《RT-Thread设备驱动开发指南》读书笔记一LCD设备驱动

wakojosin · 最新更新于2023-09-07 21:44

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# 前言

如今屏幕作为人机交互的主体，在嵌入式设备中的地位是越来越高了，各种仪器工具、家电、机车、零售等等领域，如果没有一个漂亮的UI都体现不出设备的高端。RT-Thread将LCD的基本功能进行了抽象，开发了LCD设备驱动框架，方便应用开发这开发与具体硬件解耦的图形应用。目前LCD设备驱动框架以及支持嵌入式行业常用的GUI引擎，如LVGL、TouchGFX等。

**目录 (Table of Contents)**

[TOC]

# LCD层级结构
```flow
op1=>operation: 应用
op2=>operation: I/O设备框架
op3=>operation: LCD设备驱动框架
op4=>operation: LCD设备驱动
op5=>operation: 硬件:LTDC/MIPI/SPI/...

op1->op2->op3->op4->op5
```

- I/O设备驱动框架层主要为设备框架提供统一的操作接口，包括rt_device_read/write/open等。

- LCD设备驱动框架是对LCD基本功能的抽象，是一层通用的软件层和硬件平台无关，包括了LCD设备的类型定义和具体的操作方法，如rt_device_graphic_info/ops等

- LCD设备驱动只要实现LCD设备操作方法，rt_device_ops，在control接口里更新硬件控制器的缓冲区来实现屏幕的绘制，还有rt_device_graphic_ops，提供画点、画线等控制硬件绘图的操作方法

- 硬件层是对驱动通讯协议的适配，实现MCU与屏幕控制器的通讯

# LCD实现
本文实例使用的开发板是HMI Board开发板。

首先定义一个LCD设备对象
```c
struct drv_lcd_device
{
        struct rt_device parent;
        struct rt_device_graphic_info lcd_info;
        void *framebuffer;
        //... 可添加其他属性
};
struct drv_lcd_device _lcd;
```
LCD设备注册
```c
int rt_hw_lcd_init(void)
{
    struct rt_device *device = &_lcd.parent;
    //...有部分代码省略
    /* 绘制图形设备信息 */
    _lcd.lcd_info.height = LCD_HEIGHT;
    _lcd.lcd_info.width = LCD_WIDTH;
    _lcd.lcd_info.bits_per_pixel = LCD_BITS_PER_PIXEL;
    _lcd.lcd_info.pixel_format = LCD_PIXEL_FORMAT;
    _lcd.lcd_info.framebuffer = (uint8_t *)&fb_background[0];

device->type    = RT_Device_Class_Graphic;
#ifdef RT_USING_DEVICE_OPS
    device->ops     = &lcd_ops;
#else
    device->init    = ra_lcd_init;
    device->control = ra_lcd_control;
#endif

/* 注册LCD设备 */
    rt_device_register(device, "lcd", RT_DEVICE_FLAG_RDWR);

// 初始化LCD控制器
    ra_lcd_init(device);
    ra_bsp_lcd_set_display_buffer(1);

return result;
}
```
控制接口实现，里面包含了更新命令、电源控制、设备信息获取等，根据实际情况来实现。
```c
static rt_err_t ra_lcd_control(rt_device_t device, int cmd, void *args)
{
    struct drv_lcd_device *lcd = (struct drv_lcd_device *)device;

switch (cmd)
    {
    case RTGRAPHIC_CTRL_RECT_UPDATE:
    {
        struct rt_device_rect_info *info = (struct rt_device_rect_info *)args;

(void)info; /* nothing, right now */
        rt_kprintf("update screen...\n");
    }
    break;

case RTGRAPHIC_CTRL_POWERON:
        rt_pin_write(LCD_BL_PIN, PIN_HIGH);
        break;

case RTGRAPHIC_CTRL_POWEROFF:
        rt_pin_write(LCD_BL_PIN, PIN_LOW);
        break;

case RTGRAPHIC_CTRL_GET_INFO:
    {
        struct rt_device_graphic_info *info = (struct rt_device_graphic_info *)args;

RT_ASSERT(info != RT_NULL);
        info->pixel_format  = lcd->lcd_info.pixel_format;
        info->bits_per_pixel = 16;
        info->width         = lcd->lcd_info.width;
        info->height        = lcd->lcd_info.height;
        info->framebuffer   = lcd->lcd_info.framebuffer;
    }
    break;

case RTGRAPHIC_CTRL_SET_MODE:
        break;
    }

return RT_EOK;
}
```
主要函数就是控制接口，剩下的就是控制器初始化等。

使用LCD设备的时候就通过往framebuffer中写数据，如果framebuffer是缓存，那么再通过framebuffer将数据写入屏幕，如果framebuffer是屏幕内存映射，那么就不需要再写数据了。

# 总结
LCD设备结构还是比较简单的，主要就是为上层提供LCD的信息，比如宽高、像素长度、帧缓存地址等。然后是实现往LCD硬件读/写数据的接口就完成了，读接口可选。剩下的主要功能就是在图形库中实现了。

# 参考
LCD设备驱动相关内容在本书第14章。