STM32MP157 Linux系统移植开发篇12：Linux内核MIPI LCD驱动移植

本文章为《STM32MP157 Linux系统移植开发篇》系列中的一篇，笔者使用的开发平台为华清远见FS-MP1A开发板（STM32MP157开发板）。stm32mp157是ARM双核，2个A7核，1个M4核，A7核上可以跑Linux操作系统，M4核上可以跑FreeRTOS、RT-Thread等实时操作系统，STM32MP157开发板所以既可以学嵌入式linux，也可以学stm32单片机。

针对FS-MP1A开发板，除了Linux系统移植篇外，还包括其他多系列教程，包括Cortex-A7开发篇、Cortex-M4开发篇、扩展板驱动移植篇、Linux应用开发篇、FreeRTOS系统移植篇、Linux驱动开发篇、硬件设计篇、人工智能机器视觉篇、Qt应用编程篇、Qt综合项目实战篇等。欢迎关注，更多stm32mp157开发教程及视频，可加技术交流Q群459754978，感谢关注。

关于FS-MP1A开发板：
手机淘宝分享码：复制本行文字打开手淘₤T4FPXn3YYJ2₤
链接：https://item.taobao.com/item.htm?id=622457259672

1.实验原理DSI(Display Serial Interface)，是有MIPI联盟定义的一组通信协议的一部分，MIPI DSI主机控制器是一个数字核心，实现MIPI DSI规范中定义的所有协议功能。它提供了系统和MIPI D_PHY中间的接口，允许用户和符合DSI的显示器进行通信。STM32MP157A系列芯片集成MIPI DSI主机控制器。
MIPI®DSI主机包括内部连接到LTDC的专用视频接口以及一个通用的APB接口，可用于向显示器传输信息。


FS-MP1A提供两组LCD显示接口，分别是RGB和MIPI接口，本节介绍如何在Linux中完成MIPI LCD的支持。


上图为MIPI LCD的接口，接口信号线分为两组，分别是由DSI_D0P、DSI_D0N、DSI_D1P、DSI_D1N、DSI_CKP、DSI_CKN、DSI_TE、DSI_RST、LCD_PWM组成的LCD接口和由I2C2_SCL、I2C2_SDA、TP_RST、TP_IRQ组成的触摸屏接口，本节介绍LCD的支持。
DSI_D0P、DSI_D0N、DSI_D1P、DSI_D1N、DSI_CKP、DSI_CKN是DSI-MIPI的信号线，DSI_TE未使用，DSI_RST是LCD屏复位信号LCD_PWM是背光控制信号。
MIPI LCD接口管脚对应关系：

原理图网络编号	对应管脚	管脚功能	管脚功能码
DSI_D0P	DSI_D0P	DSI_D0P	DSI信号线对应管脚为单一功能管脚
DSI_D0N	DSI_D0N	DSI_D0N
DSI_D1P	DSI_D1P	DSI_D1P
DSI_D1N	DSI_D1N	DSI_D1N
DSI_CKP	DSI_CKP	DSI_CKP
DSI_CKN	DSI_CKN	DSI_CKN
DSI_TE	PC6	IO
DSI_RST	PG9	IO
LCD_PWM	PA5	tiM2_CH1	AF1

• PWM设备节点
  

参考文档：
Documentation/devicetree/bindings/pwm/pwm-stm32.txt
内核中ST对STM32MP15x系列芯片的设备树资源了做了定义，可参见：
arch/arm/boot/dts/stm32mp151.dtsi
stm32mp151中timers2定义如下：
timers2: timer@40000000 {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
compatible = "st,stm32-timers";
reg = <0x40000000 0x400>;
clocks = <&rcc TIM2_K>;
clock-names = "int";
dmas = <&dmamux1 18 0x400 0x80000001>,
<&dmamux1 19 0x400 0x80000001>,
<&dmamux1 20 0x400 0x80000001>,
<&dmamux1 21 0x400 0x80000001>,
<&dmamux1 22 0x400 0x80000001>;
dma-names = "ch1", "ch2", "ch3", "ch4", "up";
status = "disabled";

pwm {
compatible = "st,stm32-pwm";
#pwm-cells = <3>;
status = "disabled";
};

timer@1 {
compatible = "st,stm32h7-timer-trigger";
reg = <1>;
status = "disabled";
};

counter {
compatible = "st,stm32-timer-counter";
status = "disabled";
};
};
上述代码只对timers5做了基本的初始化，并没有针对不同的硬件设计做适配，所以需结合硬件补全设备树节点信息。
参考文档或stm32mp15xx-dkx.dtsi对于i2c设备节点的描述，增加timers内容如下：
&timers2 {
/* spare dmas for other usage */
/delete-property/dmas;
/delete-property/dma-names;
status = "okay";
pwm2: pwm {
pinctrl-0 = <&pwm2_pins_b>;
pinctrl-1 = <&pwm2_sleep_pins_b>;
pinctrl-names = "default", "sleep";
#pwm-cells = <2>;
status = "okay";
};
timer@2 {
status = "disabled";
};
};
stm32mp15-pinctrl.dtsi对于pwm2的描述与FS-MP1A所使用管脚不一致，所以无法直接使用，需参考其增加如下内容：
pwm2_pins_b: pwm2-0 {
pins {
pinmux = ; /* TIM2_CH1 */
bias-pull-down;
drive-push-pull;
slew-rate = <0>;
};
};
pwm2_sleep_pins_b: pwm1-sleep-0 {
pins {
pinmux = ; /* TIM2_CH1 */
};
};

• 背光设备节点
  

参考文档：
Documentation/devicetree/bindings/leds/backlight/pwm-backlight.txt
Documentation/devicetree/bindings/leds/backlight/gpio-backlight.txt
FS-MP1A背光可以通过GPIO驱动也可通过PWM2的通道1驱动，可以对比参考文档或内核中其他设备树关于背光的定义。
GPIO驱动背光节点内容如下：
panel_backlight: panel-backlight {
compatible = "gpio-backlight";
gpios = <&gpiod 13 GPIO_ACTIVE_LOW>;
default-on;
status = "okay";
};
PWM驱动背光节点内容如下：
panel_backlight: panel-backlight {
compatible = "pwm-backlight";
pwms = <&pwm2 0 5000000>;
brightness-levels = <0 4 8 16 32 64 128 255>;
default-brightness-level = <6>;
status = "okay";
};

• LTDC设备节点
  

参考文档：
Documentation/devicetree/bindings/display/st,stm32-ltdc.txt
由于前面章节已经对LTDC做了讲解，并且已经增加了LTDC的设备节点，本节只需在原有基础上增加DSI对应的数据通道即可。
<dc {
status = "okay";

port {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;

ltdc_ep1_out: endpoint@1 {
reg = <1>;
remote-endpoint = <&dsi_in>;
};
};
};

• Panel设备树节点
  

参考文档
Documentation/devicetree/bindings/display/panel/panel-dsi-cm.txt
结合参考文档及内核中STM32MP157其他设备树文件，Panel设备树节点为：
panel: panel@0 {
compatible = "sitronix,st7701";
reg = <0>;
reset-gpios = <&gpiog 9 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
power-supply = <&v3v3>;
status = "okay";

port {
panel_in: endpoint {
remote-endpoint = <&dsi_out>;
};
};
};

• DSI设备树节点
  

参考文档：
Documentation/devicetree/bindings/display/mipi-dsi-bus.txt
内核中ST对STM32MP15x系列芯片的设备树资源了做了定义，可参见：
arch/arm/boot/dts/stm32mp157.dtsi
stm32mp157中dsi定义如下：
dsi: dsi@5a000000 {
compatible = "st,stm32-dsi";
reg = <0x5a000000 0x800>;
phy-dsi-supply = <®18>;
clocks = <&rcc DSI_K>, <&scmi0_clk CK_SCMI0_HSE>, <&rcc DSI_PX>;
clock-names = "pclk", "ref", "px_clk";
resets = <&rcc DSI_R>;
reset-names = "apb";
status = "disabled";
};
上述代码只对dsi做了基本的初始化，并没有针对不同的硬件设计做适配，所以需结合硬件补全设备树节点信息。补齐后内容如下：
&dsi {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
status = "okay";

ports {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;

port@0 {
reg = <0>;
dsi_in: endpoint {
remote-endpoint = <<dc_ep1_out>;
};
};

port@1 {
reg = <1>;
dsi_out: endpoint {
remote-endpoint = <&dsi_panel_in>;
};
};
};

panel_dsi: panel-dsi@0 {
compatible = "sitronix,st7701";
reg = <0>;
reset-gpios = <&gpiog 9 GPIO_ACTIVE_LOW>;
backlight = <&panel_backlight>;
power-supply = <&v3v3>;
status = "okay";

port {
dsi_panel_in: endpoint {
remote-endpoint = <&dsi_out>;
};
};
};
};
2.实验目的熟悉基于Linux操作系统下的MIPI-LCD设备驱动移植配置过程。
3.实验平台华清远见开发环境，FS-MP1A平台；
4.实验步骤

• 导入交叉编译工具链
  

linux@ubuntu:$ source /opt/st/stm32mp1/3.1-openstlinux-5.4-dunfell-mp1-20-06-24/environment-setup-cortexa7t2hf-neon-vfpv4-ostl-linux-gnueabi

• 添加MIPI-LCD驱动
  

FS-MP1A配套MIPI屏幕主控芯片是st7701，内核中并没有提供其的驱动，所以需要移植st7701的驱动
将【华清远见-FS-MP1A开发资料2-程序源码4-Linux系统移植4-移植相关文件2-Linux内核移植st7701驱动】下的panel-sitronix-st7701.c复制到内核源码下的drivers/gpu/drm/panel/目录下。
linux@ubuntu $> cp panel-sitronix-st7701.c drivers/gpu/drm/panel/

• 添加pwm2内容
  

修改stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi，在stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi文件末尾添加如下内容：
&timers2 {
/* spare dmas for other usage */
/delete-property/dmas;
/delete-property/dma-names;
status = "okay";
pwm2: pwm {
pinctrl-0 = <&pwm2_pins_b>;
pinctrl-1 = <&pwm2_sleep_pins_b>;
pinctrl-names = "default", "sleep";
#pwm-cells = <2>;
status = "okay";
};
timer@2 {
status = "disabled";
};
};

&pinctrl {
pwm2_pins_b: pwm2-0 {
pins {
pinmux = ; /* TIM2_CH1 */
bias-pull-down;
drive-push-pull;
slew-rate = <0>;
};
};
pwm2_sleep_pins_b: pwm1-sleep-0 {
pins {
pinmux = ; /* TIM2_CH1 */
};
};
};

• 添加背光内容
  

修改stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi，在根节点中添加如下内容：
panel_backlight: panel-backlight {
compatible = "pwm-backlight";
pwms = <&pwm2 0 5000000>;
brightness-levels = <0 4 8 16 32 64 128 255>;
default-brightness-level = <6>;
status = "okay";
};

• 增加设备树文件
  

由于MIPI LCD并非FS-MP1A必须配置，本节增加一个设备树文件，对应增加了屏幕的设备。
在内核的arch/arm/boot/dts目录下新建文件stm32mp157a-fsmp1a-mipi050.dts文件并添加如下内容：
#include "stm32mp157a-fsmp1a.dts"

/ {
model = "HQYJ STM32MP157 FSMP1A MIPI Discovery Board";
compatible = "st,stm32mp157a-dk1", "st,stm32mp157";
};
由于增加了新的设备树文件需修改arch/arm/boot/dts/Makefile，在文件中增加新的条目，红色字体部分为增加内容
dtb-$(CONFIG_ARCH_STM32) +=
…..
stm32mp157a-dk1.dtb
stm32mp157a-fsmp1a.dtb
stm32mp157a-fsmp1a-mipi050.dtb
stm32mp157d-dk1.dtb

• 添加ltdc内容
  

修改stm32mp157a-fsmp1a-mipi050.dts，在文件末尾添加如下内容：
<dc {
status = "okay";

port {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;

ltdc_ep1_out: endpoint@1 {
reg = <1>;
remote-endpoint = <&dsi_in>;
};
};
};

• 添加dts内容
  

修改stm32mp157a-fsmp1a-mipi050.dts，在文件末尾添加如下内容：
&dsi {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
status = "okay";

ports {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;

port@0 {
reg = <0>;
dsi_in: endpoint {
remote-endpoint = <<dc_ep1_out>;
};
};

port@1 {
reg = <1>;
dsi_out: endpoint {
remote-endpoint = <&dsi_panel_in>;
};
};
};

panel_dsi: panel-dsi@0 {
compatible = "sitronix,st7701";
reg = <0>;
reset-gpios = <&gpiog 9 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
power-supply = <&v3v3>;
status = "okay";

port {
dsi_panel_in: endpoint {
remote-endpoint = <&dsi_out>;
};
};
};
};

• 配置内核
  

配置内核支持st7701，并列出主要选项，如下：
linux@ubuntu:$ make menuconfig
Device Drivers --->
Graphics support --->
<*> Direct Rendering Manager (XFree86 4.1.0 and higher DRI support) --->
<*> DRM Support for STMicroelectronics SoC Series
<*> STMicroelectronics specific extensions for Synopsys MIPI DSI
Display Panels --->
<*> Sitronix ST7701 panel driver
Backlight & LCD device support --->
<*> Generic PWM based Backlight Driver
<*> Generic GPIO based Backlight Driver

• 增加启动项
  

在虚拟机/tftpboot /tftpboot/pxelinux.cfg/01-00-80-e1-42-60-17末尾添加
LABEL stm32mp157a-fsmp1a-mipi
KERNEL /uImage
FDT /stm32mp157a-fsmp1a-mipi050.dtb
APPEND root=/dev/mmcblk1p4 rootwait rw console=ttySTM0,115200

• 编译内核及设备树
  

linux@ubuntu:$ make -j4 uImage dtbs LOADADDR=0xC2000040

• 重启测试
  

将编译好的设备树和内核镜像拷贝到/tftpboot目录下，通过tftp引导内核，设备连接HDMI显示器，重启设备后查看/sys/class/drm会多出HMID的信息，同时显示器会有显示。

硬件平台：华清远见FS-MP1A开发板（STM32MP157）
部分开发教程下载：加QQ群459754978，群文件里有。
部分视频课程收看：华清远见研发中心的个人空间_哔哩哔哩_Bilibili
淘宝购买链接：华清远见stm32mp157 linux开发板stm32单片机arm开发嵌入式学习板
手机淘宝分享码：复制本行文字打开手淘₤T4FPXn3YYJ2₤