Display 驅動概述

隨著電子產業迅速發展，帶屏類的設備種類日益增多，各種各樣的顯示屏也隨之出現。

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，其驅動主要完成三部分工作：

1、對 LCD Driver IC 及模組相關的硬件資源進行初始化，包括配置 MIPI 參數，操作 GPIO 管腳，設置上下電時序，下發屏端初始化參數序列等；

2、器件驅動操作接口對注冊或者對接到標準的顯示框架上，例如 DRM 架構或者 FB 顯示架構，保證在設備亮滅屏狀態切換時，顯示架構可以通過 panel 驅動注冊的接口操控 LCD；

3、背光參數配置及等級設置等。

Display驅動模型介紹

驅動模型背景

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

圖1 HDF Display驅動模型層次關系

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

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

驅動模型解析

顯示驅動模型基于 HDF 驅動框架、Platform 接口及 OSAL 接口開發，可以屏蔽不同內核形態（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一的驅動平臺。

當前驅動模型主要部署在內核態中，向上對接到 Display 公共 hal 層，輔助 HDI 的實現。顯示驅動通過 Display-HDI 層對圖形服務暴露顯示屏驅動能力；向下對接顯示屏 panel 器件，驅動屏幕正常工作，自上而下打通顯示全流程通路。

模型各層設計說明

Display 驅動模型基于 HDF 驅動框架、Platform 接口及 OSAL 接口開發，可以做到不區分OS（LiteOS、Linux）和芯片平臺（Hi35xx、Hi38xx、V3S等），為 LCD 器件提供統一的驅動模型。

如圖 2 所示，當前 HDF Display 驅動模型主要分為四層：標準架構適配層（DRM Panel Adapter Driver）、顯示公共驅動層（DisplayCommon Driver）、芯片平臺適配層（SoC Adapter Driver）、器件驅動層（Display Panel Driver）。

1、標準架構適配層

圖3. 標準架構適配層組件

如圖 3 所示，本層主要完成對接標準的顯示驅動架構，如 DRM（Direct Rending Manager）或 FB（Framebuffer），以 DRM 為例，將 panel 側驅動接口對接到標準框架中，保證在 DRM 框架中實現對 Panel 驅動的操作接口，當前注冊的接口如下。

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

2、顯示公共驅動層

圖4. 顯示公共驅動層組件

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

在本層通過結構體 DispManager 管理所有的顯示信息，其成員 PanelManager 用于記錄與顯示屏相關的接口及參數信息。同時接收并處理 HDI 層直接對 panel 操作相關的指令（主要用于 L0-L1 等輕量級系統），如 Panel 器件信息的獲取、休眠喚醒、背光設置等指令。此外，本層還負責實現一些基礎顯示特性的業務框架，如 ESD 檢查機制，力求將顯示相關的共有邏輯集中到本層實現，以簡化 Panel 器件驅動的實現，避免 panel 驅動中相同功能的重復實現，便于統一管理和維護。

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 Display 器件驅動和 SoC 側硬件資源的解耦，主要完成芯片平臺強相關的參數配置，如 mipi 速率計算及設置、管腳復用配置，以及其他和 SoC 強相關的差異化配置及初始化等。

4、器件驅動層

圖6. 器件驅動層組件

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

基于 Display 驅動模型開發 LCD 器件驅動，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動的開發難度和周期，提升開發效率。

說明

以上驅動模型中的各層，需要根據產品自身情況來選擇，其中“顯示公共驅動層”和“器件驅動層”為必選項，“標準架構適配層”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，通常都會采用標準的顯示框架，此時“標準架構適配層”則必不可少。

驅動加載及運行

HDF 的驅動的加載方式，在之前的 HDF 框架介紹章節中已經做過說明，框架通過解析設備描述的 hcs 配置文件，獲取到各設備的配置信息，根據 moduleName 來匹配對應設備的驅動文件入口，按照配置的加載優先級，依次加載驅動，詳細說明會在下一節的“具體開發步驟”中進行描述。

如圖 7 所示，簡要概括了驅動模型的加載及運行流程，對模型內部組件及關聯組件之間的關系做了劃分，整體加載流程分為 9 步，分別說明如下：

“顯示公共驅動層”和“器件驅動層”為必選項，“標準架構適配層”和“芯片平臺適配層”

1、HDF Device Manager 解析設備描述；

2、HDF 優先加載器件驅動層，構建 Panel 設備；

3、將 panel 信息及操作接口注冊到公共驅動層；

4、HDF 其次加載芯片平臺適配層，進行 SoC 相關硬件資源初始化；

5、HDF 再次加載公共驅動層，對共有特性進行初始化；

6、HDF 最后加載標準架構適配層；

7、從公共驅動層中獲取到 PanelManager，；

8、將對應 panel 注冊到 DRM 框架中；

9、在系統運行起來后，DRM 會調用 panel ops 進行顯示屏控制。

對于采用像 LiteOS 這種輕量內核的系統，并不會像 Linux 內核那樣提供標準的顯示框架，驅動模型也無法與其對接，因而上層圖形系統可以通過 HDI 接口，來直接操控顯示屏。

Display驅動開發指導

驅動開發說明

基于 HDF Display 驅動模型，開發一款器件驅動，開發者主要需要完成兩部分工作：HCS 配置文件、器件驅動層適配。

對于輕量級設備（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 有關顯示屏的硬件資源配置。

對于標準設備（≥L2），還需要關注與 DRM 對接的標準架構適配層，此部分在模型中已經添加，開發者只需聚焦器件驅動層的實現即可。

具體開發步驟

此處我們以潤和開發板（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）設備描述配置

配置文件目錄：

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

基礎的設備描述信息，在 HDF 的配置章節有作說明，此處不再重復描述。在配置文件中添加 LCD 設備描述信息如下：

device_lcd ：： device { device0 ：： deviceNode { policy = 0; // 設備發布策略為0，即只對內核態發布服務 priority = 100; // 設備對應驅動加載優先級，值越小越早加載 preload = 0; // 0代表正常加載，1代表不加載 permission = 0660; // 設備對應節點的權限// 模塊名很關鍵，需和對應驅動的中的moduleName保持一致 moduleName = “LCD_XXX”; serviceName = “hdf_lcdxxx_service”; // 當前設備對應的服務 deviceMatchAttr = “ hdf_lcdxxx_driver”; // 設備對應私有配置屬性名 }}

（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

驅動模型的編譯入口：drivers/adapter/khdf/liteos/model/display/Makefile

根據編譯控制內容可知，需增加 panel 對應的編譯控制宏：

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

適配器件驅動

Display 驅動模型路徑：drivers/framework/model/display/driver

對應的器件驅動路徑：drivers/framework/model/display/driver/panel

驅動入口模板如下：

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， // 驅動入口};HDF_INIT（g_xxxDevEntry）; // HDF驅動入口解析模板

LCD 器件驅動需要適配的基礎接口包括 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開發實例

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

添加配置

配置路徑：

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

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

} } /* LCD器件驅動設備描述 */ 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動的 moduleName 為 “LCD_ICN9700”，HDF 遍歷對應的驅動入口并加載匹配的驅動。

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

添加器件驅動

驅動路徑：drivers/framework/model/display/driver/panel/mipi_icn9700.c

器件驅動加載入口：

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

器件驅動初始化及 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：

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）;

添加芯片適配驅動

驅動路徑：

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

部分代碼示例如下，mipi 參數配置：

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

本文簡要說明了 HDF Display 驅動模型的整體架構、加載及運行流程、以及開發者基于此模型開發一款 LCD 驅動需要完成的基礎適配工作。當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，優先滿足不同開發板的基本顯示功能需求，驅動模型還在不斷演進完善，歡迎持續關注。

責任編輯：haq