显示 DRM 驱动

1. 概述

1.1 功能简介

DRM（Direct Rendering Manager）是 Linux 内核的显示子系统框架，负责管理 GPU、显示控制器（CRTC）、帧缓冲和显示输出。RK3576 内置 VOP2（Video Output Processor v2）显示控制器，支持多路独立显示输出，配合 Mali-G52 GPU 实现图形渲染和多屏显示。M4-R2 底板具体的显示接口（MIPI DSI / HDMI）以实际物料为准（待板上验证）。

1.2 应用场景

多屏显示：双屏独立显示
数字标牌：广告机、信息发布系统
工业 HMI：工业控制触摸屏界面
桌面系统：Linux 桌面图形界面
视频播放：硬件解码 + 显示输出

1.3 工作原理

RK3576 的显示控制器支持以下特性：

特性	说明
显示控制器	VOP2（Video Output Processor v2）
独立图层	最多 4 个图层（3 个胜利层 + 1 个公共层）
最大分辨率	单屏 4K（3840×2160）
输出接口	MIPI DSI、HDMI、eDP、LVDS
像素格式	ARGB8888、XRGB8888、RGB888、RGB565
帧率	4K@60fps

详见 RK 官方文档：[《Rockchip_Developer_Guide_Linux_Software_CN.pdf》]

2. 硬件准备

2.1 硬件清单

组件	型号/规格	数量	备注
主控板	C-3576BQ 核心板 + M4-R2 底板	1
调试串口线	USB 转 TTL（3.3V）	1	波特率 1500000
LCD 显示屏	MIPI DSI / HDMI 显示屏	1	根据接口类型选择
HDMI 线（可选）	HDMI 线	1	用于 HDMI 输出测试

2.2 引脚连接

底板上通常已集成 MIPI DSI 和 HDMI 接口，直接连接显示屏即可。M4-R2 底板具体的显示接口数量与类型以实际物料为准（待板上验证）。

主控板引脚	显示屏引脚	功能说明
DSI0_CLK_P / DSI0_CLK_N	CLK_P / CLK_N	MIPI DSI 时钟
DSI0_D0_P / DSI0_D0_N	D0_P / D0_N	MIPI DSI 数据 lane 0
DSI0_D1_P / DSI0_D1_N	D1_P / D1_N	MIPI DSI 数据 lane 1
3.3V / 1.8V	VCC	显示屏电源
GPIO / RST	RST	显示屏复位
GPIO / BL	BL_ON	背光使能

2.3 硬件确认

# 查看显示设备
ls /sys/class/drm/
# 输出示例：card0  card0-HDMI-A-1  card0-DSI-1  version

# 查看连接状态
cat /sys/class/drm/card0-HDMI-A-1/status
# 输出：connected 或 disconnected

# 查看 framebuffer 信息
ls /dev/fb*

3. 软件准备

3.1 内核配置

确认以下内核配置已启用：

CONFIG_DRM=y
CONFIG_DRM_ROCKCHIP=y
CONFIG_ROCKCHIP_VOP2=y
CONFIG_ROCKCHIP_ANALOGIX_DIGITAL=y
CONFIG_ROCKCHIP_DW_MIPI_DSI=y
CONFIG_DRM_PANEL_SIMPLE=y
CONFIG_DRM_CONNECTOR=y
CONFIG_OF=y

CONFIG_ROCKCHIP_VOP2 是 Rockchip VOP2 显示控制器驱动。

3.2 设备树

RK3576 的 VOP2 显示控制器在设备树中定义（以下为 RK 平台通用结构示例）：

vop2: vop@fe040000 {
    compatible = "rockchip,rk3576-vop2";
    reg = <0x0 0xfe040000 0x0 0x2000>;
    interrupts = <GIC_SPI 148 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
    clocks = <&cru ACLK_VOP>, <&cru HCLK_VOP>,
             <&cru DCLK_VOP0>, <&cru DCLK_VOP1>, <&cru DCLK_VOP2>;
    clock-names = "aclk", "hclk",
                  "dclk_vp0", "dclk_vp1", "dclk_vp2";
    resets = <&cru SRST_A_VOP>, <&cru SRST_H_VOP>;
    reset-names = "aclk", "hclk";
    status = "disabled";
};

以上寄存器基地址、中断号与时钟标识为 RK 平台通用结构示例，具体数值以实际发布的 RK3576 SDK 设备树为准（待板上确认）。

4. 操作步骤

4.1 查看显示设备

# 查看 DRM 设备
ls /sys/class/drm/

# 查看连接状态
cat /sys/class/drm/card0-HDMI-A-1/status

# 查看显示模式
cat /sys/class/drm/card0-HDMI-A-1/modes

# 查看 framebuffer 信息
cat /sys/class/graphics/fb0/virtual_size

4.2 使用 modetest 测试显示

# 安装 modetest 工具
apt-get install libdrm-tests

# 查看显示设备信息
modetest -M rockchip -c

# 使用 modetest 测试显示
modetest -M rockchip -s 32:1920x1080-60 -P 38:1920x1080
# -s 指定 connector 和分辨率
# -P 指定 plane 和格式

# 使用 modetest 测试平面
modetest -M rockchip -r -s 32:1920x1080-60 -P 38:1920x1080 -F solid

以上 connector/plane 编号（32、38）为示例，实际编号以 modetest -M rockchip -c 输出为准。

4.3 使用 framebuffer 测试

# 向 framebuffer 写入测试图案
cat /dev/urandom > /dev/fb0

# 使用 fbgrab 截屏（需安装）
fbgrab screenshot.png

# 查看 framebuffer 参数
fbset -i

4.4 设备树中配置显示输出

&vop2 {
    status = "okay";
    assigned-clocks = <&cru DCLK_VOP0>, <&cru DCLK_VOP1>;
    assigned-clock-parents = <&cru PLL_V0>, <&cru PLL_V1>;
};

&dsi0 {
    status = "okay";
    rockchip,lane-rate = <1500>;
    ports {
        port@0 {
            dsi0_in: endpoint {
                remote-endpoint = <&vop0_out_dsi0>;
            };
        };
    };
};

5. 代码详解

5.1 内核中 DRM 驱动的注册

// RK3576 VOP2 显示控制器驱动（简化）
// drivers/gpu/drm/rockchip/rockchip_vop2.c

static struct platform_driver vop2_platform_driver = {
    .probe  = vop2_probe,
    .remove = vop2_remove,
    .driver = {
        .name = "rockchip-vop2",
        .of_match_table = vop2_of_match,
    },
};

static const struct of_device_id vop2_of_match[] = {
    { .compatible = "rockchip,rk3576-vop2" },
    { /* sentinel */ }
};

5.2 用户空间显示操作的内核调用链

用户空间 modetest
  → open(/dev/dri/card0)
    → ioctl(DRM_IOCTL_GET_MAGIC)
    → ioctl(DRM_IOCTL_MODE_GETRESOURCES)
    → ioctl(DRM_IOCTL_MODE_SETCRTC)
      → vop2_crtc_enable()
        → 启动 VOP2 显示控制器
          → 向 CRTC 写入帧缓冲数据

6. 常见问题

6.1 显示无输出

现象： 显示屏无信号

解决方案：

# 检查连接状态
cat /sys/class/drm/card0-HDMI-A-1/status

# 检查 VOP2 时钟
cat /sys/kernel/debug/clk/clk_dclk_vp0/clk_rate

# 检查设备树中 VOP2 节点状态
# 具体节点路径以实际 DTB 反编译结果为准
dtc -I dtb -O dts /sys/firmware/fdt | grep -A3 "vop@"

确认设备树中 VOP2 和显示接口节点 status = "okay"，检查显示屏连接和供电。

6.2 分辨率不正确

现象： 显示分辨率与预期不符

解决方案：

# 查看可用分辨率
cat /sys/class/drm/card0-HDMI-A-1/modes

# 使用 modetest 设置分辨率
modetest -M rockchip -s 32:1920x1080-60

检查设备树中显示模式配置，确认 EDID 读取正常。

6.3 显示花屏

现象： 显示内容有条纹或花屏

解决方案：

# 检查内存带宽
cat /sys/kernel/debug/clk/clk_aclk_vop/clk_rate

# 查看 VOP2 错误日志
dmesg | grep -i vop

检查显存分配是否足够，排查内存带宽瓶颈。