小白自制Linux开发板 六. SPI TFT屏幕修改与移植
本文章参考：
https://www.bilibili.com/read/cv9947785?spm_id_from=333.999.0.0
本篇通过SPI接口，使用ST7789V TFT焊接屏(13pin)为我们的小开发板进行显示加持，废话不多说了，直接开搞。
1. 硬件设置
我们在第四篇中使用了F1C200s的SPI0通信接口连接了ESP8266作为无线网卡使用，这一篇我们将使用SPI1作为我们的显示接口
在F1C200s，我们用到了SPI1中的CLK、MOSI、CS三个接口，因为不需要从屏幕返回数据，所以不需要接MISO，另外我们配置PE4作为重置、PE5为DC，如上图。
需要注意的是，在有些原理图中SPI中的CS是直接接地的，这种处理方式并不好，而且还要看硬件是否支持，墨云就在这里踩过坑。
对于屏幕端，接线相对简单，SDA(MOSI)、SCL(CS) ,除了要接线，还需要拉高；VCC为供电，并且需要接一个4.7uf或是10uf的滤波电容；
LEDA(12pin)引脚是控制显示屏灯光的的引脚，如果有必要可以接到一个控制IO上面，这样就可以自定义控制显示屏亮灭了，这里为了图省事，就直接接了3.3v，也就是上电直接亮屏，如下图所示。
2. 软件编写
在Linux内核中是带了ST7789V驱动的，但是因为Linux内核一直在不断升级改进，比如一些申请接口的方式在不断的变化，而对应的驱动代码却没有同步更新，所以造成了很多驱动不兼容问题，所以我们还需要修改ST7789V的驱动才能让屏幕工作起来。
在Linux内核目录drivers/staging/fbtft中可以看到有st7789v的驱动代码，
2.1 修改初始化参数
现在打开fb_st7789v.c文件，然后找到屏幕初始化函数，修改如下：
1 static int init_display(struct fbtft_par *par) 2 { 3 par->fbtftops.reset(par); 4 mdelay(50); 5 write_reg(par,0x11);//Sleep exit 6 mdelay(12); 7 write_reg(par,0x11); 8 mdelay(10); 9 write_reg(par,0x3A,0x05); //65k mode 10 write_reg(par,0xc5,0x1a); 11 write_reg(par,0x36,0x70); // 屏幕显示方向设置 12 //-------------ST7789V Frame rate setting-----------// 13 write_reg(par,0xb2,0x05,0x05,0x00,0x33,0x33); 14 write_reg(par,0xb7,0x35); 15 //--------------ST7789V Power setting---------------// 16 write_reg(par,0xbb,0x3f); 17 write_reg(par,0xc0,0x2c); 18 write_reg(par,0xc2,0x01); 19 write_reg(par,0xc3,0x0f); 20 write_reg(par,0xc4,0x20); 21 write_reg(par,0xc6,0x11); 22 write_reg(par,0xd0,0xa4,0xa1); 23 write_reg(par,0xe8,0x03); 24 write_reg(par,0xe9,0x09,0x09,0x08); 25 write_reg(par,0xe0,0xd0,0x05,0x09,0x09,0x08,0x14,0x28,0x33,0x3f,0x07,0x13,0x14,0x28,0x30); 26 write_reg(par,0xe1,0xd0,0x05,0x09,0x09,0x08,0x03,0x24,0x32,0x32,0x3b,0x14,0x13,0x28,0x2f); 27 write_reg(par,0x21); 28 write_reg(par,0x11); 29 mdelay(120); //Delay 120ms 30 write_reg(par,0x29); 31 mdelay(200); 32 return 0; 33 }
2.2 修改分辨率
接下来要修改屏幕分辨率，这里我使用的是1.14寸135*240的液晶屏，找到fbtft_display display结构体，然后修改width和height，
2.3 修改显示核心代码
然后修改fbtft-core.c文件，
先添加两个头文件：
#include "linux/gpio.h" #include "linux/of_gpio.h"
添加头文件的目的是后面需要用到申请gpio函数。
然后找到fbtft_request_one_gpio和fbtft_request_gpios函数，并且修改：
修改fbtft_request_one_gpio，修改gpio申请函数
1 static int fbtft_request_one_gpio(struct fbtft_par *par, 2 const char *name, int index, 3 struct gpio_desc **gpiop) 4 { 5 struct device *dev = par->info->device; 6 struct device_node *node = dev->of_node; 7 int gpio, flags, ret = 0; 8 enum of_gpio_flags of_flags; 9 if (of_find_property(node, name, NULL)) { 10 gpio = of_get_named_gpio_flags(node, name, index, &of_flags); 11 if (gpio == -ENOENT) 12 return 0; 13 if (gpio == -EPROBE_DEFER) 14 return gpio; 15 if (gpio < 0) { 16 dev_err(dev, 17 "failed to get '%s' from DT\n", name); 18 return gpio; 19 } 20 //active low translates to initially low 21 flags = (of_flags & OF_GPIO_ACTIVE_LOW) ? GPIOF_OUT_INIT_LOW : 22 GPIOF_OUT_INIT_HIGH; 23 ret = devm_gpio_request_one(dev, gpio, flags, 24 dev->driver->name); 25 if (ret) { 26 dev_err(dev, 27 "gpio_request_one('%s'=%d) failed with %d\n", 28 name, gpio, ret); 29 return ret; 30 } 31 32 *gpiop = gpio_to_desc(gpio); 33 fbtft_par_dbg(DEBUG_REQUEST_GPIOS, par, "%s: '%s' = GPIO%d\n", 34 __func__, name, gpio); 35 } 36 37 return ret; 38 }
修改fbtft_request_gpios，修改设备树匹配字符串
static int fbtft_request_gpios(struct fbtft_par *par) { int i; int ret; ret = fbtft_request_one_gpio(par, "reset-gpios", 0, &par->gpio.reset); if (ret) return ret; ret = fbtft_request_one_gpio(par, "dc-gpios", 0, &par->gpio.dc); if (ret) return ret; ret = fbtft_request_one_gpio(par, "rd-gpios", 0, &par->gpio.rd); if (ret) return ret; ret = fbtft_request_one_gpio(par, "wr-gpios", 0, &par->gpio.wr); if (ret) return ret; ret = fbtft_request_one_gpio(par, "cs-gpios", 0, &par->gpio.cs); if (ret) return ret; ret = fbtft_request_one_gpio(par, "latch-gpios", 0, &par->gpio.latch); if (ret) return ret; for (i = 0; i < 16; i++) { ret = fbtft_request_one_gpio(par, "db-gpios", i, &par->gpio.db[i]); if (ret) return ret; ret = fbtft_request_one_gpio(par, "led-gpios", i, &par->gpio.led[i]); if (ret) return ret; ret = fbtft_request_one_gpio(par, "aux-gpios", i, &par->gpio.aux[i]); if (ret) return ret; } return 0; }
修改gpio申请函数的原因在于这里一个不同版本之间的不兼容问题，因为内核版本移植在更新，但是有些驱动却没有即使更新，这就出现了一些内核接口已经更新了，而驱动却还在使用旧的方式，导致即使可以注册成功，但并不能对其操作。
然后修改fbtft复位函数，如下：
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); msleep(10); gpiod_set_value_cansleep(par->gpio.reset, 0); msleep(200); gpiod_set_value_cansleep(par->gpio.reset, 1); msleep(10); }
修改复位函数的原因在于原本的函数拉低复位引脚后并为拉高。
FBTFT的部分已经修改完毕，液晶屏使用的是SPI操作的，因此需要将fbtft驱动挂载在spi总线上，幸运的是对于F1C200S来说，内核已经有spi驱动了，因此我们只需要修改设备树就可以了，具体步骤如下：
2.4 修改设备树
打开arch/arm/boot/dts/suniv-f1c100s.dtsi文件，添加spi节点和pio节点
spi1:spi@1c06000 { compatible = "allwinner,suniv-spi", "allwinner,sun8i-h3-spi"; reg =<0x1c06000 0x1000>; interrupts =<0xb>; clocks = <&ccu CLK_BUS_SPI1>, <&ccu CLK_BUS_SPI1>; clock-names = "ahb", "mod"; resets = <&ccu RST_BUS_SPI1>; status = "okay"; #address-cells =<1>; #size-cells =<0>; bias-pull-up; pinctrl-names = "default"; pinctrl-0 = <&spi1_pins>; }; pio: pinctrl@1c20800 { compatible = "allwinner,suniv-f1c100s-pinctrl"; reg = <0x01c20800 0x400>; interrupts =<38>,<39>,<40>; clocks = <&ccu CLK_BUS_PIO>, <&osc24M>, <&osc32k>; clock-names = "apb", "hosc", "losc"; gpio-controller; interrupt-controller; #interrupt-cells =<3>; #gpio-cells =<3>; uart0_pe_pins: uart0-pe-pins { pins = "PE0", "PE1"; function = "uart0"; }; mmc0_pins: mmc0-pins { pins = "PF0", "PF1", "PF2", "PF3", "PF4", "PF5"; function = "mmc0"; }; spi1_pins: spi1-pins{ pins = "PA2","PA0","PA3","PA1"; function = "spi1"; }; };
添加SPI节点，主要看spi1节点即可
添加pio节点
然后打开arch/arm/boot/dts/suniv-f1c100s-licheepi-nano.dts在spi1中添加st7789v子节点
&spi1 { st7789v@0 { status = "okay"; compatible = "sitronix,st7789v"; reg = <0>; spi-max-frequency =<32000000>; //SPI时钟32M rotate =<90>; //屏幕旋转90度 spi-cpol; spi-cpha; rgb; //颜色格式RGB fps =<30>; //刷新30帧率 buswidth =<8>; //总线宽度8 reset-gpios=<&pio 4 4 GPIO_ACTIVE_LOW>; //GPIOE4 dc-gpios =<&pio 4 5 GPIO_ACTIVE_LOW>; //GPIOE5 debug =<0>; //不开启调试 }; };
现在所有的修改都完成了，剩下的就是编译内核了，在内核根目录下执行
make menuconfig
启动图形配置界面，
2.5 内核配置
由于FC1000S的SPI中有一个BUG，因此我们在开启SPI驱动的时候必须选择A31（Device Drivers -> SPI support）
如图所示
现在选择ST7789V驱动并编译进内核中，如下：
Device Drivers ---> [*] Staging drivers ---> <*> Support for small TFT LCD display modules ---> <*> FB driver for the ST7789V LCD Controller
保存退出，然后执行make命令编译内核，然后将镜像拷贝到tf卡第一分区中，此时可以看到屏幕已经可以驱动起来了，并且/dev目录下有fb0设备。
注意
对于1.14寸液晶屏而言，其屏幕有偏移，这里需要修改fbtft-core.c文件中的fbtft_set_addr_win函数
static void fbtft_set_addr_win(struct fbtft_par *par, int xs, int ys, int xe, int ye) { write_reg(par, MIPI_DCS_SET_COLUMN_ADDRESS,(xs+40) >> 8, xs+40, ((xe+40) >> 8) & 0xFF, (xe+40) & 0xFF); write_reg(par, MIPI_DCS_SET_PAGE_ADDRESS,((ys+52) >> 8) & 0xFF, (ys+52) & 0xFF, ((ye+52) >> 8) & 0xFF, (ye+52) & 0xFF); write_reg(par, MIPI_DCS_WRITE_MEMORY_START); }
效果如下：
是的，还是这张图……我能放N次^_^
