Linux的backlight驅(qū)動(dòng)框架和調(diào)試方法

1.概述

本文主要講述了Linux的backlight驅(qū)動(dòng)框架、實(shí)現(xiàn)方法、驅(qū)動(dòng)添加方法和調(diào)試方法。

示例Linux內(nèi)核版本：6.2.8。

2.原理

屏幕背光亮度調(diào)節(jié)是電子產(chǎn)品的一項(xiàng)基本功能，比如我們使用的手機(jī)、平板、電腦等都具有背光亮度調(diào)節(jié)功能，其中手機(jī)、平板還具有自動(dòng)亮度調(diào)節(jié)功能，能夠通過(guò)傳感器檢測(cè)外部環(huán)境光亮度，并依此自動(dòng)調(diào)節(jié)屏幕亮度，增加用戶的視覺(jué)舒適度。屏幕背光亮度調(diào)節(jié)的方法一般包括PWM方式、電壓調(diào)節(jié)方式、電流調(diào)節(jié)方式和LED數(shù)量分組方式等。

Linux內(nèi)核支持backlight驅(qū)動(dòng)框架，該驅(qū)動(dòng)框架提供了backlight驅(qū)動(dòng)的核心數(shù)據(jù)類型和函數(shù)定義。backlight驅(qū)動(dòng)開發(fā)者可以方便地利用該驅(qū)動(dòng)框架提供的數(shù)據(jù)類型和函數(shù)，注冊(cè)backlight設(shè)備，添加各自的backlight驅(qū)動(dòng)程序，并通過(guò)sysfs接口調(diào)用backlight驅(qū)動(dòng)功能。

3.驅(qū)動(dòng)框架及實(shí)現(xiàn)方法

3.1驅(qū)動(dòng)框架源碼

backlight驅(qū)動(dòng)框架的主要源碼：

./include/linux/backlight.h //backlight驅(qū)動(dòng)框架頭文件

./drivers/video/backlight/backlight.c //backlight驅(qū)動(dòng)框架核心代碼

3.2驅(qū)動(dòng)框架數(shù)據(jù)類型定義

（1）結(jié)構(gòu)體struct backlight_ops

表示backlight相關(guān)操作。其中，對(duì)于特定的backlight驅(qū)動(dòng)，由驅(qū)動(dòng)開發(fā)者按需對(duì)該結(jié)構(gòu)體的成員變量進(jìn)行配置和實(shí)現(xiàn)。

在./include/linux/backlight.h中定義。

各成員變量定義說(shuō)明如下。

unsigned int options;

int (*update_status)(struct backlight_device *);

int (*get_brightness)(struct backlight_device *);

int (*check_fb)(struct backlight_device *bd, struct fb_info *info);

（2）結(jié)構(gòu)體struct backlight_properties

表示backlight相關(guān)屬性。

在./include/linux/backlight.h中定義。

各成員變量定義說(shuō)明如下。

int brightness;

int max_brightness;

int power;

int fb_blank;

enum backlight_type type;

unsigned int state;

enum backlight_scale scale;

（3）結(jié)構(gòu)體struct backlight_device

表示backlight設(shè)備數(shù)據(jù)。

在./include/linux/backlight.h中定義。

各成員變量定義說(shuō)明如下。

（4）枚舉backlight_type

表示backlight控制類型。

在./include/linux/backlight.h中定義。

（5）枚舉backlight_scale

表示亮度值標(biāo)度類型。

在./include/linux/backlight.h中定義。

3.3驅(qū)動(dòng)框架核心函數(shù)

（1）devm_backlight_device_register函數(shù)

用于注冊(cè)一個(gè)新的backlight設(shè)備。在./drivers/video/backlight/backlight.c中定義。該函數(shù)有2個(gè)重要參數(shù)，一個(gè)是ops，表示backlight相關(guān)操作，另一個(gè)是props，表示backlight相關(guān)屬性，其數(shù)據(jù)類型定義形式詳見(jiàn)3.2節(jié)。函數(shù)參數(shù)含義如下。

（2）devm_backlight_device_unregister函數(shù)

用于注銷一個(gè)backlight設(shè)備。在./drivers/video/backlight/backlight.c中定義。函數(shù)參數(shù)含義如下。

3.4驅(qū)動(dòng)典型實(shí)現(xiàn)方法

（1）概要

backlight驅(qū)動(dòng)源文件位于./drivers/video/backlight路徑下，需要驅(qū)動(dòng)開發(fā)者添加相應(yīng)的源文件即可，源文件設(shè)計(jì)可參考其他廠家的驅(qū)動(dòng)代碼。參考原有代碼的命名風(fēng)格，可以將新添加的驅(qū)動(dòng)源文件命名為xx-bl.c；xx-bl.c的2個(gè)核心函數(shù)為probe和remove函數(shù)，可以分別命名為xx_backlight_probe和xx_backlight_remove。

（2）結(jié)構(gòu)體struct backlight_ops的函數(shù)成員定義

根據(jù)使用功能需求及backlight相關(guān)硬件資料，驅(qū)動(dòng)開發(fā)者對(duì)結(jié)構(gòu)體struct backlight_ops的函數(shù)成員進(jìn)行定義，以用于后續(xù)在xx_backlight_probe函數(shù)內(nèi)通過(guò)devm_backlight_device_register函數(shù)注冊(cè)backlight設(shè)備時(shí)使用。

（3）xx_backlight_probe函數(shù)定義

xx_backlight_probe函數(shù)的實(shí)現(xiàn)方法為：

首先對(duì)backlight設(shè)備對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)體struct backlight_ops的函數(shù)成員進(jìn)行配置，并對(duì)結(jié)構(gòu)體struct backlight_properties進(jìn)行初始化配置，然后以結(jié)構(gòu)體struct backlight_ops和struct backlight_properties作為參數(shù)，調(diào)用backlight驅(qū)動(dòng)框架核心函數(shù)devm_backlight_device_register注冊(cè)一個(gè)新的backlight設(shè)備。

（4）xx_backlight_remove函數(shù)定義

xx_backlight_remove函數(shù)的實(shí)現(xiàn)方法為：

調(diào)用backlight驅(qū)動(dòng)框架核心函數(shù)devm_backlight_device_unregister注銷一個(gè)backlight設(shè)備。

4.驅(qū)動(dòng)添加方法

4.1添加驅(qū)動(dòng)源文件

按3.4節(jié)所述方法，編寫驅(qū)動(dòng)源文件xx-bl.c，添加到./drivers/video/backlight路徑下。實(shí)際上，Linux內(nèi)核已經(jīng)集成了種類豐富的backlight硬件驅(qū)動(dòng)，極大減輕了驅(qū)動(dòng)工程師的工作量，若芯片使用的backlight硬件恰好已經(jīng)被Linux內(nèi)核支持，則留給驅(qū)動(dòng)工程師的工作僅為在設(shè)備樹添加相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)即可。下文4.3節(jié)將以Linux內(nèi)核已有的pwm_bl.c驅(qū)動(dòng)為例，介紹相應(yīng)設(shè)備樹節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法。

4.2添加編譯支持

（1）修改./drivers/video/backlight路徑下的Kconfig文件，添加backlight驅(qū)動(dòng)配置選項(xiàng)。

（2）修改./drivers/video/backlight路徑下的Makefile文件，添加xx-bl.c的編譯選項(xiàng)。

（3）在memuconfig界面，使能所添加的backlight驅(qū)動(dòng)。

配置界面示例如下。

4.3添加backlight設(shè)備樹節(jié)點(diǎn)

以Generic PWM based Backlight Driver為例，其驅(qū)動(dòng)源碼為pwm_bl.c，添加相應(yīng)的pwm-backlight設(shè)備樹節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)的基本屬性包括兼容性、信號(hào)選擇pwms、brightness-levels和default-brightness-level，其他屬性按需添加。

pwm-backlight設(shè)備樹設(shè)計(jì)方法可參考如下文檔：

./Documentation/devicetree/bindings/leds/backlight/pwm-backlight.yaml

下面是從參考文檔中選取的pwm-backlight設(shè)備樹節(jié)點(diǎn)的示例。

5.調(diào)試方法

使用sysfs接口對(duì)backlight驅(qū)動(dòng)進(jìn)行功能調(diào)試，主要調(diào)試命令示例如下。

（1）查看backlight設(shè)備節(jié)點(diǎn)

ls /sys/class/backlight/backlight/

（2）查看backlight最大亮度等級(jí)

cat /sys/class/backlight/backlight/max_brightness

（3）設(shè)置backlight亮度等級(jí)

echo 64 > /sys/class/backlight/backlight/brightness

（4）查看backlight當(dāng)前亮度等級(jí)

cat /sys/class/backlight/backlight/actual_brightness