Rockchip-RT-Thread-Anzeigeleitfaden: VOP, Panels, Teilaktualisierung und Color Key

Vollständiger technischer Inhalt des chinesischen RK-KF-YF-105 V1.4.0. Die Quellplattformversionen stehen unten. Dies ist ein RT-Thread-Treiberleitfaden, keine Linux-DRM-Konfiguration. Vor ArmSoM-Einsatz SoC, RT-Thread-BSP/HAL, VOP, Schnittstelle, Panelmodell, Timing und Versorgung prüfen. Keine konkrete Boardkombination bestätigt: Plattformreferenz, keine universelle Unterstützung. Es liegt kein englisches PDF vor; alle vier Sprachen verwenden die 16 technischen Abbildungen der chinesischen Quelle. Tabellen und Code aus Screenshots wurden zusätzlich editierbar übertragen. Die Beispiele wurden nicht auf Hardware getestet.

Quellenprobleme bleiben erhalten: Der VOP-Dateipfad beginnt mit dsp/rockchip-common/..., andere mit bsp. Die Multiplikationsreihenfolge im Matrixbild und einzelne Festkommawerte (0.0691 → 0x05, 0.0880 → 0x08) passen nicht zur angegebenen Multiplikation mit 0x80; Werte bleiben unverändert. Abschnitt 6.4 nennt hsync/vsync „porch“, das Diagramm „pulse“; MIPI-Takteinheiten bleiben Mbps. Die Strukturen in Abschnitt 4 führen nicht alle in Abschnitt 7 verwendeten Felder auf. Initialisierungsarrays in Screenshots sind Ausschnitte; fehlende Enden oder Befehle werden nicht erfunden. YUVY422 bleibt wie im Original. Vor Verwendung HAL, Register und Panelspezifikation prüfen.

ArmSoM Docs · RT-Thread

1. Überblick

Der Rockchip-RT-Thread-Anzeigetreiber registriert über das IO-Gerätemodell von RT-Thread einen LCD-Treiber beim Betriebssystem und unterstützt GUIs wie LittlevGL. Erweiterte Schnittstellen ermöglichen Mehrschichtkomposition, Farbeffekte, nachgelagerte Skalierung und MIPI switch.

1.1 Grundbegriffe

CRTC: Abstraktion des SoC-Anzeigecontrollers VOP, in manchen Dokumenten LCDC genannt.

Plane: Abstraktion einer win-Ebene im VOP/LCDC.

Encoder/Connector: Softwareabstraktion der Ausgänge RGB, LVDS, DSI, eDP, HDMI usw.

Panel: Abstraktion von LCD-, HDMI- und anderen Anzeigegeräten.

1.2 Anzeigepfad

RK2108

RK2108-Anzeigepfad

Für andere Plattformen siehe die Anzeigepfade in Rockchip_Developer_Guide_DRM_Display_Driver_CN.

2. Softwarearchitektur

Anzeige-Softwarearchitektur

2.1 Dateien der Driver-Schicht

2.2 Dateien der HAL-Schicht

3. Gängige Schnittstellen

RT-Thread-GUIs kommunizieren mit Treibern über control-Operationen, ähnlich Linux-IOCTL. Die erweiterten Operationen umfassen:

4. Wichtige Datenstrukturen

4.1 struct display_state

Die zentrale Treiberstruktur enthält RTT-device und graphic_info sowie Rockchip-Hardwareabstraktionen.

4.2 struct crtc_state

Beschreibt das VOP-Modul des Rockchip-Prozessors mit folgenden Hauptfeldern:

4.3 struct CRTC_WIN_STATE

Beschreibt eine WIN-Ebene des Rockchip-VOP-Moduls:

4.4 struct VOP_POST_SCALE_INFO

Beschreibt die nachgelagerte Skalierung im Rockchip-VOP:

4.5 struct VOP_BCSH_INFO

Beschreibt die nachgelagerte BCSH-Stufe des VOP:

4.6 struct VOP_COLOR_MATRIX_INFO

Beschreibt die nachgelagerte Farbmatrix des VOP:

Originale Farbumwandlungsmatrix

[csc_out0]   [csc_in0]   [coe00 coe01 coe02]   [offset0]
[csc_out1] = [csc_in1] X [coe10 coe11 coe12] + [offset1]
[csc_out2]   [csc_in2]   [coe20 coe21 coe22]   [offset2]

Beispiel: bt709tobt2020-Umwandlungsmatrix:

{0.6274, 0.3293, 0.0433},
{0.0691, 0.9195, 0.0114},
{0.0164, 0.0880, 0.8956}

Nach Festkommaumrechnung mit 0x80 (bit7 ist das Vorzeichenbit):

coe00 = 0.6274 * 0x80  = 0x50
coe01 = 0.3293 * 0x80  = 0x2a
coe02 = 0.0433 * 0x80  = 0x05

Entsprechend gibt die Quelle an:

colorMatrixCoe[3][3] = {
    {0x50, 0x2a, 0x05},
    {0x05, 0x75, 0x02},
    {0x02, 0x08, 0x72}
};

4.7 struct VOP_POST_CLIP_INFO

Beschreibt die nachgelagerte Clip-Stufe des VOP:

5. Ausrichtungsanforderungen

5.1 Datenausrichtung

RK2108

RK2108-Datenausrichtung

5.2 Panelausrichtung

Manche Panels verlangen eine Ausrichtung. Beim S6E3HC2 mit 1440x3120 beträgt der DSC-Slice 720x65: Positionen bei Teilaktualisierung auf 720x65, Bereichsgrößen auf 720x195 ausrichten. Bei 720x1560 beträgt der Slice 360x52: Positionen auf 360x52 und Größen auf 360x390 ausrichten.

6. Panelkonfiguration

6.1 Unterstütztes Panel auswählen

Die Panelkonfiguration über dieses Menü auswählen:

cd bsp/rockchip-pisces
    scons --menuconfig
        RT-Thread rockchip common drivers  --->
            Panel Type (R17 SS mipi panel, resolution is 1080x2340)  --->

6.2 Neues Panel hinzufügen

1. In das Konfigurationsverzeichnis wechseln: cd bsp/rockchip-common/drivers/panel_cfg.

2. Eine vorhandene .h-Datei nach new_panel.h kopieren und die Parameter anhand Abschnitt 6.4 und Panelspezifikation ändern.

3. Mit cd ../ nach bsp/rockchip-common/drivers/ zurückkehren.

4. Kconfig öffnen, „Panel Type“ suchen und RT_USING_PANEL_NEW_PANEL nach dem Vorbild der config-RT_USING_PANEL-Einträge definieren.

Neues Panel in Kconfig

--- a/bsp/rockchip-common/drivers/Kconfig
+++ b/bsp/rockchip-common/drivers/Kconfig
@@ -58,6 +58,9 @@ choice

     config RT_USING_PANEL_S6E3HC2_X4
        bool "S6E3HC2_X4 mipi panel, resolution is 720x1560"
+
+    config RT_USING_PANEL_NEW_PANEL
+       bool "It's a new panel demo, resolution is wxh"
 endchoice

6.3 Typische Scan-Timing-Darstellung

Anzeige-Scan-Timing

6.4 Panelparameter

6.5 Panel-Initialisierungsbefehle

1. MIPI-DSI-CMD-Beispiel:

Ausschnitt der Initialisierungsbefehle

struct rockchip_cmd cmd_on[] =
{
    /* sleep out */
    {0x05, 0x05, 0x01, {0x11}},
    /* FD Setting */
    {0x29, 0x00, 0x03, {0xf0, 0x5a, 0x5a}},
    {0x23, 0x00, 0x02, {0xb0, 0x01}},
    {0x23, 0x00, 0x02, {0xcd, 0x01}},
    {0x29, 0x14, 0x03, {0xf0, 0xa5, 0xa5}},
    /* 4. Common Setting */
    /* 4.1 TE(Vync) ON/OFF */
    {0x29, 0x00, 0x03, {0x9f, 0xa5, 0xa5}},
    {0x15, 0x00, 0x02, {0x35, 0x00}},
    {0x29, 0x00, 0x03, {0x9f, 0x5a, 0x5a}},

Die ersten drei hexadezimalen Bytes sind Data Type, Delay und Payload Length. Ab dem vierten Byte folgen Payload-Length-Bytes Nutzdaten.

1. Dekodierung des ersten Befehls:

Erster Initialisierungsbefehl

/* sleep out */
{0x05, 0x05, 0x01, {0x11}},

Data Type: 0x05 (DCS Short Write)

Delay: 0x05 (5 ms)

Payload Length: 0x01 (1 Byte)

Payload: 0x11

1. Dekodierung des zweiten Befehls:

Zweiter Initialisierungsbefehl

/* FD Setting */
{0x29, 0x00, 0x03, {0xf0, 0x5a, 0x5a}},

Data Type: 0x29 (Generic Long Write)

Delay: 0x00 (0 ms)

Payload Length: 0x03 (3 Bytes)

Payload: 0xf0 0x5a 0x5a

1. Data-Type-Definitionen

Prozessorseitige Pakettypen

Fortsetzung der Pakettypen

1. DCS Write

DCS-Write-Typen

Ein DCS-Paket enthält ein Befehlsbyte und n Parameterbytes. Für n < 2 wird ein Short Packet verwendet: n=0 sendet nur den Befehl mit Data Type 0x05; n=1 einen Parameter mit Data Type 0x15. Für n >= 2 wird ein Long Packet mit Befehl und n Parametern, Data Type 0x39, verwendet.

1. Generic Write

Generic-Write-Typen

Ein Generic Packet enthält n Parameterbytes. Für n < 3 wird ein Short Packet verwendet: n=0 ohne Parameter, Data Type 0x03; n=1 mit einem Parameter, 0x13; n=2 mit zwei Parametern, 0x23. Für n >= 3 wird ein Long Packet mit n Parametern, Data Type 0x29, verwendet.

1. Delay bezeichnet die Wartezeit in ms nach dem aktuellen Paket vor dem nächsten Befehl.

2. Payload Length ist die Nutzdatenlänge des Pakets.

3. Payload sind die Nutzdaten mit der Länge Payload Length.

4. Beispiel

Dimmwerte und Befehle

/* 5.1 Dimming Setting */
{0x29, 0x00, 0x03, {0xf0, 0x5a, 0x5a}},
{0x23, 0x00, 0x02, {0xb0, 0x07}},
{0x23, 0x00, 0x02, {0xb7, 0x01}},
{0x29, 0x00, 0x03, {0xf0, 0xa5, 0xa5}},
{0x15, 0x00, 0x02, {0x53, 0x28}},
{0x39, 0x00, 0x03, {0x51, 0x03, 0xff}},

7. Werkzeug display_test

display_test gilt nur für RK2108. Andere Plattformen verwenden das unten beschriebene modetest für Anzeigetests.

7.1 Unterstützte Testfälle

Befehl:

display_test cmd
dsc; winloop; winmove; winalpha; scale; coe;  bcsh; gamma; clip; mipi_switch;
ebook; color_bar

7.2 Demoablauf

1. LCD-Gerät suchen.

g_display_dev = rt_device_find("lcd");
RT_ASSERT(g_display_dev != RT_NULL);

1. LCD-Gerät öffnen.

ret = rt_device_open(g_display_dev, RT_DEVICE_FLAG_RDWR);
RT_ASSERT(ret == RT_EOK);

1. LCD-Gerät aktivieren.

ret = rt_device_control(g_display_dev, RK_DISPLAY_CTRL_ENABLE, NULL);
RT_ASSERT(ret == RT_EOK);

1. Panelinformationen abrufen.

ret = rt_device_control(g_display_dev, RTGRAPHIC_CTRL_GET_INFO, (void *)graphic_info);
RT_ASSERT(ret == RT_EOK);

1. win_config und post_scale initialisieren. win_config-Initialisierung:

static void display_win_init(struct CRTC_WIN_STATE *win_config)
{
    win_config->winEn = true;
    win_config->winId = 0;
    win_config->zpos  = 0;
    win_config->format   = SRC_DATA_FMT;
    win_config->yrgbAddr = (uint32_t)rtt_framebuffer_test;
    win_config->cbcrAddr = (uint32_t)rtt_framebuffer_uv;
    win_config->yrgbLength = 0;
    win_config->cbcrLength = 0;
    win_config->xVir = SRC_DATA_W;
    win_config->srcX = 0;
    win_config->srcY = 0;
    win_config->srcW = SRC_DATA_W;
    win_config->srcH = SRC_DATA_H;
    win_config->crtcX = 0;
    win_config->crtcY = 0;
    win_config->crtcW = SRC_DATA_W;
    win_config->crtcH = SRC_DATA_H;
    win_config->xLoopOffset = 0;
    win_config->yLoopOffset = 0;
}

post_scale für Vollbild ohne Skalierung initialisieren:

static void display_post_init(struct CRTC_WIN_STATE *win_config,
                              struct VOP_POST_SCALE_INFO *post_scale,
                              struct rt_device_graphic_info *graphic_info)
{
    post_scale->srcW = graphic_info->width;
    post_scale->srcH = graphic_info->height;
    post_scale->dstX = 0;
    post_scale->dstY = 0;
    post_scale->dstW = graphic_info->width;
    post_scale->dstH = graphic_info->height;
}

post_scale für Teilaktualisierung mit zweifacher horizontaler und vertikaler Vergrößerung initialisieren:

static void display_post_init(struct CRTC_WIN_STATE *win_config,
                              struct VOP_POST_SCALE_INFO *post_scale,
                              struct rt_device_graphic_info *graphic_info)
{
    post_scale->srcW = graphic_info->width / 2;
    post_scale->srcH = win_config->srcH;
    post_scale->dstX = 0;
    post_scale->dstY = 0;
    post_scale->dstW = graphic_info->width;
    post_scale->dstH = win_config->srcH * 2;
}

1. LUT-Palette für bpp-Bilder laden; bei anderen Formaten überspringen.

ret = rt_device_control(g_display_dev, RK_DISPLAY_CTRL_LOAD_LUT, &lut_state);
RT_ASSERT(ret == RT_EOK);

1. post_scale mit Datenabmessungen vor und Anzeigeabmessungen nach der Skalierung konfigurieren.

ret = rt_device_control(g_display_dev, RK_DISPLAY_CTRL_SET_SCALE, post_scale);
RT_ASSERT(ret == RT_EOK);

1. Ebeneninformationen in win_config konfigurieren.

ret = rt_device_control(g_display_dev, RK_DISPLAY_CTRL_SET_PLANE, win_config);
RT_ASSERT(ret == RT_EOK);

1. Anzeige übernehmen.

ret = rt_device_control(g_display_dev, RK_DISPLAY_CTRL_COMMIT, NULL);
RT_ASSERT(ret == RT_EOK);

Für ein Bild Schritte 1–9 ausführen. Für mehrere Bilder win_config und post_scale ändern und Schritte 7, 8 und 9 wiederholen.

7.3 Koordinaten der Teilaktualisierung

1. Demo für Panels mit Teilaktualisierung in X und Y.

XY-Teilaktualisierungskoordinaten

Der rote Bereich ist win0 bei (X0,Y0), Größe (W0,H0). Konfiguration:

win_config->winId = 0;
win_config->winEn = 1;
……
win_config->srcX = X0;
win_config->srcY = Y0;
win_config->srcW = W0;
win_config->srcH = H0;

Der grüne Bereich ist win1 bei (X1,Y1), Größe (W1,H1). Konfiguration:

win_config->winId = 1;
win_config->winEn = 1;
……
win_config->srcX = X1;
win_config->srcY = Y1;
win_config->srcW = W1;
win_config->srcH = H1;

Konfiguration der nachgelagerten Skalierung:

post_scale->srcW = W1;
post_scale->srcH = H2;
post_scale->dstX = X1;
post_scale->dstY = Y0;
post_scale->dstW = W1;
post_scale->dstH = H2;

Im Anzeigecode zuerst die nachgelagerte Skalierung konfigurieren:

ret = rt_device_control(g_display_dev, RK_DISPLAY_CTRL_SET_SCALE, post_scale);
RT_ASSERT(ret == RT_EOK);

Danach WIN0 und WIN1 konfigurieren:

ret = rt_device_control(g_display_dev, RK_DISPLAY_CTRL_SET_PLANE, win_config);
RT_ASSERT(ret == RT_EOK);

Abschließend die Anzeige übernehmen:

ret = rt_device_control(g_display_dev, RK_DISPLAY_CTRL_COMMIT, NULL);
RT_ASSERT(ret == RT_EOK);

1. Demo für Teilaktualisierung nur in Y, ohne X-Unterstützung.

Teilaktualisierungskoordinaten nur Y

Der rote Bereich ist win0 bei (X0,Y0), Größe (W0,H0). Konfiguration:

win_config->winId = 0;
win_config->winEn = 1;
……
win_config->srcX = X0;
win_config->srcY = Y0;
win_config->srcW = W0;
win_config->srcH = H0;

Der grüne Bereich ist win1 bei (X1,Y1), Größe (W1,H1). Konfiguration:

win_config->winId = 1;
win_config->winEn = 1;
……
win_config->srcX = X1;
win_config->srcY = Y1;
win_config->srcW = W1;
win_config->srcH = H1;

Konfiguration der nachgelagerten Skalierung:

post_scale->srcW = Xres;
post_scale->srcH = H2;
post_scale->dstX = 0;
post_scale->dstY = Y0;
post_scale->dstW = Xres;
post_scale->dstH = H2;

Ohne X-Teilaktualisierung sind anders als in Fall 1 die Post-Scale-Quellbreite und dstW gleich der tatsächlichen Panelbreite Xres; dstX ist 0. Die übrigen Schritte entsprechen Fall 1. Zuerst die Skalierung konfigurieren:

ret = rt_device_control(g_display_dev, RK_DISPLAY_CTRL_SET_SCALE, post_scale);
RT_ASSERT(ret == RT_EOK);

Danach WIN0 und WIN1 konfigurieren:

ret = rt_device_control(g_display_dev, RK_DISPLAY_CTRL_SET_PLANE, win_config);
RT_ASSERT(ret == RT_EOK);

Abschließend die Anzeige übernehmen:

ret = rt_device_control(g_display_dev, RK_DISPLAY_CTRL_COMMIT, NULL);
RT_ASSERT(ret == RT_EOK);

8. Werkzeug modetest

8.1 Unterstützte Testfälle

modetest [-afgp]

        -p <plane_id>:<w>x<h>:<crtc_w>x<crtc_h>[+<x>+<y>][#<zpos>][@<format>]  set plane
        -f <pattern>    specify fill pattern
        -a      test alpha
        -g      test gamma

Beispielbefehl:

modetest -p 0:720x1280:720x1280@AR24 -a -g

9. Color Key

VOP kann eine gewählte Farbe einer Ebene vollständig transparent machen und so die nächste Ebene oder den Hintergrund zeigen. Der Treiber verwendet win_config.colorKey: Bits [23,0] enthalten die RGB-Schlüsselkomponenten, bit24 aktiviert/deaktiviert die Funktion. In den RGB888-/RGB565-Beispielen stehen R_VAL, G_VAL und B_VAL für die transparent zu machenden Farbwerte.

#define COLOR_KEY_EN    BIT(24)

9.1 Color Key für RGB888 konfigurieren

1. Rot vollständig transparent machen:

win_config->colorKey = 0xFF0000 | COLOR_KEY_EN;

1. Grün vollständig transparent machen:

win_config->colorKey = 0x00FF00 | COLOR_KEY_EN;

1. Blau vollständig transparent machen:

win_config->colorKey = 0x0000FF | COLOR_KEY_EN;

Das heißt:

win_config->colorKey = (R_VAL << 16) | (G_VAL << 8) | (B_VAL) | COLOR_KEY_EN;

9.2 Color Key für RGB565 konfigurieren

1. Rot vollständig transparent machen:

win_config->colorKey = 0xF80000 | COLOR_KEY_EN;

1. Grün vollständig transparent machen:

win_config->colorKey = 0x00FC00 | COLOR_KEY_EN;

1. Blau vollständig transparent machen:

win_config->colorKey = 0x0000F8 | COLOR_KEY_EN;

Das heißt:

R_VAL_CONFIG = R_VAL << 3;  //R[4,0] -> R[7,0]

G_VAL_CONFIG = G_VAL << 2;  //G[5,0] -> G[7,0]

B_VAL_CONFIG = B_VAL << 3;  //B[4,0] -> B[7,0]

win_config->colorKey = (R_VAL_CONFIG  << 16) | (G_VAL_CONFIG << 8) | B_VAL_CONFIG | COLOR_KEY_EN;

9.3 Color Key deaktivieren

win_config->colorKey = 0;

10. LUT aktualisieren

Eine Ebenen-LUT benötigt lut_en. Nach Aktivierung ist die LUT geschützt; ihre Register können weder gelesen noch geschrieben werden. Änderungen an lut_en werden bildweise wirksam. Für eine LUT-Aktualisierung beim Szenariowechsel wie folgt vorgehen:

1. LUT deaktivieren. (1) Ein Nicht-bpp-Ebenenformat wählen, also keines der folgenden:

RTGRAPHIC_PIXEL_FORMAT_GRAY1
RTGRAPHIC_PIXEL_FORMAT_GRAY4,
RTGRAPHIC_PIXEL_FORMAT_GRAY16,
RTGRAPHIC_PIXEL_FORMAT_GRAY256,
RTGRAPHIC_PIXEL_FORMAT_RGB332,

(2) Alle Ebenen deaktivieren und ein 32x32-Bild an einer Stelle ohne Anzeigeinhalt aktualisieren. 32x32 ist nicht verbindlich: Ein unwirksames Bild soll die lut_en-Abschaltung übernehmen, ohne den aktuellen Bildinhalt zu beeinflussen.

1. LUT-Array aktualisieren und RK_DISPLAY_CTRL_LOAD_LUT aufrufen.

2. Neues Bild konfigurieren: win auf das passende bpp-Format setzen und ein Bild aktualisieren. Damit wird die neue LUT wirksam.

11. Referenzen

1. Rockchip DRM Display Driver Development Guide

2. Rockchip_DRM_Panel_Porting_Guide.pdf