深入解析 RK 平台显示驱动：格式支持、处理流程与实现原理

 

 

在嵌入式领域，显示驱动是连接硬件与视觉体验的核心桥梁。瑞芯微（Rockchip）平台的显示驱动以其兼容性强、适配场景广著称，广泛应用于智能终端、物联网设备等领域。本文将从支持的显示格式、驱动处理流程、核心实现原理三个维度，带您深入了解 RK 平台显示驱动的工作机制。

一、RK 显示驱动支持的显示格式

 

RK 平台显示驱动对多种像素格式和总线格式提供了完善支持，覆盖从低带宽到高画质的各类场景，主要包括以下两类：

 

 

1. 像素格式（BPP）

 

像素格式决定了每个像素的颜色深度，RK 驱动支持的主流格式如下：

 

 

•16bpp：RGB565（每个像素占 2 字节，红 5 位、绿 6 位、蓝 5 位），适用于低功耗场景。

 

 

•24bpp：RGB888（每个像素占 3 字节，红、绿、蓝各 8 位），提供基础高清色彩。

 

 

•32bpp：ARGB8888（每个像素占 4 字节，包含 8 位透明度通道），支持半透明叠加，常用于 UI 图层显示。

 

 

代码中通过display_logo函数明确区分了这三种格式的处理逻辑，例如：

 

 

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switch (logo->bpp) {case 16:    crtc_state->format = ROCKCHIP_FMT_RGB565;    break;case 24:    crtc_state->format = ROCKCHIP_FMT_RGB888;    break;case 32:    crtc_state->format = ROCKCHIP_FMT_ARGB8888;    break;}

2. 媒体总线格式

 

总线格式定义了像素数据在硬件接口上的传输方式，RK 驱动通过rockchip_drm_get_cycles_per_pixel函数支持多种总线格式，核心包括：

 

 

•单通道并行：如 RGB565_1X16（16 位单通道）、RGB888_1X24（24 位单通道）。

 

 

•多通道并行：如 RGB888_3X8（3 通道各 8 位）、RGB888_DUMMY_4X8（4 通道含无效位）。

 

 

•差分信号：支持 MIPI-DSI、LVDS 等高速接口的总线格式（通过rockchip_get_output_if_name函数可见对 MIPI0/1、LVDS0/1 的支持）。

 

 

这些格式的适配确保了驱动能与 LCD、HDMI、eDP 等不同类型的显示设备通信。

 

 

二、显示驱动的核心处理流程

 

RK 显示驱动的工作流程可分为初始化和显示输出两大阶段，每个阶段包含多个关键步骤，以下是详细解析：

 

 

阶段 1：驱动初始化（从设备启动到准备显示）

 

初始化阶段的目标是完成硬件资源配置、时序参数获取和显示链路准备，流程如下：

 

 

1.设备树（DTS）解析

 

 

驱动通过display_get_timing_from_dts函数从设备树中读取显示时序参数（如分辨率、刷新率、同步信号极性），例如：

 

 

◦水平参数：hactive（有效宽度）、hfront_porch（前廊）、hsync_len（同步长度）。

 

 

◦垂直参数：vactive（有效高度）、vback_porch（后廊）、vsync_len（同步长度）。

 

 

若设备树未定义，则使用默认时序（如 720p60）。

 

 

1.PHY 与连接器初始化

 

 

◦对于 HDMI、TVE 等接口，通过check_public_use_phy识别公共 PHY 类型（如 INNO_HDMI_PHY），并调用get_public_phy完成 PHY 初始化。

 

 

◦连接器（connector）通过rockchip_connector_pre_init和rockchip_connector_init完成硬件引脚、信号极性配置。

 

 

1.显示模式验证与修正

 

 

◦display_mode_valid检查当前模式是否符合 CRTC（显示控制器）和连接器的硬件能力（如最大分辨率、帧率）。

 

 

◦display_mode_fixup对模式进行微调（如调整时序以匹配硬件限制）。

 

 

1.内存缓冲区分配

 

 

通过init_display_buffer和get_display_buffer分配显示缓存（如帧缓冲区、LUT 查找表），确保内存地址对齐（align_size = PAGE_SIZE）。

 

 

阶段 2：显示输出（从图像加载到屏幕显示）

 

当初始化完成后，驱动进入显示输出阶段，核心流程如下：

 

 

1.图像加载与处理

 

 

◦加载 BMP 图像：通过load_bmp_logo读取图像文件，支持从资源分区加载，并缓存到logo_cache_list避免重复加载。

 

 

◦格式转换：若图像格式不直接支持（如低于 16bpp），则通过bmpdecoder转换为 16/32bpp。

 

 

◦旋转处理：rockchip_logo_rotate支持 90°/180°/270° 旋转，通过内存拷贝重排像素数据。

 

 

1.平面（Plane）配置

 

 

display_set_plane配置 CRTC 的显示平面，包括：

 

 

◦源区域（src_rect）：图像的显示范围（如部分缩放）。

 

 

◦目标区域（crtc_rect）：屏幕上的显示位置（如居中、全屏）。

 

 

◦数据地址：帧缓冲区的物理地址（dma_addr）。

 

 

1.显示使能

 

 

◦display_enable触发 CRTC 和连接器的使能：

 

 

CRTC：通过crtc_funcs->enable启动时序发生器，输出同步信号。

 

 

连接器 / 面板：通过rockchip_connector_enable打开背光、初始化面板。

 

 

◦最终图像通过 MIPI/LVDS/HDMI 等接口传输到显示设备，完成显示。

 

 

三、显示驱动的实现原理：核心模块与交互

 

RK 显示驱动基于 DRM（Direct Rendering Manager）框架设计，通过多个核心模块协同工作，关键模块如下：

 

 

1. 核心数据结构

 

•display_state：全局状态结构体，包含 CRTC 状态（crtc_state）、连接器状态（conn_state）、图像信息（logo）等，是驱动流程的核心载体。

 

 

•rockchip_crtc：CRTC（显示控制器）结构体，封装了硬件寄存器操作函数（crtc_funcs），负责时序生成和数据传输。

 

 

•rockchip_connector：连接器结构体，管理物理接口（如 HDMI、MIPI），包含 EDID 读取、热插拔检测等功能。

 

 

•rockchip_panel：面板驱动结构体，适配具体的 LCD/OLED 面板，提供初始化、时序配置接口。

 

 

2. 模块交互逻辑

 

•CRTC 与连接器：CRTC 生成的像素数据通过连接器传输到显示设备，display_state作为中间载体传递时序和格式信息。

 

 

•PHY 与接口：PHY（如 HDMI PHY）负责信号电平转换，连接器通过connector_phy_init绑定 PHY 驱动，确保高速信号传输质量。

 

 

•内存管理：显示缓存通过get_display_buffer从预分配的内存池（MEMORY_POOL_SIZE）中分配，避免动态内存碎片。

 

 

3. 流程图：RK 显示驱动工作流程

 

四、总结

 

RK 平台显示驱动通过灵活的格式支持、模块化的流程设计和完善的硬件适配，实现了对多类型显示设备的高效驱动。其核心优势在于：

 

 

1.兼容性：支持 RGB、MIPI、HDMI 等多接口，覆盖从低功耗到高清场景。

 

 

2.可扩展性：通过设备树和模块化设计，便于适配新面板和硬件平台。

 

 

3.性能优化：通过缓存管理、时序优化确保图像显示流畅。

 

 

对于开发者而言，理解驱动的格式支持和流程设计，有助于快速定位显示问题（如分辨率异常、花屏），并根据需求定制显示功能（如多图层叠加、动态分辨率切换）。

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审核编辑 黄宇