如何编写屏幕LED背光的驱动程序？

摘要： 屏幕LED背光的驱动程序是确保液晶显示器（LCD）正常工作的重要组成部分，它通过控制LED背光灯的亮度和开关状态，来调节屏幕显示效果，下面将详细介绍如何编写一个屏幕LED背光的驱动...

屏幕LED背光的驱动程序是确保液晶显示器（LCD）正常工作的重要组成部分，它通过控制LED背光灯的亮度和开关状态，来调节屏幕显示效果，下面将详细介绍如何编写一个屏幕LED背光的驱动程序。

一、理解LED背光驱动原理

在开始编写驱动程序之前，需要了解LED背光的工作原理，LED背光通常采用脉冲宽度调制（PWM）技术来控制亮度，PWM信号的占空比决定了LED的平均电流，从而控制了LED的亮度。

二、设备树配置

设备树是一种数据结构，用于描述硬件信息，以便操作系统能够正确地初始化硬件，以下是两个关键的设备树文件：stm32mp15pinctrl.dtsi和stm32mp157datk.dts。

1. stm32mp15pinctrl.dtsi

pwm4_pins_b: pwm41 {
    pins {
        pinmux = <STM32_PINMUX('D', 13, AF2)>; /* TIM4_CH2 */
        biaspulldown;
        drivepushpull;
        slewrate = <0>;
    };
};
pwm4_sleep_pins_b: pwm4sleep1 {
    pins {
        pinmux = <STM32_PINMUX('D', 13, ANALOG)>; /* TIM4_CH2 */
    };
};

2. stm32mp157datk.dts

&timers4 {
    status = "okay";
    /deleteproperty/dmas; /*设置此节点不使用DMA*/
    /deleteproperty/dmanames; /*设置此节点不使用DMA*/
    pwm4: pwm {
        pinctrl0 = <&pwm4_pins_b>; /*设置PWM所使用的IO配置*/
        pinctrl1 = <&pwm4_sleep_pins_b>; /*设置PWM所使用的IO配置*/
        pinctrlnames = "default", "sleep";
        #pwmcells = <2>;
        status = "okay";
    };
};
backlight: backlight {
    compatible = "pwmbacklight";
    pwms = <&pwm4 1 5000000>; /*设置背光使用pwm4的第2个通道，PWM频率为1000000000/5000000=200Hz*/
    brightnesslevels = <0 4 8 16 32 64 128 255>; /*设置8级背光(0~7)，分别为 0、4、8、16、32、64、128、255，对应占空比为 0%、1.57%、3.13%、6.27%、12.55%、25.1%、50.19%、100%*/
    powersupply = <&v3v3>;
    defaultbrightnesslevel = <7>; /*设置默认背光等级为7，也就是100%的亮度*/
    status = "okay";
};

三、驱动程序编写

驱动程序的主要功能是控制LED背光的开关和亮度，下面是一个示例驱动程序pwm_bl.c的代码：

#include <linux/delay.h>
#include <linux/gpio/consumer.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/fb.h>
#include <linux/backlight.h>
#include <linux/err.h>
#include <linux/pwm.h>
#include <linux/pwm_backlight.h>
#include <linux/regulator/consumer.h>
#include <linux/slab.h>
struct pwm_bl_data {
    struct pwm_device *pwm;
    struct device *dev;
    unsigned int lth_brightness;
    unsigned int *levels; /*用来指向“背光等级”*/
    bool enabled; /*记录“PWM背光被使能”*/
    struct regulator *power_supply;
    struct gpio_desc *enable_gpio;
    unsigned int scale;
    bool legacy;
    unsigned int post_pwm_on_delay;
    unsigned int pwm_off_delay;
    int (*notify)(struct device *, int brightness);
    void (*notify_after)(struct device *, int brightness);
    int (*check_fb)(struct device *, struct fb_info *);
    void (*exit)(struct device *);
};
static void pwm_backlight_power_on(struct pwm_bl_data *pb) {
    struct pwm_state state;
    int err;
    pwm_get_state(pb>pwm, &state); /*令state = pb>pwm>state*/
    if (pb>enabled) return; /*如果PWM背光被打开了，则返回*/
    err = regulator_enable(pb>power_supply); /*使能稳压器输出,enable regulator output*/
    if (err < 0) dev_err(pb>dev, "failed to enable power supply
");
    state.enabled = true; /*记录“PWM设备”使能*/
    pwm_apply_state(pb>pwm, &state); /*根据state的结构变量，修改pb>pwm>state*/
    if (pb>post_pwm_on_delay) msleep(pb>post_pwm_on_delay); /*打开背光，延时“pb>post_pwm_on_delay个毫秒”，不会占用cpu资源*/
}

四、编译和加载驱动

编写完驱动程序后，需要将其编译成内核模块并加载到系统中，可以使用以下命令进行编译和加载：

make C /lib/modules/$(uname r)/build M=$(pwd) modules
sudo insmod pwm_bl.ko

五、测试和调试

加载驱动程序后，可以通过以下命令测试LED背光的功能：

echo 255 > /sys/class/backlight/pwmbacklight/brightness

六、常见问题解答

Q1: LED背光无法点亮怎么办？

A1: 检查设备树文件中的配置是否正确，确保PWM引脚和电源引脚配置正确，检查驱动程序中的pwm_backlight_power_on函数是否被正确调用。

Q2: 如何调整LED背光的亮度？

A2: 通过写入不同的值到/sys/class/backlight/pwmbacklight/brightness文件，可以调整LED背光的亮度，写入128表示50%的亮度。

Q3: 如何更改PWM频率？

A3: PWM频率通常在设备树文件中配置，可以通过修改设备树文件中的PWM频率参数来更改PWM频率，将频率设置为1000000表示1Hz。

屏幕LED背光驱动程序的编写涉及对硬件原理的理解、设备树文件的配置以及驱动程序的编写和调试，通过合理的设计和调试，可以实现对LED背光的有效控制，提高液晶显示器的性能和用户体验。