2. 全志显示子系统概述
在全志（Allwinner）SoC 上移植 DRM 驱动，第一步不是写代码，而是建立一张清晰的“显示地图”：从内存中的 framebuffer，到屏幕上的像素，中间经过了哪些硬件模块、哪些总线、哪些时钟与中断。只有把显示管线的组成和职责边界弄清楚，后续的显示缓存管理、DMA-BUF 导入导出、以及花屏/撕裂类问题的排查才有依据。
一、全志显示管线的整体组成
全志 SoC 的显示通路可以抽象为一条“数据自内存流向屏幕”的流水线，典型组成如下：
- DE（Display Engine，显示引擎）：显示管线的核心，负责图层合成。它从内存读取多个图层的像素数据（DMA 方式），完成缩放、格式转换、Alpha 混合、色彩空间转换，最终合成一路或多路显示输出。
- TCON（Timing Controller，时序控制器）：接收 DE 输出的合成画面，产生行同步、场同步、数据使能、像素时钟等时序信号，是“把画面按屏幕节奏送出去”的模块。
- DSI（MIPI DSI）：面向 MIPI 屏幕的串行显示接口，把 TCON 的并行像素流打包成 DSI 数据包，通过差分线发送给屏幕模组。
- HDMI：面向显示器和电视的接口，内部包含 TMDS 编码与音频嵌入，通常由 TCON 或独立显示通路驱动。
- 时钟与复位（CCU）：为 DE、TCON、DSI、HDMI 提供像素时钟、模块时钟和复位信号，是显示能否点亮的先决条件。
- 中断与状态寄存器：DE 的 vsync/line 中断、TCON 的时序状态、DSI 的传输完成与错误中断，是驱动同步和调试的关键观测点。
不同代际的全志 SoC 在模块命名上有差异，例如 DE 可能分为 DE2.0、DE3.0、Display Engine Top 等，TCON 也可能拆分为 TCON_LCD、TCON_TV、TCON_HDMI。但“DE 合成 + TCON 定时 + 接口输出”的主干结构基本一致。
二、DE、TCON、DSI、HDMI 的职责边界
理解模块分工，能避免“问题定位错模块”。可以用一句话概括：DE 决定“画面长什么样”，TCON 决定“画面按什么节奏走”，DSI/HDMI 决定“画面以什么电气形式送出去”。
| 模块 | 核心职责 | 典型寄存器/资源 | 常见问题 |
|---|---|---|---|
| DE | 图层 DMA 读取、缩放、混合、合成 | 图层地址、格式、尺寸、Alpha | 花屏、图层错位、颜色异常 |
| TCON | 行场时序、像素时钟、接口时序 | HT/VT、HBP/HFP、VBP/VFP | 无显示、偏移、抖动、闪屏 |
| DSI | MIPI 打包、差分发送、命令传输 | Lane 数、速率、时序参数 | 黑屏、初始化失败、传输错误 |
| HDMI | TMDS 编码、音频嵌入、EDID | 像素时钟、色彩深度、音频 | 无信号、分辨率不匹配 |
| CCU | 时钟分频、门控、复位 | PLL、模块时钟、复位位 | 模块不工作、时钟偏差 |
三、DRM 驱动架构与显示缓存管理的基本定位
在 Linux 侧，全志显示子系统通过 DRM/KMS 框架暴露给用户空间。DRM 驱动把硬件模块抽象成一组标准对象：
- CRTC：对应一条扫描输出通路，通常绑定一个 TCON 通道，负责时序与扫描。
- Plane：对应 DE 的一个图层，负责把 framebuffer 合成到 CRTC 上。
- Encoder：对应 DSI 或 HDMI 等输出接口的编码逻辑。
- Connector：对应物理连接器，负责 EDID 读取、热插拔检测和显示模式枚举。
- Framebuffer / GEM：对应显示缓存对象，管理内存分配、映射与生命周期。
显示缓存管理是 DRM 驱动中最容易出问题、也最需要与 DMA-BUF 打交道的一层。它的基本定位是：为 Plane 提供可被 DE 直接 DMA 读取的物理连续或 IOMMU 映射的缓冲区，并保证在扫描期间缓冲区不被释放或改写。
在全志平台上，显示缓存通常来自 CMA（Contiguous Memory Allocator）或 DMA-BUF 导入。DE 需要的是物理地址或 IOMMU 映射后的设备地址，因此驱动必须在 framebuffer 创建时完成地址映射，并在页面翻转（page flip）时正确切换图层地址寄存器。
四、典型场景：从应用送显到屏幕点亮
假设一个 Wayland 应用要显示一帧画面，典型路径如下：
- 应用通过 GBM 或 DRM API 申请一个 buffer，得到 DMA-BUF 文件描述符。
- DRM 驱动把该 DMA-BUF 导入为 GEM 对象，并创建对应的 framebuffer。
- 合成器把 framebuffer 绑定到某个 Plane，提交 atomic commit。
- 驱动在 commit 中配置 DE 图层地址、格式、尺寸和混合参数。
- DE 从内存读取图层数据，合成后送给 TCON。
- TCON 按 DSI 或 HDMI 的时序输出，最终在屏幕上显示。
# 查看 DRM 设备与连接器状态
ls /dev/dri/
cat /sys/class/drm/card0-DSI-1/status
cat /sys/kernel/debug/dri/0/summary
# 典型调试信息：确认 CRTC / Plane / Encoder 绑定关系
modetest -M sun4i-drm -c
modetest -M sun4i-drm -p五、常见误区与复盘要点
误区一：把“无显示”直接归因于 DRM 驱动。实际上，时钟未使能、TCON 时序参数错误、DSI 初始化命令失败、背光未打开，都会表现为黑屏。应按“CCU → DE → TCON → 接口 → 屏幕”的顺序逐级确认。
误区二：忽视显示缓存的物理连续性。DE 的 DMA 能力对缓冲区地址有要求，若使用非连续内存或未正确建立 IOMMU 映射，会出现花屏、错行甚至总线错误。
误区三：页面翻转时未同步。在 vsync 之前切换图层地址，容易造成撕裂；在扫描期间释放旧 buffer，则可能触发 IOMMU fault 或显示异常。
复盘时建议固定一套观测顺序：先看时钟与复位是否就绪，再看 DE 是否产生中断，接着确认 TCON 时序是否匹配屏幕规格，最后检查 DSI/HDMI 链路与缓存地址。把这条链路和 DRM 对象模型对应起来，后续的 DMA-BUF 调试与显示缓存管理就有了稳定的分析框架。