Linux的backlight驅動框架和調試方法

1.概述

本文主要講述了Linux的backlight驅動框架、實現方法、驅動添加方法和調試方法。

示例Linux內核版本：6.2.8。

2.原理

屏幕背光亮度調節是電子產品的一項基本功能，比如我們使用的手機、平板、電腦等都具有背光亮度調節功能，其中手機、平板還具有自動亮度調節功能，能夠通過傳感器檢測外部環境光亮度，并依此自動調節屏幕亮度，增加用戶的視覺舒適度。屏幕背光亮度調節的方法一般包括PWM方式、電壓調節方式、電流調節方式和LED數量分組方式等。

Linux內核支持backlight驅動框架，該驅動框架提供了backlight驅動的核心數據類型和函數定義。backlight驅動開發者可以方便地利用該驅動框架提供的數據類型和函數，注冊backlight設備，添加各自的backlight驅動程序，并通過sysfs接口調用backlight驅動功能。

3.驅動框架及實現方法

3.1驅動框架源碼

backlight驅動框架的主要源碼：

./include/linux/backlight.h //backlight驅動框架頭文件

./drivers/video/backlight/backlight.c //backlight驅動框架核心代碼

3.2驅動框架數據類型定義

（1）結構體struct backlight_ops

表示backlight相關操作。其中，對于特定的backlight驅動，由驅動開發者按需對該結構體的成員變量進行配置和實現。

在./include/linux/backlight.h中定義。

各成員變量定義說明如下。

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）結構體struct backlight_properties

表示backlight相關屬性。

在./include/linux/backlight.h中定義。

各成員變量定義說明如下。

int brightness;

int max_brightness;

int power;

int fb_blank;

enum backlight_type type;

unsigned int state;

enum backlight_scale scale;

（3）結構體struct backlight_device

表示backlight設備數據。

在./include/linux/backlight.h中定義。

各成員變量定義說明如下。

（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

表示亮度值標度類型。

在./include/linux/backlight.h中定義。

3.3驅動框架核心函數

（1）devm_backlight_device_register函數

用于注冊一個新的backlight設備。在./drivers/video/backlight/backlight.c中定義。該函數有2個重要參數，一個是ops，表示backlight相關操作，另一個是props，表示backlight相關屬性，其數據類型定義形式詳見3.2節。函數參數含義如下。

（2）devm_backlight_device_unregister函數

用于注銷一個backlight設備。在./drivers/video/backlight/backlight.c中定義。函數參數含義如下。

3.4驅動典型實現方法

（1）概要

backlight驅動源文件位于./drivers/video/backlight路徑下，需要驅動開發者添加相應的源文件即可，源文件設計可參考其他廠家的驅動代碼。參考原有代碼的命名風格，可以將新添加的驅動源文件命名為xx-bl.c；xx-bl.c的2個核心函數為probe和remove函數，可以分別命名為xx_backlight_probe和xx_backlight_remove。

（2）結構體struct backlight_ops的函數成員定義

根據使用功能需求及backlight相關硬件資料，驅動開發者對結構體struct backlight_ops的函數成員進行定義，以用于后續在xx_backlight_probe函數內通過devm_backlight_device_register函數注冊backlight設備時使用。

（3）xx_backlight_probe函數定義

xx_backlight_probe函數的實現方法為：

首先對backlight設備對應的結構體struct backlight_ops的函數成員進行配置，并對結構體struct backlight_properties進行初始化配置，然后以結構體struct backlight_ops和struct backlight_properties作為參數，調用backlight驅動框架核心函數devm_backlight_device_register注冊一個新的backlight設備。

（4）xx_backlight_remove函數定義

xx_backlight_remove函數的實現方法為：

調用backlight驅動框架核心函數devm_backlight_device_unregister注銷一個backlight設備。

4.驅動添加方法

4.1添加驅動源文件

按3.4節所述方法，編寫驅動源文件xx-bl.c，添加到./drivers/video/backlight路徑下。實際上，Linux內核已經集成了種類豐富的backlight硬件驅動，極大減輕了驅動工程師的工作量，若芯片使用的backlight硬件恰好已經被Linux內核支持，則留給驅動工程師的工作僅為在設備樹添加相應的節點即可。下文4.3節將以Linux內核已有的pwm_bl.c驅動為例，介紹相應設備樹節點的設計方法。

4.2添加編譯支持

（1）修改./drivers/video/backlight路徑下的Kconfig文件，添加backlight驅動配置選項。

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

（3）在memuconfig界面，使能所添加的backlight驅動。

配置界面示例如下。

4.3添加backlight設備樹節點

以Generic PWM based Backlight Driver為例，其驅動源碼為pwm_bl.c，添加相應的pwm-backlight設備樹節點。該節點的基本屬性包括兼容性、信號選擇pwms、brightness-levels和default-brightness-level，其他屬性按需添加。

pwm-backlight設備樹設計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設備樹節點的示例。