給linux移植fbtft驅動st7735s小屏幕（f1c100s）

来源:https://www.cnblogs.com/maomaotou-thu/archive/2023/09/01/17671371.html
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**內核版本5.4** 在使用spi匯流排接上了一個小網卡，實現了我們開發板對網路的訪問之後，我還想接一個小的[spi屏幕 1.44寸款](https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.731e2e8dAkrB01&id=571409957622&_ ...


內核版本5.4
在使用spi匯流排接上了一個小網卡，實現了我們開發板對網路的訪問之後，我還想接一個小的spi屏幕 1.44寸款，來畫一隻小企鵝，順便顯示一些系統的調試信息。但是由於我這個開發板向外暴露出來的spi介面就兩個，而且有一個已經因為串口的設置而不能使用。所以我們只能讓這個小屏幕和enc28j60共用一個spi外設。

內核配置

直接make menuconfig，進入Device Drivers，打開SPI，打開ST7735R的驅動。保存，再make -j16.

接線與修改設備樹

我打算讓enc28j60使用spi自己的cs作為片選線，然後另外找一個GPIO作為spi屏幕的片選。
那這樣的話又得改設備樹。我們這個spi屏幕的驅動器晶元是"st7735s"。但是linux有st7735r，這倆
是相容的，可以直接用。

/ {
	model = "Lichee Pi Nano";
	compatible = "licheepi,licheepi-nano", "allwinner,suniv-f1c100s";

	aliases {
		serial1 = &uart1;
	};

	chosen {
		stdout-path = "serial1:115200n8";
		/delete-node/ framebuffer@0;
	};
	
	reg_vcc3v3: vcc3v3 {
			compatible = "regulator-fixed";
			regulator-name = "vcc3v3";
			regulator-min-microvolt = <3300000>;
			regulator-max-microvolt = <3300000>;
	};

	backlight: backlight {
		compatible = "gpio-backlight";
		gpios = <&pio 4 4 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
		default-on;
	};
};

&spi1{
	status = "okay";
	pinctrl-names = "default";
	pinctrl-0 = <&spi1_pins>;
	cs-gpios = <0>,<&pio 4 5 GPIO_ACTIVE_LOW>;
	enc28j60: ethernet@0 {
		compatible = "microchip,enc28j60";
		pinctrl-names = "default";
		pinctrl-0 = <&enc28j60_pins>;
		reg = <0x0>;
		interrupt-parent = <&pio>;
		interrupts = <4 11 IRQ_TYPE_EDGE_FALLING>;
		spi-max-frequency = <12000000>;
	};
	display@1{
		compatible = "okaya,rh128128t", "sitronix,st7735r";
		reg = <0x1>;
		status = "okay";
		spi-max-frequency = <48000000>;
		spi-cpol;
		spi-cpha;
		bgr;
		rotate = <90>;
		fps = <30>;
		buswidth = <8>;
		dc-gpios = <&pio 4 2 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
		reset-gpios = <&pio 4 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
		backlight = <&backlight>;
	};
};

我們在spi節點下增加了一個display設備，進入linux主線的設備的DTC綁定信息都是在內核源碼中可以找得到的。例如我們要找"sitronix,st7735r"的設備樹綁定信息，我們直接打開內核根目錄，一搜，就可以在Documentation/devicetree/bindings/display/sitronix,st7735r.yaml找到我們要的信息。

這個yaml給的是最新的drm驅動匹配方式，不過我們目前還是使用比較簡單，資料比較多的framebuffer TFT驅動比較好。下一次可以嘗試用這個drm驅動。

我們這個spi屏幕由於和enc28j60共用一個spi，所以我們需要指定其片選。我們可以在spi節點下直接設置cs-gpios = <0>,<&pio 4 5 GPIO_ACTIVE_LOW>。這是什麼意思呢？第一個<0>代表了對於第一個spi設備，我們使用spi預設的片選引腳。第二個<&pio 4 5 GPIO_ACTIVE_LOW>，代表的是我們指定第二個spi設備的片選引腳為PE5，並且低電平有效。GPIO_ACTIVE_LOW的意思是低電平有效，這樣做可以在內核中配置不同設備的正負邏輯。

引腳正負邏輯與代碼分析

fbtft設備在申請GPIO時，其實用的是gpio子系統的api。這些api用來用去最後是調用了

struct gpio_desc *of_find_gpio(struct device_node *np, const char *con_id,
			       unsigned int idx, unsigned long *flags)

它調用了

desc = of_get_named_gpiod_flags(np, prop_name, idx, &of_flags);
*flags = of_convert_gpio_flags(of_flags);

來獲取設備樹下gpio屬性的flag。在設置gpio的輸出值時，即調用gpiod_set_value時，會調用

static void gpiod_set_value_nocheck(struct gpio_desc *desc, int value)
{
	if (test_bit(FLAG_ACTIVE_LOW, &desc->flags))
		value = !value;
	if (test_bit(FLAG_OPEN_DRAIN, &desc->flags))
		gpio_set_open_drain_value_commit(desc, value);
	else if (test_bit(FLAG_OPEN_SOURCE, &desc->flags))
		gpio_set_open_source_value_commit(desc, value);
	else
		gpiod_set_raw_value_commit(desc, value);
}

所以我們在設備樹中配置引腳的正負邏輯，會在這裡被處理。如果是正邏輯，直接輸出，如果是負邏輯，則需要取反。

配置引腳正負邏輯

為了知道我們到底應該在哪些引腳配置我們的正負邏輯，我們應該直接看源代碼，因為壓根就沒有文檔說這些。

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);
	usleep_range(20, 40);
	gpiod_set_value_cansleep(par->gpio.reset, 0);
	msleep(120);

	gpiod_set_value_cansleep(par->gpio.cs, 1);  /* Activate chip */
}

RESET引腳在低電平的時候將會導致屏幕複位，Chip-Select在低電平時將會使能設備。所以這兩個引腳都是負邏輯。我們應當在他們設備樹的GPIO後邊加一個GPIO_ACTIVE_LOW。

上電測試

我上電後，屏幕一直白屏，調試了很久，代碼改來改去，TF卡不知道插拔了多少次，也找不到原因。

最後插上邏輯分析儀，邏輯分析儀真的是電子工程師的眼睛，以前屏幕從來就沒調通過，這次插了邏輯分析儀，能夠分析邏輯後，調試就變得很容易了。一直看波形，發現RESET引腳一直被拉低。才發現原來linux的gpio子系統有這麼一套正負邏輯的區別。

配置好之後，屏幕時好時壞。有多時好時壞呢，一插上邏輯分析儀，屏幕就成功初始化。一拔掉邏輯分析儀，這個屏幕又白屏了。最後一聯想，就想到邏輯分析儀不是自帶上拉嗎？是不是因為我的RESET，CS，MOSI，CLK這些引腳都沒有上拉？找了兩個上拉電阻，一試，屏幕跑起來了！小企鵝出現了！

背光碟機動的修改

其實我一開始把PE4的一個引腳設置為背光引腳（這樣做似乎不太對，應該用mosfet或者三極體來驅動這個tft，因為電流大了會把f1c100s的引腳給燒了）。但是這個屏幕不知道為什麼，就是不亮，亮都不亮一下。於是我就把這根線拔了，直接把TFT的LED引腳連了3V3。但是我覺得這樣不夠優雅，一定要讓linux自己能夠設置這個背光。

backlight: backlight {
    compatible = "gpio-backlight";
    gpios = <&pio 4 4 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
    default-on;
};

這個backlight會註冊一個class，位置在/sys/class/backlight/backlight，這個目錄下有一個文件叫brightness，即亮度，可以通過echo 1 > brightness，打開我們的背光。

這裡我們把gpio配置為正邏輯，這樣1就對應著打開背光，符合人類的操作邏輯。

但是為什麼，這個背光不工作呢？設置成1或者0，在調試後，發現

static int gpio_backlight_update_status(struct backlight_device *bl)
{
	struct gpio_backlight *gbl = bl_get_data(bl);
	int brightness = bl->props.brightness;

	if (bl->props.power != FB_BLANK_UNBLANK ||
	    bl->props.fb_blank != FB_BLANK_UNBLANK ||
	    bl->props.state & (BL_CORE_SUSPENDED | BL_CORE_FBBLANK))
		brightness = 0;

	gpiod_set_value_cansleep(gbl->gpiod, brightness);

	return 0;
}

是它判斷這些power fb_blakn state的時候，直接把brightness設置成0了。我們直接去掉這幾行代碼。但是它調用gpiod_set_value_cansleep(gbl->gpiod, brightness);，我們的gpio也沒有輸出。

最後看了幾遍代碼，發現原來是它沒有配置好gpio為輸出。

static int gpio_backlight_probe_dt(struct platform_device *pdev,
				   struct gpio_backlight *gbl)
{
	struct device *dev = &pdev->dev;
	int ret;

	gbl->def_value = device_property_read_bool(dev, "default-on");

	gbl->gpiod = devm_gpiod_get(dev, NULL, GPIOD_ASIS);
	if (IS_ERR(gbl->gpiod)) {
		ret = PTR_ERR(gbl->gpiod);

		if (ret != -EPROBE_DEFER) {
			dev_err(dev,
				"Error: The gpios parameter is missing or invalid.\n");
		}
		return ret;
	}

	return 0;
}

問題就在gbl->gpiod = devm_gpiod_get(dev, NULL, GPIOD_ASIS);的這個GPIOD_ASIS。

/**
 * enum gpiod_flags - Optional flags that can be passed to one of gpiod_* to
 *                    configure direction and output value. These values
 *                    cannot be OR'd.
 *
 * @GPIOD_ASIS:			Don't change anything
 * @GPIOD_IN:			Set lines to input mode
 * @GPIOD_OUT_LOW:		Set lines to output and drive them low
 * @GPIOD_OUT_HIGH:		Set lines to output and drive them high
 * @GPIOD_OUT_LOW_OPEN_DRAIN:	Set lines to open-drain output and drive them low
 * @GPIOD_OUT_HIGH_OPEN_DRAIN:	Set lines to open-drain output and drive them high
 */
enum gpiod_flags {
	GPIOD_ASIS	= 0,
	GPIOD_IN	= GPIOD_FLAGS_BIT_DIR_SET,
	GPIOD_OUT_LOW	= GPIOD_FLAGS_BIT_DIR_SET | GPIOD_FLAGS_BIT_DIR_OUT,
	GPIOD_OUT_HIGH	= GPIOD_FLAGS_BIT_DIR_SET | GPIOD_FLAGS_BIT_DIR_OUT |
			  GPIOD_FLAGS_BIT_DIR_VAL,
	GPIOD_OUT_LOW_OPEN_DRAIN = GPIOD_OUT_LOW | GPIOD_FLAGS_BIT_OPEN_DRAIN,
	GPIOD_OUT_HIGH_OPEN_DRAIN = GPIOD_OUT_HIGH | GPIOD_FLAGS_BIT_OPEN_DRAIN,
};

我們改成GPIOD_OUT_LOW，即成功解決問題。當然，最新的驅動已經修複了這些問題。


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