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[分享] 如何在MCU上快速点亮一款LCD屏(MIPI DSI篇)?

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    2020-12-18 12:56
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    发表于 2024-4-2 10:59:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
    不同的 ECC 控制器大家好,我是痞子衡,是正经搞技术的痞子。今天痞子衡给大家分享的是在i.MXRT1170上快速点亮一款全新LCD屏的方法与步骤。
    我们知道 LCD 屏的接口有很多:DPI-RGB、MIPI DSI、DBI/MCU(I8080)、LVDS、SPI 等等,接口不同,对应的软件驱动也不同。RT1170 片内外设对以上接口都能很好地支持,今天我们主要聊最近比较火的 MIPI DSI 接口。
    在恩智浦官方 SDK (v2.14) 里目前支持的 MIPI DSI 接口的 LCD 屏主要有如下四款,但客户在实际应用中选择的屏五花八门(生产 MIPI DSI 接口的 LCD 厂商非常多),如果我们拿到一款全新 LCD 屏,该如何快速点亮它呢?今天痞子衡教你方法:

    LCD 屏

    LCD 屏
    一、点屏准备工作
    磨刀不误砍柴工,在开始点屏之前我们需要准备如下材料,这在后续修改和调试 LCD 屏相关代码时非常重要。其中 LCD 屏数据手册一般需要向屏厂获取,有了屏数据手册我们就能知道其相应驱动 IC,从而下载这个驱动 IC 的数据手册。
    1. LCD 屏配套的数据手册
    2. LCD 屏内置驱动 IC 的数据手册
    3. RT1170 板卡连接 LCD 屏的原理图
    4. 恩智浦 SDK_2_14_0_MIMXRT1170-EVKB
    5. 能够访问 github
    痞子衡就以深圳柯达科电子生产的 KD050FWFIA019-C019A 屏为例,这款 MIPI DSI 屏分辨率是 480x854,其驱动 IC 是来自奕力科技的 ILI9806E。
    二、点屏标准步骤
    2.1 熟悉SDK标准例程
    恩智浦 SDK 里的 elcdif_rgb 例程是一个很好的基础工程,我们可以基于这个工程来修改代码做调试。工程里我们主要关注 elcdif_support.c/h 文件,在这个文件里,恩智浦已经把不同屏之间的差异做了抽离处理,你搜索 MIPI_PANEL_ 宏就能找到那些差异,这些差异的地方就是我们需要改动的地方。
    \SDK_2_14_0_MIMXRT1170-EVKB\boards\evkbmimxrt1170\driver_examples\elcdif\rgb\cm7\iar

    熟悉SDK标准例程

    熟悉SDK标准例程
    这个 elcdif_rgb 例程里没有看到 G1120B0MIPI 身影,因为小分辨率的圆屏不太适合这个 example,其驱动可在 RT595_SDK\boards\evkmimxrt595\vglite_examples 里找到。
    2.2 调整屏控制I/O脚(Power_en、Reset、Backlight)
    先来关注硬件上需要注意的改动,RT1170 上 MIPI DSI 这个外设(2 Lane)不同于其它外设有很多 pinmux 选项,其就一组固定的引脚(并且是专用的),所以这组引脚我们不需要做任何代码上的配置。

    调整屏控制I/O脚

    调整屏控制I/O脚
    但是 LCD 屏除了 MIPI DSI 相关信号以及电源、地之外,通常还有三个控制信号,即 Power_en(电源使能-可选)、Reset(硬复位)、Backlight(背光控制),这三个信号一般是通过普通 GPIO 来控制的。

    通过普通 GPIO

    通过普通 GPIO
    所以我们需要打开板卡原理图,找到 LCD 相关连接把这三个信号所用的 GPIO 找出来,并在代码里如下地方做相应改动:

    LCD 相关连接把这三个信号所用的 GPIO 找出来

    LCD 相关连接把这三个信号所用的 GPIO 找出来
    elcdif_rgb 例程会在共享函数 BOARD_InitLcdPanel() 里操作 BOARD_MIPI_PANEL_BL 宏所指向的 GPIO 来打开背光。此外 BOARD_MIPI_PANEL_RST 和 BOARD_MIPI_PANEL_POWER 宏所指向的 GPIO 操作已经被封装在如下函数里,这个函数被进一步封装进 display_handle_t 里供后续驱动灵活使用:
    static void PANEL_PullResetPin(bool pullUp);
    static void PANEL_PullPowerPin(bool pullUp);
    2.3 创建LCD驱动IC源文件
    现在我们需要在如下目录下,创建 ILI9806E 的驱动文件,可以先直接拷贝 hx8394 文件夹下的文件并将其改名后添加进工程,并且在 elcdif_support.c/h 里也复制添加相应代码保证编译通过(后续再参考 ILI9806E 数据手册修改代码)。
    \SDK_2_14_0_MIMXRT1170-EVKB\components\video\display

    创建LCD驱动IC源文件

    创建LCD驱动IC源文件
    2.4 调整屏上电复位延时(Power_en、Reset)
    有了 fsl_ili9806e.c/h 基本源文件后,现在我们需要根据 ILI9806E 数据手册来修改代码。首先是调整屏上电以及复位延时时间,这个延时一般既可以在 KD050FWFIA019-C019A 屏的数据手册也可以在 ILI9806E 的数据手册里找到。

    调整屏上电复位延时

    调整屏上电复位延时
    有了延时数值之后,在 ILI9806E_Init() 函数里做相应设置即可:
    status_t ILI9806E_Init(display_handle_t *handle, const display_config_t *config)
    {
        const ili9806e_resource_t *resource = (const ili9806e_resource_t *)(handle->resource);
        /* Only support 480 * 854 */
        if (config->resolution != FSL_VIDEO_RESOLUTION(480, 854))
        {
            return kStatus_InvalidArgument;
        }
        /* Power on. */
        resource->pullPowerPin(true);
        ILI9806E_DelayMs(1U);
        /* 根据屏数据手册调整复位延时时间. */
        resource->pullResetPin(true);
        ILI9806E_DelayMs(10U);
        resource->pullResetPin(false);
        ILI9806E_DelayMs(10U);
        resource->pullResetPin(true);
        ILI9806E_DelayMs(120U);
        /* 代码省略 */
    }
    2.5 调整屏显示相关参数
    现在我们需要在 elcdif_support.h 里根据 KD050FWFIA019-C019A 屏的数据手册修改如下定义包含:屏分辨率、六个行列扫描参数、四个信号极性(APP_POL_FLAGS)、数据位宽,这些都是屏本身的特性。
    #if (USE_MIPI_PANEL == MIPI_PANEL_KD050FWFIA019)
    #define APP_PANEL_HEIGHT 854
    #define APP_PANEL_WIDTH  480
    #define APP_HSW          4
    #define APP_HFP          18
    #define APP_HBP          30
    #define APP_VSW          4
    #define APP_VFP          20
    #define APP_VBP          30
    #endif
    #define APP_POL_FLAGS \
        (kELCDIF_DataEnableActiveHigh | kELCDIF_VsyncActiveLow | kELCDIF_HsyncActiveLow | kELCDIF_DriveDataOnFallingClkEdge)
    #define APP_DATA_BUS       24
    #define APP_LCDIF_DATA_BUS kELCDIF_DataBus24Bit
    关于六个行列扫描参数(HSW/HFP/HBP/VSW/VFP/VBP)稍稍科普一下,这些信号是以行列同步信号(VSYNC/HSYNC)为时间起点来做的延时,相当于在实际显示的图像宽高基础上做了外围扩大,从而提高图像有效区域显示的可靠性(实际上是等待面板做好每行数据刷新前的准备工作)。

    调整屏显示相关参数

    调整屏显示相关参数
    分辨率和行列扫描参数均设置正确了之后,别忘了根据想要的刷新率(比如 60Hz)计算得出所需的 pixel clock,在 BOARD_InitLcdifClock() 函数里做相应设置。
    void BOARD_InitLcdifClock(void)
    {
        /*
         * The pixel clock is (height + VSW + VFP + VBP) * (width + HSW + HFP + HBP) * frame rate.
         * Use PLL_528 as clock source.
         * For 60Hz frame rate, the KD050FWFIA019 pixel clock should be 29MHz.
         */
        const clock_root_config_t lcdifClockConfig = {
            .clockOff = false,
            .mux      = 4, /*!< PLL_528. */
    #if (USE_MIPI_PANEL == MIPI_PANEL_RK055AHD091) || (USE_MIPI_PANEL == MIPI_PANEL_RK055MHD091)
            .div = 9,
    #elif (USE_MIPI_PANEL == MIPI_PANEL_RK055IQH091)
            .div = 15,
    #elif (USE_MIPI_PANEL == MIPI_PANEL_KD050FWFIA019)
            // 我们需要设置 29MHz 的 pixel clock
            .div = 18,
    #endif
        };
        CLOCK_SetRootClock(kCLOCK_Root_Lcdif, &lcdifClockConfig);
        mipiDsiDpiClkFreq_Hz = CLOCK_GetRootClockFreq(kCLOCK_Root_Lcdif);
    }
    2.6 配置LCD驱动芯片
    现在到了最难也是最重要的环节了,KD050FWFIA019-C019A 面板主要是由 ILI9806E 芯片驱动的,ILI9806E 本身是个万能驱动芯片,其支持的接口很多,MIPI DSI 仅是其一,而且 2.5 节里设置的那些关于屏显示相关参数,我们都需要设置进 ILI9806E 内部寄存器里。
    打开 ILI9806E 数据手册(V097版),一共 328 页,寄存器一大堆,我们难道要看着数据手册一个个去设置吗?当然不是!这时候需要打开万能的 github,搜索跟 ili9806e 相关的代码,看看前人有没有调试好的现成代码。

    配置LCD驱动芯片

    配置LCD驱动芯片
    其实关于屏的支持,Linux 里做得比较多,痞子衡找了个 RaspberryPI 移植的分支,里面有 ili9806e 参数初始化表,注意这个表不一定完全适用 KD050FWFIA019-C019A(因为用 ILI9806E 芯片驱动的面板非常多),我们需要在这个参数表基础之上做一些调整。
    https://github.com/raspberrypi/linux/blob/rpi-6.1.y/drivers/gpu/drm/panel/panel-ilitek-ili9806e.c
    把 RaspberryPI 仓库里的参数表移植进我们的 fsl_ili9806e.c 文件里后,粗粗看了一下注释,其配置的是 480x800 的屏,极性设置相关也都和 KD050FWFIA019-C019A 有差异。
    最后我们再对照 ILI9806E 数据手册里的寄存器定义做一些参数上的微调,如下四个寄存器需要重点关注。这些微调做完之后,把代码下载进板卡运行,这时候你应该能看到屏开始正常工作了。

    ILI9806E 数据手册

    ILI9806E 数据手册
    至此,在i.MXRT1170上快速点亮一款全新LCD屏的方法与步骤痞子衡便介绍完毕了,掌声在哪里~~~

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    发表于 2024-4-3 14:11:31 来自手机 | 显示全部楼层
    问题来了,直接有个软件直接配置IO口不是更快?
    哎...今天够累的,签到来了~
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