小白自制Linux開發板 六. SPI TFT螢幕修改與移植

淡墨青雲發表於2021-10-22

本文章參考:
https://www.bilibili.com/read/cv9947785?spm_id_from=333.999.0.0

本篇通過SPI介面,使用ST7789V TFT焊接屏(13pin)為我們的小開發板進行顯示加持,廢話不多說了,直接開搞。

1. 硬體設定

我們在第四篇中使用了F1C200s的SPI0通訊介面連線了ESP8266作為無線網路卡使用,這一篇我們將使用SPI1作為我們的顯示介面

 在F1C200s,我們用到了SPI1中的CLK、MOSI、CS三個介面,因為不需要從螢幕返回資料,所以不需要接MISO,另外我們配置PE4作為重置、PE5為DC,如上圖。

需要注意的是,在有些原理圖中SPI中的CS是直接接地的,這種處理方式並不好,而且還要看硬體是否支援,墨雲就在這裡踩過坑。

對於螢幕端,接線相對簡單,SDA(MOSI)、SCL(CS) ,除了要接線,還需要拉高;VCC為供電,並且需要接一個4.7uf或是10uf的濾波電容;

LEDA(12pin)引腳是控制螢幕燈光的的引腳,如果有必要可以接到一個控制IO上面,這樣就可以自定義控制螢幕亮滅了,這裡為了圖省事,就直接接了3.3v,也就是上電直接亮屏,如下圖所示。

 

2. 軟體編寫

在Linux核心中是帶了ST7789V驅動的,但是因為Linux核心一直在不斷升級改進,比如一些申請介面的方式在不斷的變化,而對應的驅動程式碼卻沒有同步更新,所以造成了很多驅動不相容問題,所以我們還需要修改ST7789V的驅動才能讓螢幕工作起來。

在Linux核心目錄drivers/staging/fbtft中可以看到有st7789v的驅動程式碼,

2.1 修改初始化引數

現在開啟fb_st7789v.c檔案,然後找到螢幕初始化函式,修改如下:

 1 static int init_display(struct fbtft_par *par)
 2 {
 3     par->fbtftops.reset(par);
 4     mdelay(50);
 5     write_reg(par,0x11);//Sleep exit
 6     mdelay(12);
 7     write_reg(par,0x11);
 8     mdelay(10);
 9     write_reg(par,0x3A,0x05); //65k mode
10     write_reg(par,0xc5,0x1a);
11     write_reg(par,0x36,0x70); // 螢幕顯示方向設定
12 //-------------ST7789V Frame rate setting-----------//
13     write_reg(par,0xb2,0x05,0x05,0x00,0x33,0x33);
14     write_reg(par,0xb7,0x35);
15 //--------------ST7789V Power setting---------------//
16     write_reg(par,0xbb,0x3f);
17     write_reg(par,0xc0,0x2c);
18     write_reg(par,0xc2,0x01);
19     write_reg(par,0xc3,0x0f);
20     write_reg(par,0xc4,0x20);
21     write_reg(par,0xc6,0x11);
22     write_reg(par,0xd0,0xa4,0xa1);
23     write_reg(par,0xe8,0x03);
24     write_reg(par,0xe9,0x09,0x09,0x08);
25     write_reg(par,0xe0,0xd0,0x05,0x09,0x09,0x08,0x14,0x28,0x33,0x3f,0x07,0x13,0x14,0x28,0x30);
26     write_reg(par,0xe1,0xd0,0x05,0x09,0x09,0x08,0x03,0x24,0x32,0x32,0x3b,0x14,0x13,0x28,0x2f);
27     write_reg(par,0x21);
28     write_reg(par,0x11);
29     mdelay(120);      //Delay 120ms
30     write_reg(par,0x29);
31     mdelay(200);
32     return 0;
33 }

2.2 修改解析度

接下來要修改螢幕解析度,這裡我使用的是1.14寸135*240的液晶屏,找到fbtft_display display結構體,然後修改widthheight

 2.3 修改顯示核心程式碼

然後修改fbtft-core.c檔案,

先新增兩個標頭檔案:

#include "linux/gpio.h"
#include "linux/of_gpio.h"

新增標頭檔案的目的是後面需要用到申請gpio函式。

然後找到fbtft_request_one_gpiofbtft_request_gpios函式,並且修改:

修改fbtft_request_one_gpio,修改gpio申請函式

 1 static int fbtft_request_one_gpio(struct fbtft_par *par,
 2                   const char *name, int index,
 3                   struct gpio_desc **gpiop)
 4 {
 5     struct device *dev = par->info->device;
 6     struct device_node *node = dev->of_node;
 7     int gpio, flags, ret = 0;
 8     enum of_gpio_flags of_flags;
 9     if (of_find_property(node, name, NULL)) {
10         gpio = of_get_named_gpio_flags(node, name, index, &of_flags);
11         if (gpio == -ENOENT)
12             return 0;
13         if (gpio == -EPROBE_DEFER)
14             return gpio;
15         if (gpio < 0) {
16             dev_err(dev,
17                 "failed to get '%s' from DT\n", name);
18             return gpio;
19         }
20          //active low translates to initially low
21         flags = (of_flags & OF_GPIO_ACTIVE_LOW) ? GPIOF_OUT_INIT_LOW :
22                             GPIOF_OUT_INIT_HIGH;
23         ret = devm_gpio_request_one(dev, gpio, flags,
24                         dev->driver->name);
25         if (ret) {
26             dev_err(dev,
27                 "gpio_request_one('%s'=%d) failed with %d\n",
28                 name, gpio, ret);
29             return ret;
30         }
31 
32         *gpiop = gpio_to_desc(gpio);
33         fbtft_par_dbg(DEBUG_REQUEST_GPIOS, par, "%s: '%s' = GPIO%d\n",
34                             __func__, name, gpio);
35     }
36 
37     return ret;
38 } 

修改fbtft_request_gpios,修改裝置樹匹配字串

static int fbtft_request_gpios(struct fbtft_par *par)
{
    int i;
    int ret;

    ret = fbtft_request_one_gpio(par, "reset-gpios", 0, &par->gpio.reset);
    if (ret)
        return ret;
    ret = fbtft_request_one_gpio(par, "dc-gpios", 0, &par->gpio.dc);
    if (ret)
        return ret;
    ret = fbtft_request_one_gpio(par, "rd-gpios", 0, &par->gpio.rd);
    if (ret)
        return ret;
    ret = fbtft_request_one_gpio(par, "wr-gpios", 0, &par->gpio.wr);
    if (ret)
        return ret;
    ret = fbtft_request_one_gpio(par, "cs-gpios", 0, &par->gpio.cs);
    if (ret)
        return ret;
    ret = fbtft_request_one_gpio(par, "latch-gpios", 0, &par->gpio.latch);
    if (ret)
        return ret;
    for (i = 0; i < 16; i++) {
        ret = fbtft_request_one_gpio(par, "db-gpios", i,
                         &par->gpio.db[i]);
        if (ret)
            return ret;
        ret = fbtft_request_one_gpio(par, "led-gpios", i,
                         &par->gpio.led[i]);
        if (ret)
            return ret;
        ret = fbtft_request_one_gpio(par, "aux-gpios", i,
                         &par->gpio.aux[i]);
        if (ret)
            return ret;
    }

    return 0;
} 

修改gpio申請函式的原因在於這裡一個不同版本之間的不相容問題,因為核心版本移植在更新,但是有些驅動卻沒有即使更新,這就出現了一些核心介面已經更新了,而驅動卻還在使用舊的方式,導致即使可以註冊成功,但並不能對其操作。

然後修改fbtft復位函式,如下:

static void fbtft_reset(struct fbtft_par *par)
{
    if (!par->gpio.reset)
        return;
    fbtft_par_dbg(DEBUG_RESET, par, "%s()\n", __func__);
    gpiod_set_value_cansleep(par->gpio.reset, 1);
    msleep(10);
    gpiod_set_value_cansleep(par->gpio.reset, 0);
    msleep(200);
    gpiod_set_value_cansleep(par->gpio.reset, 1);
    msleep(10);
} 

修改復位函式的原因在於原本的函式拉低復位引腳後併為拉高。

FBTFT的部分已經修改完畢,液晶屏使用的是SPI操作的,因此需要將fbtft驅動掛載在spi匯流排上,幸運的是對於F1C200S來說,核心已經有spi驅動了,因此我們只需要修改裝置樹就可以了,具體步驟如下:

2.4 修改裝置樹

開啟arch/arm/boot/dts/suniv-f1c100s.dtsi檔案,新增spi節點和pio節點

spi1:spi@1c06000 {
            compatible = "allwinner,suniv-spi", "allwinner,sun8i-h3-spi";
            reg =<0x1c06000 0x1000>;
            interrupts =<0xb>;
            clocks = <&ccu CLK_BUS_SPI1>, <&ccu CLK_BUS_SPI1>;
            clock-names = "ahb", "mod";
            resets = <&ccu RST_BUS_SPI1>;
            status = "okay";
            #address-cells =<1>;
            #size-cells =<0>;
            bias-pull-up;
            pinctrl-names = "default";
            pinctrl-0 = <&spi1_pins>;
        };
pio: pinctrl@1c20800 {
    compatible = "allwinner,suniv-f1c100s-pinctrl";
    reg = <0x01c20800 0x400>;
    interrupts =<38>,<39>,<40>;
    clocks = <&ccu CLK_BUS_PIO>, <&osc24M>, <&osc32k>;
    clock-names = "apb", "hosc", "losc";
    gpio-controller;
    interrupt-controller;
    #interrupt-cells =<3>;
    #gpio-cells =<3>;

    uart0_pe_pins: uart0-pe-pins {
        pins = "PE0", "PE1";
        function = "uart0";
    };

 

    mmc0_pins: mmc0-pins {
        pins = "PF0", "PF1", "PF2", "PF3", "PF4", "PF5";
        function = "mmc0";
    };



    spi1_pins: spi1-pins{
         pins = "PA2","PA0","PA3","PA1";
         function = "spi1";
    };


}; 

新增SPI節點,主要看spi1節點即可

新增pio節點

然後開啟arch/arm/boot/dts/suniv-f1c100s-licheepi-nano.dts在spi1中新增st7789v子節點

&spi1 {
    st7789v@0 {
        status = "okay";
        compatible = "sitronix,st7789v";
               reg = <0>;
               spi-max-frequency =<32000000>;        //SPI時鐘32M
               rotate =<90>;                    //螢幕旋轉90度
               spi-cpol;
               spi-cpha;
               rgb;                           //顏色格式RGB
               fps =<30>;                      //重新整理30幀率
               buswidth =<8>;                   //匯流排寬度8
               reset-gpios=<&pio 4 4 GPIO_ACTIVE_LOW>;   //GPIOE4
               dc-gpios  =<&pio 4 5 GPIO_ACTIVE_LOW>;   //GPIOE5
               debug =<0>;                     //不開啟除錯
        };
}; 

現在所有的修改都完成了,剩下的就是編譯核心了,在核心根目錄下執行

make menuconfig

啟動圖形配置介面, 

2.5 核心配置

由於FC1000S的SPI中有一個BUG,因此我們在開啟SPI驅動的時候必須選擇A31(Device Drivers -> SPI support)
如圖所示

現在選擇ST7789V驅動並編譯進核心中,如下:

Device Drivers  --->  
    [*] Staging drivers  --->  
        <*>   Support for small TFT LCD display modules  --->
              <*>   FB driver for the ST7789V LCD Controller 

 

儲存退出,然後執行make命令編譯核心,然後將映象拷貝到tf卡第一分割槽中,此時可以看到螢幕已經可以驅動起來了,並且/dev目錄下有fb0裝置。


 注意

對於1.14寸液晶屏而言,其螢幕有偏移,這裡需要修改fbtft-core.c檔案中的fbtft_set_addr_win函式

static void fbtft_set_addr_win(struct fbtft_par *par, int xs, int ys, int xe,
                   int ye)
{
    write_reg(par, MIPI_DCS_SET_COLUMN_ADDRESS,(xs+40) >> 8, xs+40, ((xe+40) >> 8) & 0xFF, (xe+40) & 0xFF);

    write_reg(par, MIPI_DCS_SET_PAGE_ADDRESS,((ys+52) >> 8) & 0xFF, (ys+52) & 0xFF, ((ye+52) >> 8) & 0xFF, (ye+52) & 0xFF);

    write_reg(par, MIPI_DCS_WRITE_MEMORY_START);
}

效果如下:

 

 是的,還是這張圖……我能放N次^_^

 

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