点原子RK3568底板原理图！）
10  */
11 /*
12  * RK3568可支持三屏显示，也就是三路显示 VP0 VP1 VP2
13  * 但是三屏显示需要注意一些问题，具体情况可以看正点原子提供的文档<RK3568三屏显示
参考手册>！
14  */
15 
16 /*
17  *  ATK_LCD_TYPE_MIPI_720P/ATK_LCD_TYPE_MIPI_1080P/
ATK_LCD_TYPE_MIPI_10P1_800X1280 三选一
18  */
19 //#define ATK_LCD_TYPE_MIPI_720P       			// 从VP1输入
20 //#define ATK_LCD_TYPE_MIPI_1080P    			// 从VP1输入
21 //#define ATK_LCD_TYPE_MIPI_10P1_800X1280    	// 从VP1输入
22 
23 /*
24  * ATK_LCD_TYPE_HDMI 和 ATK_LCD_TYPE_EDP_VGA 二选一
25  */
26 #define ATK_LCD_TYPE_HDMI        					// 从VP0输入
27 //#define ATK_LCD_TYPE_EDP_VGA       			// 从VP0输入
28 
29 #define ATK_LCD_TYPE_LVDS      					// 从VP2输入
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第29行，定义ATK_LCD_TYPE_LVDS，使能LVDS屏幕。
正点原子ATK-DLRK3568开发板的SDK包默认适配MIPI屏幕，正点原子有多款MIPI屏幕，不同的MIPI屏幕通过ID来区分(电压值)。但是正点原子官方的LVDS屏幕没有ID线，所以没法自适配，无法加载LVDS屏幕对应的设备树，需要我们手动指定一个设备树。
打开kernel目录下的make.sh脚本文件，修改成如下所示内容：
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示例代码26.4.2.3 使能LVDS

1  #!/bin/bash
2  
3  # 默认值
4  RK_ARCH=arm64
5  RK_DEFCONFIG=rockchip_linux_defconfig
6  RK_DEFCONFIG_FRAGMENT=
7  RK_DTS=rk3568-atk-evb1-ddr4-v10-linux
8  RK_JOBS=24
9  
10 while [ $# -gt 0 ]; do
11  case $1 in
12      arch=*)
13          arg=${1#*=}
14          if [ -n "$arg" ]; then
15              RK_ARCH=$arg
16          fi
17          shift 1
18          ;;
19      defconfig=*)
20          arg=${1#*=}
21          if [ -n "$arg" ]; then
22              RK_DEFCONFIG=$arg
23          fi
24          shift 1
25          ;;
26      defconfig_fragment=*)   # xxx.config文件
27          RK_DEFCONFIG_FRAGMENT=${1#*=}
28          shift 1
29          ;;
30      dts=*)
31          arg=${1#*=}
32          if [ -n "$arg" ]; then
33              RK_DTS=$arg
34          fi
35          shift 1
36          ;;
37      jobs=*)
38          arg=${1#*=}
39          if [ -n "$arg" ]; then
40              RK_JOBS=$arg
41          fi
42          shift 1
43          ;;
44      *)
45          shift 1
46          ;;
47  esac
48 done
49 
50 # 配置
51 make ARCH=$RK_ARCH $RK_DEFCONFIG $RK_DEFCONFIG_FRAGMENT
52 # 编译
53 make ARCH=$RK_ARCH $RK_DTS.img -j$RK_JOBS
54 exit 0
55 # 编译出720p和1080p MIPI屏设备树镜像
56 echo "#################################################"
57 make ARCH=$RK_ARCH rockchip/rk3568-atk-evb1-ddr4-v10-linux.dtb -j$RK_JOBS
58 make ARCH=$RK_ARCH rockchip/rk3568-atk-evb1-mipi-dsi-1080p.dtb -j$RK_JOBS
59 make ARCH=$RK_ARCH rockchip/rk3568-atk-evb1-mipi-dsi-720p.dtb -j$RK_JOBS
60 make ARCH=$RK_ARCH rockchip/rk3568-atk-evb1-mipi-dsi-10p1_800x1280.dtb -j$RK_JOBS
61 
62 # 生成包含多个dtb的resource.img镜像
63 rm -rf resource.img
64 scripts/mkmultidtb.py RK3568-ATK-EVB1
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第7行，将设备树改为rk3568-atk-evb1-ddr4-v10-linux，也就是开启了LVDS屏幕配置的设备树。

第54行，添加一个exit 0，特别注意，不要写错位置了！脚本执行到这里以后就会退出，后面的脚本就不会执行了。后面的脚本是打包rk3568-atk-evb1-mipi-dsi-1080p.dtb、rk3568-atk-evb1-mipi-dsi-720p.dtb和rk3568-atk-evb1-mipi-dsi-10p1_800x1280.dtb三个设备树到resource.img中。但是此时我们不需要这些设备树，我们只需要rk3568-atk-evb1-ddr4-v10-linux设备树。
重新编译内核，得到boot.img文件，将boot.img文件烧写到开发板中，连接正点原子的10.1英寸LVDS屏幕，此时就能点亮了。
26.5 LVDS测试
请注意，由于LVDS屏幕兼容RGB接口和LVDS接口，有些用户可能早已经采购过这个正点原子的10.1英寸屏请检查屏上的电阻，如下位置，要用LVDS接口需要将LVDS接口下的5个排阻全部拆除。请检查，

图26.5.1 LVDS屏需要拆下5个排阻
重新编译生成boot.img，烧写boot.img，在开发板底板LVDS丝印处通过排线接上LVDS屏幕，上电启动效果如下。

图26.5.2 LVDS屏上电效果
注意默认LVDS屏幕方向是横屏的，而qt程序是适配竖屏的，所以我们需要旋转weston桌面方向90/270度。编辑/etc/xdg/weston/weston.ini，在文本最后加入如下内容，这样下次开机即为竖屏。

1   [output]
2   name=LVDS-1
3   transform=rotate-90
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