RK628 Linux 内核驱动开发指南

基于源码分析 | Kernel 6.12 | 作者

1. 项目概述

RK628 是 Rockchip 推出的一款多功能显示桥接芯片（Bridge IC），核心功能是将 HDMI 输入信号转换为多种输出格式，广泛应用于 IPTV 机顶盒、中屏显示、视频采集等场景。

主要特性

✅ HDMI 接收（HDMI 1.4 / HDMI 2.0），支持 HDCP
✅ MIPI CSI-2 TX 输出（1~4 lane），用于视频采集
✅ MIPI DSI TX 输出，用于驱动 MIPI 屏
✅ BT1120 输出，用于连接外部视频处理器
✅ 支持 RGB / YUV422 / YUV444 多种色彩空间
✅ 内置 Scaler（缩放器），支持分辨率转换
✅ 内置 CSC（色彩空间转换），RGB ↔ YUV 互转
✅ 内置 CRU（时钟复位单元），可独立生成所需时钟
✅ MIPI D-PHY TX/RX，支持双通道 MIPI
✅ 支持 EDID 读取和 HDCP 密钥管理
✅ CEC（Consumer Electronics Control）支持
✅ I2C 控制接口，DebugFS 调试支持

芯片版本

版本	枚举值	说明
RK628D	`RK628D_VERSION`	基础版本
RK628F	`RK628F_VERSION`	增强版本，支持 HDMI 2.0

驱动模块划分

驱动在内核中编译为三个独立的可加载模块：

模块名	Kconfig 选项	编译产物	功能
video-rk628	`CONFIG_VIDEO_RK628`	`video-rk628.ko`	核心驱动（GRF/CRU/PHY/Scaler/DSI 等）
rk628-csi	`CONFIG_VIDEO_RK628_CSI`	`rk628-csi.ko`	HDMI → MIPI CSI-2 桥接（V4L2 subdev）
rk628-bt1120	`CONFIG_VIDEO_RK628_BT1120`	`rk628-bt1120.ko`	HDMI → BT1120 桥接（V4L2 subdev）

2. 目录结构

复制代码

drivers/media/i2c/rk628/
├── Makefile                  # 模块编译定义（3 个 ko 目标）
├── Kconfig                   # 内核配置选项
├── rk628.c                   # 核心驱动：I2C 注册、regmap、debugfs、scaler
├── rk628.h                   # 核心头文件：寄存器定义、结构体、API 声明
├── rk628_hdmirx.c            # HDMI RX 子模块：HDMI 接收、EDID、HDCP、音频
├── rk628_hdmirx.h            # HDMI RX 寄存器定义和数据结构
├── rk628_csi_v4l2.c          # CSI V4L2 子设备：HDMI→MIPI CSI-2 桥接
├── rk628_csi.h               # CSI TX 寄存器定义
├── rk628_bt1120_v4l2.c       # BT1120 V4L2 子设备：HDMI→BT1120 桥接
├── rk628_dsi.c               # MIPI DSI TX 控制器
├── rk628_dsi.h               # DSI 寄存器定义
├── rk628_mipi_dphy.c         # MIPI D-PHY 配置（HS 频率范围初始化）
├── rk628_mipi_dphy.h         # D-PHY 测试接口定义
├── rk628_cru.c               # CRU（时钟复位单元）驱动
├── rk628_cru.h               # CRU 寄存器定义（PLL/Gate/SoftRST）
├── rk628_combrxphy.c         # Combo PHY RX 驱动（接收端物理层）
├── rk628_combrxphy.h         # Combo PHY RX 寄存器定义
├── rk628_combtxphy.c         # Combo PHY TX 驱动（发送端物理层）
├── rk628_combtxphy.h         # Combo PHY TX 寄存器定义
├── rk628_post_process.c      # 后处理：CSC 色彩转换、测试图案
└── rk628_post_process.h      # 后处理接口声明

3. 架构设计

整体数据流

复制代码

┌──────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                       RK628 芯片                              │
│                                                              │
│  ┌─────────┐    ┌──────────────┐    ┌──────────────────┐    │
│  │ HDMI RX │───▶│   GRF +      │───▶│  后处理模块       │    │
│  │ (输入)   │    │   Scaler +   │    │ (CSC / 缩放)     │    │
│  └─────────┘    │   CSC        │    └───────┬──────────┘    │
│       │         │              │            │               │
│  ┌────┴───┐     │  ┌────────┐  │    ┌───────┴──────────┐   │
│  │ComboRX │     │  │  CRU   │  │    │  输出路径选择     │   │
│  │PHY     │     │  │ (时钟)  │  │    └──┬────┬────┬────┘   │
│  └────────┘     │  └────────┘  │       │    │    │        │
│                 └──────────────┘   ┌────┴┐ ┌┴───┐ ┌┴────┐ │
│                                    │ CSI │ │DSI │ │BT   │ │
│                                    │ TX  │ │ TX │ │1120 │ │
│                                    └──┬──┘ └─┬──┘ └──┬──┘ │
│                                       │      │      │    │
│  ┌─────────────┐              ┌───────┘      │      │    │
│  │ MIPI D-PHY  │              ┌──────────────┘      │    │
│  │ TX + RX     │              │  ComboTX PHY        │    │
│  └─────────────┘              └─────────────────────┘    │
│                                                      └──┘
└──────────────────────────────────────────────────────────────┘

I2C 寄存器分区

RK628 通过 I2C 总线控制，内部寄存器空间按功能分区，驱动使用 regmap 框架统一管理：

分区 ID	名称	基地址	说明
`RK628_DEV_GRF`	grf	`0x0000xxxx`	通用寄存器文件（系统控制、Scaler、LVDS、中断等）
`RK628_DEV_COMBRXPHY`	combrxphy	`0x0006xxxx`	Combo PHY 接收端
`RK628_DEV_HDMIRX`	hdmirx	`0x0003xxxx`	HDMI 接收控制器
`RK628_DEV_CSI`	csi	`0x0004xxxx`	MIPI CSI TX 控制器
`RK628_DEV_CSI1`	csi1	`0x0004xxxx`	第二路 MIPI CSI TX
`RK628_DEV_DSI0`	dsi0	`0x0005xxxx`	MIPI DSI TX 控制器 0
`RK628_DEV_DSI1`	dsi1	`0x0006xxxx`	MIPI DSI TX 控制器 1
`RK628_DEV_COMBTXPHY`	combtxphy	---	Combo PHY 发送端
`RK628_DEV_ADAPTER`	adapter	`0x000axxxx`	EDID / HDCP Key 存储
`RK628_DEV_CRU`	cru	---	时钟复位单元

寄存器访问通过寄存器高字节自动路由到对应分区，无需手动切换 bank。

4. 核心模块详解

4.1 核心框架（rk628.c / rk628.h）

入口函数 ：rk628_i2c_register(struct i2c_client *client)

负责：

通过 devm_regmap_init_i2c() 为所有寄存器分区初始化 regmap 实例
初始化 rst_lock 互斥锁（保护 HDMI RX 寄存器访问）
创建 DebugFS 调试节点

关键 API：

c 复制代码

// I2C 寄存器读写（根据寄存器地址高字节自动路由分区）
int rk628_media_i2c_write(struct rk628 *rk628, u32 reg, u32 val);
int rk628_media_i2c_read(struct rk628 *rk628, u32 reg, u32 *val);
int rk628_media_i2c_update_bits(struct rk628 *rk628, u32 reg, u32 mask, u32 val);

// 便捷封装（内联函数）
static inline int rk628_i2c_write(struct rk628 *rk628, u32 reg, u32 val);
static inline int rk628_i2c_read(struct rk628 *rk628, u32 reg, u32 *val);

核心数据结构：

c 复制代码

struct rk628 {
    struct device *dev;
    struct i2c_client *client;
    struct regmap *regmap[RK628_DEV_MAX];  // 各分区 regmap 实例
    u8 version;           // RK628D / RK628F
    u8 color_format;      // 色彩格式
    u8 color_range;       // 色彩范围（full/limited）
    u8 color_space;       // 色彩空间
    int dvi_mode;         // DVI/HDMI 模式
    int vic;              // Video Identification Code
    int tx_mode;          // 发送模式（CSI/DSI/BT1120）
    bool dual_mipi;       // 双通道 MIPI
    bool hdr_support;     // HDR 支持
    struct dentry *debug_dir;
    // ... 更多字段
};

4.2 HDMI RX 子模块（rk628_hdmirx.c / rk628_hdmirx.h）

功能：接收 HDMI 信号，解析音视频数据。

子功能	说明
TMDS 解码	解析 HDMI/DVI 的 TMDS 编码信号
EDID 管理	读取/写入 EDID 数据（`EDID_BASE = 0x000a0000`）
HDCP	支持 HDCP 密钥存储和认证（`HDCP_KEY_BASE = 0x000a8000`）
音频提取	支持 I2S 音频输出，含 FIFO 管理和采样率检测
CEC	消费电子控制协议
热插拔检测	HPD（Hot Plug Detect）GPIO 和中断处理
HDMI 2.0	支持 SCDC（Status and Control Data Channel）

色彩格式枚举：

c 复制代码

enum hdmirx_pix_fmt {
    HDMIRX_RGB888 = 0,
    HDMIRX_YUV422 = 1,
    HDMIRX_YUV444 = 2,
    HDMIRX_YUV420 = 3,
};

4.3 MIPI CSI-2 输出（rk628_csi_v4l2.c / rk628_csi.h）

功能：将 HDMI 接收的视频数据打包为 MIPI CSI-2 协议输出。

实现为 V4L2 subdev，向上对接 CIF（Camera Interface）控制器。

关键配置：

寄存器	说明
`CSITX_CSITX_EN`	CSI TX 使能，配置 lane 数、DPHY 使能
`CSITX_VOP_PATH_CTRL`	像素格式、数据类型、WC 用户自定义
`CSITX_VOP_FILTER_CTRL`	VOP 滤波器控制
`CSITX_SYS_CTRL2`	VSYNC 使能、帧使能、非连续模式

支持的像素格式：RGB888、YUV422（多种排列）、RAW 等。

4.4 MIPI DSI 输出（rk628_dsi.c / rk628_dsi.h）

功能：通过 MIPI DSI 协议驱动 MIPI 屏幕，支持两路独立 DSI 控制器（DSI0/DSI1）。

配置项	说明
`DSI_DPI_COLOR_CODING`	输入色彩编码（16/18/24 bit）
`DSI_VID_MODE_CFG`	视频模式配置（同步脉冲/事件/突发模式）
`DSI_VID_PKT_SIZE`	视频包大小
`DSI_CLKMGR_CFG`	时钟分频配置

支持 命令模式 和 视频模式 两种 DSI 工作模式。

4.5 BT1120 输出（rk628_bt1120_v4l2.c）

功能：将 HDMI 视频以 BT1120 并行数字接口格式输出，同样实现为 V4L2 subdev。

适用于连接外部视频处理器或 FPGA。

4.6 后处理模块（rk628_post_process.c / rk628_post_process.h）

功能：

CSC（Color Space Conversion）：RGB ↔ YUV 色彩空间转换

c 复制代码

void rk628_post_process_csc_en(struct rk628 *rk628,
                                bool input_full_range, bool output_full_range);
void rk628_post_process_csc_dis(struct rk628 *rk628);
u8 rk628_csc_color_space_convert(u8 in_color_space, u8 format);

Scaler（缩放） ：在 rk628.c 中实现，支持水平/垂直缩放
- 缩放因子精度 14-bit
- 支持缩放因子 ≤ 2 和 > 2 两种算法
- 自动计算帧起始位置以匹配源端时序
测试图案：通过 DebugFS 控制输出彩色条纹等测试图案

4.7 CRU 时钟模块（rk628_cru.c / rk628_cru.h）

功能：管理 RK628 内部 PLL 和时钟分频。

时钟	说明
CPLL	通用 PLL
GPLL	通用 PLL
APLL	音频 PLL

通过 CRU_CLKSEL_CON、CRU_GATE_CON、CRU_SOFTRST_CON 寄存器组控制。

4.8 MIPI D-PHY（rk628_mipi_dphy.c / rk628_mipi_dphy.h）

功能：配置 MIPI D-PHY 的 HS 频率范围参数。

c 复制代码

// 核心接口
void rk628_mipi_dphy_init_hsfreqrange(struct rk628 *rk628, int lane_mbps, uint8_t mipi_id);
int rk628_mipi_dphy_reset_assert(struct rk628 *rk628);
int rk628_mipi_dphy_reset_deassert(struct rk628 *rk628);

// D-PHY 测试接口（Test Code 读写）
u8 rk628_testif_write(struct rk628 *rk628, u8 test_code, u8 test_data, uint8_t mipi_id);
u8 rk628_testif_read(struct rk628 *rk628, u8 test_code, uint8_t mipi_id);

5. 构建与编译

内核配置

在 Kernel 6.12 的 make menuconfig 中：

复制代码

Device Drivers  --->
    Multimedia support  --->
        Media ancillary drivers  --->
            I2C Encoders, decoders, sensors and other helper chips  --->
                <M> Rockchip RK628_CSI decoder
                <M> Rockchip RK628_BT1120 decoder

或直接修改 .config：

bash 复制代码

CONFIG_VIDEO_RK628=m
CONFIG_VIDEO_RK628_CSI=m
CONFIG_VIDEO_RK628_BT1120=m

编译

bash 复制代码

# 编译为模块
make M=drivers/media/i2c/rk628

# 或完整内核编译
make -j$(nproc)

编译依赖：

复制代码

CONFIG_I2C=y
CONFIG_REGMAP=y
CONFIG_VIDEO_DEV=y
CONFIG_VIDEO_V4L2_SUBDEV_API=y
CONFIG_CEC_CORE=y
CONFIG_HDMI=y

加载模块

bash 复制代码

# 先加载核心模块
insmod video-rk628.ko

# 再加载具体输出模块（按需）
insmod rk628-csi.ko         # HDMI → MIPI CSI-2
insmod rk628-bt1120.ko      # HDMI → BT1120

6. DTS 配置

RK628 作为 I2C 设备挂载，典型 DTS 节点：

dts 复制代码

&i2c1 {
    status = "okay";

    rk628: rk628@50 {
        compatible = "rockchip,rk628";
        reg = <0x50>;
        reset-gpios = <&gpio0 RK_PB2 GPIO_ACTIVE_LOW>;
        hdmirx-det-gpios = <&gpio0 RK_PA0 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
        pinctrl-names = "default";
        pinctrl-0 = <&rk628_pins>;

        /* 端口定义 */
        ports {
            #address-cells = <1>;
            #size-cells = <0>;

            /* HDMI RX 输入端口（可选，连接 HDMI 连接器） */
            port@0 {
                reg = <0>;
                rk628_hdmirx_in: endpoint {
                    remote-endpoint = <&hdmi_con_in>;
                };
            };

            /* CSI TX 输出端口 → CIF/ISP */
            port@1 {
                reg = <1>;
                rk628_csi_out: endpoint {
                    remote-endpoint = <&cif_in>;
                    data-lanes = <1 2 3 4>;
                    clock-lanes = <0>;
                };
            };
        };
    };
};

GRF 系统控制寄存器配置（通常在 SoC GRF 中配置）：

c 复制代码

// 输入模式选择
SW_INPUT_MODE(HDMI / BT1120 / RGB / YUV)

// 输出模式选择
SW_OUTPUT_MODE(GVI / LVDS / HDMI / CSI / DSI / BT1120 / RGB / YUV)

7. 调试指南

DebugFS 接口

驱动注册了丰富的 DebugFS 节点，路径为 /sys/kernel/debug/rk628/<device>/：

复制代码

/sys/kernel/debug/rk628/<device>/
├── debug                    # 调试开关（写入 1 开启详细日志）
└── registers/               # 寄存器读写节点
    ├── grf                  # GRF 寄存器
    ├── cru                  # CRU 寄存器
    ├── combrxphy            # Combo RX PHY 寄存器
    ├── combtxphy            # Combo TX PHY 寄存器
    ├── hdmirx               # HDMI RX 寄存器
    ├── dsi0                 # DSI0 寄存器
    ├── dsi1                 # DSI1 寄存器
    └── csi                  # CSI 寄存器

读取寄存器：

bash 复制代码

cat /sys/kernel/debug/rk628/<device>/registers/grf

写入寄存器：

bash 复制代码

echo "0x0010 0x00000005" > /sys/kernel/debug/rk628/<device>/registers/grf
# 格式: addr(十六进制) val(十六进制)

开启调试日志：

bash 复制代码

echo 1 > /sys/kernel/debug/rk628/<device>/debug
# 查看内核日志
cat /proc/kmsg | grep rk628

内核模块参数

bash 复制代码

# CSI 模块调试级别（0-3）
insmod rk628-csi.ko debug=3

# BT1120 模块调试级别
insmod rk628-bt1120.ko debug=3

常用调试方法

方法	命令/说明
查看模块加载	`lsmod
查看 I2C 设备	`i2cdetect -y <bus>`
查看 V4L2 设备	`v4l2-ctl --list-devices`
查看支持的时序	`v4l2-ctl -d /dev/video0 --list-dv-timings`
寄存器 dump	DebugFS registers/ 节点
测试图案输出	`echo 1 > /sys/kernel/debug/rk628/<dev>/pattern`

8. 常见问题 FAQ

Q: insmod video-rk628.ko 后无反应？

A: 检查 DTS 中 I2C 地址是否匹配（默认 0x50），使用 i2cdetect 确认设备在总线上可见。

Q: HDMI 接入后无画面输出？

A: 1) 检查 HPD GPIO 是否正确配置；2) 检查 GRF 的 SW_INPUT_MODE 和 SW_OUTPUT_MODE 是否匹配；3) 开启 debug 日志查看 HDMI RX 状态。

Q: CSI 输出花屏或色彩异常？

A: 1) 确认 CSI lane 数配置正确；2) 检查 CSITX_VOP_PATH_CTRL 的像素格式是否与实际色彩格式一致；3) 检查 CSC 是否正确启用。

Q: 缩放后画面撕裂？

A: Scaler 的帧起始计算依赖精确的源端/目标端 pixelclock，确认两端 videomode 参数配置正确。查看 dsp_frame_vst 和 dsp_frame_hst 的调试日志。

Q: 如何确认芯片版本？

A: 驱动启动时调用 rk628_version_parse() 读取 GRF_SOC_VERSION 寄存器，版本信息会打印在内核日志中。

Q: 双通道 MIPI 如何配置？

A: 设置 dual_mipi = true，并确保 DSI0 和 DSI1 均已配置，GRF 中启用 GRF_DPHY_CH1_EN。

9. 版本与作者

项目	信息
芯片	Rockchip RK628
内核版本	Linux 6.12
许可证	GPL-2.0