OpenHarmony-3.HDF Display子系统（6）

• Display 子系统

1.Display驱动模型介绍

当前操作系统和 SOC 种类繁多，各厂商的显示屏器件也各有不同，随之针对器件的驱动代码也不尽相同，往往是某一款器件驱动，只适用于某单一内核系统或 SOC，如果要迁移到其他内核或者 SOC，可能会有不小的移植工作量。而且，不同驱动 IC 的驱动代码差异较大，产品更换驱动 IC，则又需要重新开发对应的器件驱动，造成重复工作。因此基于 HDF 驱动框架，编写一套较通用的 Display 器件驱动模型，尽可能降低驱动开发者的开发或移植工作量，简化器件驱动开发，提升开发效率。

Display驱动编程，通过对显示器上电、初始化显示器驱动IC（Integrated Circuit）内部寄存器等操作，使其可以正常工作。基于HDF（Hardware Driver Foundation）驱动框架构建的Display驱动模型作用如下：

• 为LCD器件驱动开发提供了基础驱动框架，提升驱动开发效率。

• 便于开发的器件驱动实现跨OS、跨芯片平台迁移。

基于HDF驱动框架的Display驱动模型如下所示：

模型各层设计说明:

• Display 驱动模型基于 HDF 驱动框架、Platform 接口及 OSAL 接口开发，可以做到不区分OS(LiteOS、Linux)和芯片平台(Hi35xx、Hi38xx、V3S等)，为 LCD 器件提供统一的驱动模型。

• 当前 HDF Display 驱动模型主要分为四层：标准架构适配层(DRM Panel Adapter Driver)、显示公共驱动层(Display Common Driver)、芯片平台适配层(SoC Adapter Driver)、器件驱动层(Display Panel Driver)。

1.1.标准架构适配层

• drivers_hdf_core\framework\model\display\driver\hdf_drm_panel.c
  

本层主要完成对接标准的显示驱动架构，如 DRM(Direct Rending Manager)或 FB(Framebuffer)，以 DRM 为例，将 panel 侧驱动接口对接到标准框架中，保证在 DRM 框架中实现对 Panel 驱动的操作接口，当前注册的接口如下：

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

1.2.显示公共驱动层

• drivers_hdf_core\framework\model\display\driver\hdf_disp.c
  

此部分属于整个驱动模型的中枢，所有的屏端接口注册、Panel 信息管理、屏幕状态控制、用户态 HDI 接口命令处理、以及通用的基础显示特性，目前都是通过这部分实现。

在本层通过结构体 DispManager 管理所有的显示信息，其成员 PanelManager 用于记录与显示屏相关的接口及参数信息。同时接收并处理 HDI 层直接对 panel 操作相关的指令（主要用于 L0-L1 等轻量级系统），如 Panel 器件信息的获取、休眠唤醒、背光设置等指令。此外，本层还负责实现一些基础显示特性的业务框架，如 ESD 检查机制，力求将显示相关的共有逻辑集中到本层实现，以简化 Panel 器件驱动的实现，避免 panel 驱动中相同功能的重复实现，便于统一管理和维护。

1.3.芯片平台适配层

借助此 SoC 适配层，实现 Display 器件驱动和 SoC 侧硬件资源的解耦，主要完成芯片平台强相关的参数配置，如 mipi 速率计算及设置、管脚复用配置，以及其他和 SoC 强相关的差异化配置及初始化等。

1.4.器件驱动层

• drivers_hdf_core\framework\model\display\driver\panel
  

器件驱动层主要实现和器件自身强相关的驱动适配接口，例如发送初始化序列、休眠唤醒流程、背光设置、ESD 检测等，同时完成 panel 信息的解析，并将 panel 向上注册到公共驱动层进行管理。

1.5.驱动加载及运行

HDF 的驱动的加载方式，框架通过解析设备描述的 hcs 配置文件，获取到各设备的配置信息，根据 moduleName 来匹配对应设备的驱动文件入口，按照配置的加载优先级，依次加载驱动。
  加载流程分为 9 步，分别说明如下：

• HDF Device Manager 解析设备描述；
• HDF 优先加载器件驱动层，构建 Panel 设备；
• 将 panel信息及操作接口注册到公共驱动层；
• HDF 其次加载芯片平台适配层，进行 SoC 相关硬件资源初始化；
• HDF再次加载公共驱动层，对共有特性进行初始化；
• HDF 最后加载标准架构适配层；
• 从公共驱动层中获取到 PanelManager,；
• 将对应panel 注册到 DRM 框架中；
• 在系统运行起来后，DRM 会调用 panel ops 进行显示屏控制。

备注：

对于LiteOS 这种轻量内核的系统，不会像 Linux 内核那样提供标准的显示框架，驱动模型也无法与其对接，因而上层图形系统可以通过 HDI 接口，来直接操控显示屏。

2.LCD接口

LCD接口通常可分为MIPI DSI接口、TTL接口和LVDS接口，常用的是MIPI DSI接口和TTL接口。

• MIPI DSI接口

  MIPI DSI接口是MIPI（Mobile Industry Processor Interface）联盟定义的显示接口，主要用于移动终端显示屏接口，接口数据传输遵循MIPI协议，MIPI DSI接口为数据接口，传输图像数据，通常情况下MIPI DSI接口的控制信息以MIPI包形式通过MIPI DSI接口发送到对端IC，不需要额外的外设接口。
  

• TTL接口

  TTL接口是并行方式传输数据的接口，有数据信号、时钟信号和控制信号（行同步、帧同步、数据有效信号等），在控制信号控制下完成数据传输。通常TTL接口的LCD，内部寄存器读写需要额外的外设接口，比如SPI接口、I2C接口等。
  

3.HDF LCD 驱动

3.1.LCD 内核配置

• Kconfig\Makefile

drivers_hdf_core\adapter\khdf\linux\model\display\Kconfig:
config DRIVERS_HDF_DISP
    bool "Enable HDF Display driver"
    default n
    depends on DRIVERS_HDF
    help
        Answer Y to choice HDF Display driver.
config DRIVERS_HDF_LCDKIT
    bool "Enable HDF Lcdkit driver"
    default n
    depends on DRIVERS_HDF_DISP
    help
        Answer Y to enable HDF Lcdkit driver.
config DRIVERS_HDF_LCD_ICN9700
    bool "Enable HDF Icn9700 driver"
    default n
    depends on DRIVERS_HDF_DISP
    help
        Answer Y to enable HDF Icn9700 driver.

drivers_hdf_core\adapter\khdf\linux\model\display\Makefile:
KHDF_DISPLAY_BASE_ROOT_DIR = ../../../../../../..
DISPLAY_ROOT_DIR = ../../../../../framework/model/display/driver

ifeq ($(CONFIG_DRIVERS_HDF_DISP), y)
obj-y += \
         $(DISPLAY_ROOT_DIR)/hdf_disp.o \
         $(DISPLAY_ROOT_DIR)/backlight/hdf_bl.o

#if (LINUX_VERSION_CODE >= KERNEL_VERSION(5, 10, 0))
ifeq ($(CONFIG_ARCH_ROCKCHIP), y)
obj-y += $(DISPLAY_ROOT_DIR)/hdf_drm_panel.o
endif
#endif

obj-$(CONFIG_DRIVERS_HDF_PLATFORM_PWM) += \
         $(DISPLAY_ROOT_DIR)/backlight/pwm_bl.o

obj-$(CONFIG_ARCH_SPRD) += \
         $(DISPLAY_ROOT_DIR)/panel/ili9881c_boe.o

obj-$(CONFIG_ARCH_HI3516DV300) += \
         $(DISPLAY_ROOT_DIR)/adapter_soc/hi35xx_disp.o

obj-$(CONFIG_DRIVERS_HDF_LCDKIT) += \
         $(DISPLAY_ROOT_DIR)/lcdkit/lite_lcdkit.o \
         $(DISPLAY_ROOT_DIR)/lcdkit/lcdkit_parse_config.o
...

ccflags-y += -lm -lc -lgcc \
            -I$(srctree)/drivers/hdf/framework/model/display/driver \
            -I$(srctree)/drivers/hdf/framework/model/display/driver/adapter_soc \
            ...
ccflags-y +=-I$(srctree)/bounds_checking_function/include

endif

3.2.LCD 设备配置

• 配置设备描述信息（vendor/hihope/rk3568/hdf_config/khdf/device_info/device_info.hcs）

驱动注册到 HDF 框架所需要的设备驱动描述信息，如驱动是否加载以及加载次序等。device_info.hcs 中的信息主要提供给 HDF 框架使用，包含了 Input 模型各层驱动注册到 HDF 框架所必需的信息，开发者无特殊场景需求无需改动。各驱动层私有配置信息通过**"deviceMatchAttr"字段与 input_config.hcs 中的"match_attr"**相关内容进行匹配。

237         display :: host {
238             hostName = "display_host";
239             device_hdf_drm_panel :: device {
240                 device0 :: deviceNode {
241                     policy = 0;
242                     priority = 197;
243                     preload = 0;
244                     moduleName = "HDF_DRMPANEL";
245                 }
246             }
                /* Display平台驱动设备描述 */
247             device_hdf_disp :: device {                 
248                 device0 :: deviceNode {
249                     policy = 2;
250                     priority = 196;
251                     permission = 0660;
252                     moduleName = "HDF_DISP";
253                     serviceName = "hdf_disp";
254                 }
255             }
             /* SOC适配层驱动设备描述 */
256       	device_hi35xx_disp :: device {
257                 device0 :: deviceNode {
258                     policy = 0;
259                     priority = 195;
260                     moduleName = "HI351XX_DISP";
261                 }
262             }
               /* LCD器件驱动设备描述 */
263             device_lcd :: device {
271                 ...
283                 device3 :: deviceNode {
284                     policy = 0;
285                     priority = 100;
286                     preload = 0;
287                     moduleName = "LCD_ILI9881_ST_5P5";
288                 }
289             }
290             device_pwm_bl :: device {
291                 device0 :: deviceNode {
292                     policy = 0;
293                     priority = 95;
294                     preload = 0;
295                     moduleName = "PWM_BL";
296                     deviceMatchAttr = "pwm_bl_dev";
297                 }
298             }
299             device_backlight :: device {
300                 device0 :: deviceNode {
301                     policy = 2;
302                     priority = 90;
303                     preload = 0;
304                     permission = 0660;
305                     moduleName = "HDF_BL";
306                     serviceName = "hdf_bl";
307                 }
308             }
309         }

• .板级配置及器件私有配置（vendor/hihope/rk3568/hdf_config/khdf/lcd/lcd_config.hcs ）

  1 root {
  2     backlightConfig {
  3         pwmBacklightConfig {
  4             match_attr = "pwm_bl_dev";
  5             pwmDevNum = 1;
  6             pwmMaxPeriod = 25000;
  7             backlightDevName = "hdf_pwm";
  8             minBrightness = 0;
  9             defBrightness = 127;
 10             maxBrightness = 255;
 11         }
 12     }
 13 }

3.3.驱动实现

• 对于LCD类型的设备，公共驱动框架已实现。

	drivers_hdf_core\framework\model\display\driver\hdf_drm_panel.c
	drivers_hdf_core\framework\model\display\driver\hdf_disp.c
	drivers_hdf_core\framework\model\display\driver\backlight\hdf_bl.c
	drivers_hdf_core\framework\model\display\driver\backlight\pwm_bl.c

• 适配 ili9881_st_5p5 需要完成器件层驱动初始化、释放资源、注册驱动至HDF框架。

  drivers_hdf_core\framework\model\display\driver\panel\ili9881_st_5p5.c

3.3.1.ssp_st7789器件驱动

1).注册到HDF框架

struct HdfDriverEntry PanelDevEntry = {
    .moduleVersion = 1,
    .moduleName = "LCD_ILI9881_ST_5P5",
    .Init = PanelEntryInit,
};

HDF_INIT(PanelDevEntry);

2).器件层驱动初始化

struct panel_ili9881_dev {
    bool power_invert;
    struct PanelData panel;  		//重要数据结构
    struct mipi_dsi_device *dsiDev;
    struct regulator *supply;
    struct gpio_desc *enable_gpio;
    struct gpio_desc *reset_gpio;
    struct gpio_desc *hpd_gpio;
    struct panel_hw_delay hw_delay;
};

struct PanelData {
    struct HdfDeviceObject *object;
    int32_t (*init)(struct PanelData *panel);
    int32_t (*on)(struct PanelData *panel);
    int32_t (*off)(struct PanelData *panel);
    int32_t (*prepare)(struct PanelData *panel);
    int32_t (*unprepare)(struct PanelData *panel);
    struct PanelInfo *info;
    enum PowerStatus powerStatus;
    struct PanelEsd *esd;
    struct BacklightDev *blDev;
    void *priv;
};

static int32_t PanelEntryInit(struct HdfDeviceObject *object)
{
    struct device_node *panelNode = NULL;
    struct panel_ili9881_dev *panel_dev = NULL;

    panel_dev = (struct panel_ili9881_dev *)OsalMemCalloc(sizeof(struct panel_ili9881_dev));

    g_panel_dev = panel_dev;
    panelNode = of_find_compatible_node(NULL, NULL, "simple-panel-dsi");

    panel_dev->dsiDev = of_find_mipi_dsi_device_by_node(panelNode);

    panel_dev->supply = devm_regulator_get(&panel_dev->dsiDev->dev, "power");

    if (PanelRequestGpio(panel_dev) != HDF_SUCCESS) {
        goto FAIL;
    }

    PanelResInit(panel_dev);
    panel_dev->panel.object = object;
    object->priv = panel_dev;

    if (RegisterPanel(&panel_dev->panel) != HDF_SUCCESS) {
    	...
    }
    return HDF_SUCCESS;
}

• 申请struct panel_ili9881_dev结构体，根据"simple-panel-dsi"查找内核设备数节点panelNode;
• 获取plane 供电regulator和gpio 引脚；
• 调用 PanelResInit进行初始化panel结构体；

    Panel 操作函数有：
    panel_dev->panel.init = PanelInit;
    panel_dev->panel.on = PanelOn;
    panel_dev->panel.off = PanelOff;
    panel_dev->panel.prepare = PanelPrepare;
    panel_dev->panel.unprepare = PanelUnprepare;

• 调用RegisterPanel 注册panel到g_panelManager。

3.3.2. HDF LCD 公共驱动层

3.3.2.1.HDF_DISP

• 结构体

drivers_hdf_core\framework\model\display\driver\hdf_disp.h
struct DispManager {
    struct PanelManager *panelManager;
    struct OsalMutex dispMutex;
    HdfWorkQueue dispWorkQueue;
    bool initialzed;
    struct DispEsd *esd;
};

struct PanelManager {
    struct PanelData *panel[PANEL_MAX];
    uint32_t panelNum;
};

• 初始化及注册驱动至HDF框架

drivers_hdf_core\framework\model\display\driver\hdf_disp.c
struct HdfDriverEntry g_dispDevEntry = {
    .moduleVersion = 1,
    .moduleName = "HDF_DISP",
    .Init = HdfDispEntryInit,
    .Bind = HdfDispBind,
};

HDF_INIT(g_dispDevEntry);

• .Init = HdfDispEntryInit,
  DispManagerInit初始化struct DispManager ，将 panelManager 注册到g_dispManager->panelManager，然后创建一个工作队列 HdfWorkQueueInit(&g_dispManager->dispWorkQueue, "dispWQ");
• .Bind = HdfDispBind,
  绑定服务HdfDispDispatch，调用DispCmdProcess通过g_dispCmdHandle进行显示命令处理。

static int HdfDispBind(struct HdfDeviceObject *dev)
{
    if (dev == NULL) {
        return HDF_FAILURE;
    }
    static struct IDeviceIoService dispService = {
        .object.objectId = 1,
        .Dispatch = HdfDispDispatch,
    };
    dev->service = &dispService;
    return HDF_SUCCESS;
}

DispCmdHandle g_dispCmdHandle[] = {
    GetPowerStatus,
    GetInfo,
    SetPowerStatus,
    SetBacklight,
    GetBacklight,
};

3.3.2.2.HDF_DRMPANEL

• 结构体

drivers_hdf_core\framework\model\display\driver\hdf_drm_panel.h
struct HdfDrmPanel {
    struct drm_panel panel;
    struct DispManager *manager;
    struct drm_display_mode mode;
    struct mipi_dsi_device *dsiDev;
    uint32_t index;
};

• 初始化及注册驱动至HDF框架

drivers_hdf_core\framework\model\display\driver\hdf_drm_panel.c
struct HdfDriverEntry g_hdfDrmPanelEntry = {
    .moduleVersion = 1,
    .moduleName = "HDF_DRMPANEL",
    .Init = HdfDrmPanelEntryInit,
};

refer to

• https://gitee.com/openharmony/docs/blob/master/zh-cn/device-dev/driver/driver-peripherals-lcd-des.md
• https://blog.csdn.net/HarmonyOS_666/article/details/140824498?spm=1001.2101.3001.6650.7\&utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2~default~BlogCommendFromBaidu~Rate-7-140824498-blog-143099522.235^v43^pc_blog_bottom_relevance_base2\&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2~default~BlogCommendFromBaidu~Rate-7-140824498-blog-143099522.235^v43^pc_blog_bottom_relevance_base2\&utm_relevant_index=8