[嵌入式 Linux 開發入門]使用 Milk-V Duo 驅動 st7789v 小螢幕

接線#

在開始之前，首先確定你的螢幕的引腳定義，下面是我買到的螢幕：

透過查閱店家給的螢幕資料，得出引腳定義如下：

引腳	定義
BLK	背光
CS	SPI 片選
DC	螢幕數據
RES	螢幕重置
SDA	SPI 數據
SCL	SPI 時鐘
VCC	電源
GND	GND

透過 Milk-V Duo 的文檔可以看出，Milk-V Duo 有一個硬體 SPI，除此之外需要兩個引腳來接 DC 跟 RES，這裡我選擇 GPIOA24 跟 GPIOA23，由於螢幕不需要輸出數據，所以只需的數據引腳接到開發板的 SPI2_TX 即可。

這裡我直接將 3V3 接到 BLK 引腳，無需 PWM 調光。

於是我的接線如下：

螢幕     開發板
BLK --- 3V3
CS  --- SPI2_CSn
SDA --- SPI2_TX
SCL --- SPI2_CLK
DC  --- GPIOA24
RES --- GPIOA23

修改引腳定義#

由於 Milk-V Duo 開發板的 SPI2 是複用引腳且預設功能不是 SPI2，所以需要修改引腳定義。

Milk-V Duo 的引腳定義在 build/boards/cv180x/cv1800b_milkv_duo_sd/u-boot/cvi_board_init.c 文件中的 cvi_board_init 內聲明，這裡我們直接把 SD1_CLK, SD1_CMD, SD1_D0, SD1_D3 直接修改為 SPI2 的對應引腳（參考上面 Milk-V Duo 引腳定義圖）。

PINMUX_CONFIG(SD1_CLK, SPI2_SCK); // Pin 9
PINMUX_CONFIG(SD1_CMD, SPI2_SDO); // Pin 10
PINMUX_CONFIG(SD1_D0, SPI2_SDI);  // Pin 11
PINMUX_CONFIG(SD1_D3, SPI2_CS_X); // Pin 12

內核配置#

首先配置 device tree：

&spi2 {
	status = "okay";
	/delete-node/ spidev@0;
	st7789v: st7789v@0{
		compatible = "sitronix,st7789v";
		reg = <0>;
		status = "okay";
		spi-max-frequency = <48000000>;
		spi-cpol;
		spi-cpha;
		rotate = <0>;
		fps = <60>;
		rgb;
		buswidth = <8>;
		dc = <&porta 24 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
		reset = <&porta 23 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
		debug = <0x0>;
	};
};

這裡把 dc reset 設置成你自己接的 GPIO 端口號。

然後啟用內核中的 ST7789V 支持跟 FB 支持，如果你跟我一樣使用官方的 buildroot 的話可以直接修改 build/boards/cv180x/cv1800b_milkv_duo_sd/linux/cvitek_cv1800b_milkv_duo_sd_defconfig 這個文件。

這裡我們不動別的配置，只增加 FB_TFT 的支持跟 ST7789V 的驅動：

CONFIG_FB_TFT=y
CONFIG_FB_TFT_ST7789V=y

接下來修改 cv180x 的 dtsi，文件預設在 build/boards/default/dts/cv180x/cv180x_base.dtsi。

將 SPI 引腳預設上拉：

spi2:spi2@041A0000 {
	compatible = "snps,dw-apb-ssi";
	reg = <0x0 0x041A0000 0x0 0x10000>;
	clocks = <&clk CV180X_CLK_SPI>;
	#address-cells = <1>;
	#size-cells = <0>;

	bias-pull-up; // 上拉
	};

修改驅動#

首先修改 linux_5.10/drivers/staging/fbtft/fbtft-core.c 中的 fbtft_request_one_gpio 函數，這裡的修改依據 https://github.com/notro/fbtft/blob/e9fc10a080a6c52e46e004c4c2bc9fd3cf3d7445/fbtft-core.c#L166-L204 來，如果不修改在初始化螢幕時候會報錯：

static int fbtft_request_one_gpio(struct fbtft_par *par,
				  const char *name, int index,
				  struct gpio_desc **gpiop)
{
	struct device *dev = par->info->device;
	struct device_node *node = dev->of_node;
	int gpio, flags, ret = 0;
	enum of_gpio_flags of_flags;

	if (of_find_property(node, name, NULL))
	{
		gpio = of_get_named_gpio_flags(node, name, index, &of_flags);
		if (gpio == -ENOENT)
			return 0;
		if (gpio == -EPROBE_DEFER)
			return gpio;
		if (gpio < 0)
		{
			dev_err(dev,
					"failed to get '%s' from DT\n", name);
			return gpio;
		}

		// active low translates to initially low
		flags = (of_flags & OF_GPIO_ACTIVE_LOW) ? GPIOF_OUT_INIT_LOW : GPIOF_OUT_INIT_HIGH;
		ret = devm_gpio_request_one(dev, gpio, flags,
									dev->driver->name);
		if (ret)
		{
			dev_err(dev,
					"gpio_request_one('%s'=%d) failed with %d\n",
					name, gpio, ret);
			return ret;
		}

		*gpiop = gpio_to_desc(gpio);
		fbtft_par_dbg(DEBUG_REQUEST_GPIOS, par, "%s: '%s' = GPIO%d\n",
					  __func__, name, gpio);
	}

	return ret;
}

同時在文件最上面引入頭文件：

#include "fbtft.h"
#include "internal.h"

接下來修改 st7789v 的驅動，也就是 linux_5.10/drivers/staging/fbtft/fb_st7789v.c，這裡先修改 fbtft_display 中的螢幕配置，將 width 跟 height 改為你螢幕的大小：

static struct fbtft_display display = {
	.regwidth = 8,
	.width = 240,
	.height = 280,
	.gamma_num = 2,
	.gamma_len = 14,
	.gamma = HSD20_IPS_GAMMA,
	.fbtftops = {
		.init_display = init_display,
		.set_var = set_var,
		.set_gamma = set_gamma,
		.blank = blank,
		.set_addr_win = set_addr_win
		},
};

接著按照屏廠給的資料，修改初始化函數：

static int init_display(struct fbtft_par *par)
{

	par->fbtftops.reset(par);
	mdelay(100);

	/* turn off sleep mode */
	write_reg(par, MIPI_DCS_EXIT_SLEEP_MODE);
	mdelay(120);

	/* set pixel format to RGB-565 */
	write_reg(par, MIPI_DCS_SET_PIXEL_FORMAT, MIPI_DCS_PIXEL_FMT_16BIT);

	write_reg(par, VCMOFSET, 0x1A);

	if (HSD20_IPS)
		write_reg(par, PORCTRL, 0x05, 0x05, 0x00, 0x33, 0x33);

	else
		write_reg(par, PORCTRL, 0x08, 0x08, 0x00, 0x22, 0x22);

	/*
	 * VGH = 12.2V
	 * VGL = -10.43V
	 */
	if (HSD20_IPS)
		write_reg(par, GCTRL, 0x05);
	else
		write_reg(par, GCTRL, 0x35);

	/* VCOM */
	write_reg(par, VCOMS, 0x3F);

	/*
	 * VDV and VRH register values come from command write
	 * (instead of NVM)
	 */
	write_reg(par, VDVVRHEN, 0x01);

	/*
	 * VRH =  4.3V + (VCOM + VCOM offset + VDV)
	 */
	if (HSD20_IPS)
		write_reg(par, VRHS, 0x0F);
	else
		write_reg(par, VRHS, 0x0B);

	/* VDV = 0V */
	write_reg(par, VDVS, 0x20);

	/* 111 Hz */
	write_reg(par, FRC, 0x01);

	/*
	 * AVDD = 6.8V
	 * AVCL = -4.8V
	 * VDS = 2.3V
	 */
	write_reg(par, PWCTRL1, 0xA4, 0xA1);

	/* 賣螢幕的人給你參考代碼裡的 我也不知道哪裡來的 */
	write_reg(par, 0xE8, 0x03);
	write_reg(par, ETC, 0x09, 0x09, 0x08);
	write_reg(par, 0xE0, 0xD0, 0x05, 0x09, 0x09, 0x08, 0x14, 0x28, 0x33, 0x3F, 0x07, 0x13, 0x14, 0x28, 0x30);
	write_reg(par, 0xE1, 0xD0, 0x05, 0x09, 0x09, 0x08, 0x03, 0x24, 0x32, 0x32, 0x3B, 0x14, 0x13, 0x28, 0x2F);

	if (HSD20_IPS)
		write_reg(par, MIPI_DCS_ENTER_INVERT_MODE);

	write_reg(par, MIPI_DCS_SET_DISPLAY_ON);

	return 0;
}

如果你的螢幕跟我一樣大小與 linux kernel 預設不一樣，那麼還需要參考屏廠的資料設置螢幕 offset：

static void set_addr_win(struct fbtft_par *par, int xs, int ys, int xe,
							   int ye)
{
	unsigned int x = xs, y = xe;

	write_reg(par, MIPI_DCS_SET_COLUMN_ADDRESS,
			  (x >> 8), x, (y >> 8), y);

	x = ys + 20;
	y = ye + 20;

	write_reg(par, MIPI_DCS_SET_PAGE_ADDRESS,
			  (x >> 8), x, (y >> 8), y);

	write_reg(par, MIPI_DCS_WRITE_MEMORY_START);
}

檢測螢幕是否工作#

如果你的操作沒錯的話，在上電 ssh 上去之後執行 dmesg | grep st7789v 應該可以看出 fb0 被正確的初始化了：

[root@milkv-duo]~# dmesg | grep st7789v
[    0.813120] fb_st7789v spi0.0: fbtft_property_value: buswidth = 8
[    0.819555] fb_st7789v spi0.0: fbtft_property_value: debug = 0
[    0.825703] fb_st7789v spi0.0: fbtft_property_value: rotate = 0
[    0.831919] fb_st7789v spi0.0: fbtft_property_value: fps = 60
[    1.357745] graphics fb0: fb_st7789v frame buffer, 240x280, 131 KiB video memory, 4 KiB buffer memory, fps=62, spi0.0 at 48 MHz

執行 cat /dev/random > /dev/fb0 給 fb0 內寫隨機數據，這時候看螢幕應該是像這樣的：

再執行 cat /dev/zero > /dev/fb0，向 fb0 內全寫 0，現在螢幕應該會回到黑屏狀態。