MTK Linux DRM分析（三十五）- MTK mtk_hdmi_ddc.c

一、简介

1. HDMI 接口的功能引脚分类

HDMI（High Definition Multimedia Interface）是一个基于 TMDS（Transition Minimized Differential Signaling）的数字音视频接口。
标准 Type A HDMI 接口 一共有 19 根引脚，主要分成几类：

1. TMDS 差分对（传输视频和音频数据）

   • 3 组数据通道：TMDS Data2±, TMDS Data1±, TMDS Data0±
   • 1 组时钟通道：TMDS Clock±

2. DDC 通道（Display Data Channel）

   • I²C 接口 (SCL + SDA)，用来在 Source（比如 PC/机顶盒）和 Sink（比如显示器/电视）之间传输 EDID 信息（显示器支持的分辨率、刷新率等）。
   • 所以 DDC 是一种 I²C 通信机制。

3. CEC 通道（Consumer Electronics Control）

   • 单根线（CEC），用于实现 HDMI 设备间的互相控制，例如：

     • 电视遥控器可以控制机顶盒播放
     • 打开蓝光机 → 电视自动切换到对应 HDMI 输入

   • CEC 协议是 HDMI 的特色之一。

4. Hot Plug Detect (HPD)

   • 由 Sink 输出，告诉 Source “我已经接好，可以通信”。

5. 电源与地

   • +5V Power（由 Source 提供，给 Sink 侧的 EDID/EEPROM 供电）。
   • 多根 GND（屏蔽和差分信号回路）。

2. HDMI 19-pin Type A 引脚定义（标准接口）

下面是 Type A（最常见的标准 HDMI 接口）引脚分布：

3. DDC vs CEC 区别总结

• DDC

  • 协议：I²C
  • 作用：让 Source 读取 Sink 的 EDID 配置
  • 走线：SCL（Pin15）+ SDA（Pin16）

• CEC

  • 协议：CEC 专用单总线
  • 作用：HDMI 设备互相控制（遥控、开关机联动）
  • 走线：CEC（Pin13）

✅ 总结：

• HDMI Type A = 19 个 pin
• DDC = I²C 通道（SCL+SDA，用于 EDID）
• CEC = 单线控制通道（遥控/联动控制）

二、代码分析

这个代码文件（mtk_hdmi_ddc.c）是一个Linux内核驱动模块，用于MediaTek（联发科）平台的HDMI DDC（Display Data Channel）接口。DDC是HDMI标准中的一个通道，主要通过I2C协议实现显示器与主机之间的通信，例如读取EDID（Extended Display Identification Data）信息以获取显示器分辨率、刷新率等参数。该驱动实现了I2C适配器，允许内核通过此接口进行DDC数据读写操作。代码基于GPL-2.0许可证，使用平台设备驱动框架，支持MT8173等芯片。

代码的主要作用包括：

• 初始化HDMI DDC硬件（寄存器配置、时钟启用）。
• 提供I2C传输接口，支持读写操作。
• 处理DDC协议的启动、停止、数据传输和ACK确认。
• 寄存器操作辅助函数，用于位级控制DDC控制器。

代码结构清晰，包括寄存器定义、辅助函数、I2C消息处理函数、I2C算法实现、探测/移除函数，以及模块初始化信息。

主要函数及其作用

以下是代码中的主要函数，按逻辑顺序分析，每个函数的作用、参数和关键逻辑简述如下：

1. sif_set_bit / sif_clr_bit / sif_bit_is_set / sif_write_mask / sif_read_mask
   • 作用：这些是寄存器操作的辅助函数，用于对DDC控制器的寄存器进行位级读写和检查。它们封装了ioread/iowrite操作，确保硬件寄存器的原子性修改。
   • 关键逻辑：使用readl/writel访问内存映射的寄存器，支持设置/清除位、检查位状态、掩码写/读。
   • 使用场景：贯穿整个驱动，用于配置DDC模式、时钟分频、ACK检查等。例如，sif_write_mask用于设置时钟分频或传输模式。
2. ddcm_trigger_mode
   • 作用：触发DDC控制器的特定模式（如START、WRITE_DATA、READ_DATA等），并等待操作完成。这是DDC协议的核心控制函数。
   • 参数：ddc（驱动结构体指针）、mode（模式值，如DDCM_START=0x1）。
   • 关键逻辑：设置模式寄存器（DDCMCTL1），置位TRI位触发操作，然后通过readl_poll_timeout轮询等待TRI位清零（表示操作完成）。超时为20ms。
   • 使用场景：在读写消息中调用，用于启动传输、发送数据、读取数据等步骤。
3. mtk_hdmi_ddc_read_msg
   • 作用：处理I2C读消息，从设备读取数据，支持多字节读取和ACK确认。主要用于DDC读取EDID等信息。
   • 参数：ddc、msg（I2C消息结构体，包含地址、缓冲区、长度）。
   • 关键逻辑：
     • 发送START和设备地址（带读位）。
     • 分块读取数据（每块最多8字节），处理ACK（使用DDCM_READ_DATA_ACK或NO_ACK）。
     • 检查ACK错误，如果NACK则返回错误。
     • 数据从寄存器（DDCMD0/DDCMD1）读取到msg->buf。
   • 返回：成功返回0，失败返回-ENXIO（无响应）或其他错误。
   • 使用场景：在I2C传输中，当消息标志为I2C_M_RD时调用。
4. mtk_hdmi_ddc_write_msg
   • 作用：处理I2C写消息，向设备写入数据。主要用于DDC配置或写入命令。
   • 参数：ddc、msg（包含地址、缓冲区）。
   • 关键逻辑：
     • 发送START和设备地址（带写位），然后写入数据字节。
     • 设置页面长度（PGLEN=1，表示2字节：地址+数据）。
     • 检查ACK，如果不匹配则返回-EIO。
   • 返回：成功返回0，失败返回-EIO。
   • 使用场景：在I2C传输中，当消息不带I2C_M_RD标志时调用。注意：代码中只支持单字节写入（msg->buf[0]），可能针对特定DDC场景。
5. mtk_hdmi_ddc_xfer
   • 作用：I2C主传输函数，实现多个消息的批量传输。这是I2C算法的核心入口。
   • 参数：adapter（I2C适配器）、msgs（消息数组）、num（消息数量）。
   • 关键逻辑：
     • 配置DDC寄存器（启用SCL拉伸、SM0EN，禁用ODRAIN）。
     • 检查总线是否忙碌，如果忙返回-EBUSY。
     • 设置时钟分频（SIF1_CLOK=288）。
     • 循环处理每个消息：读调用read_msg，写调用write_msg。
     • 传输结束发送STOP。
   • 返回：成功返回处理的消息数，失败返回负错误码。
   • 使用场景：由I2C核心调用，实现I2C协议的master_xfer。
6. mtk_hdmi_ddc_func
   • 作用：返回I2C适配器的功能标志，支持纯I2C和SMBUS仿真。
   • 返回：I2C_FUNC_I2C | I2C_FUNC_SMBUS_EMUL。
   • 使用场景：I2C算法的functionality回调，用于上层查询驱动能力。
7. mtk_hdmi_ddc_probe
   • 作用：平台设备探测函数，初始化驱动。
   • 参数：pdev（平台设备指针）。
   • 关键逻辑：
     • 分配ddc结构体，获取时钟（“ddc-i2c”）。
     • 映射寄存器资源。
     • 启用时钟。
     • 设置I2C适配器属性（名称、算法、重试次数等）。
     • 添加I2C适配器到内核。
   • 返回：成功0，失败负错误码。
   • 使用场景：内核加载模块时调用，支持DT匹配"mediatek,mt8173-hdmi-ddc"。
8. mtk_hdmi_ddc_remove
   • 作用：平台设备移除函数，清理资源。
   • 参数：pdev。
   • 关键逻辑：删除I2C适配器，禁用时钟。
   • 返回：0。
   • 使用场景：卸载模块时调用。

其他关键点

• 结构体：mtk_hdmi_ddc 包含I2C适配器、时钟和寄存器基址。
• I2C算法：mtk_hdmi_ddc_algorithm 定义了xfer和func回调。
• 寄存器定义：如DDC_DDCMCTL0（控制时钟、状态）、DDC_DDCMCTL1（模式、ACK）、DDCMD0/1（数据缓冲）。
• 错误处理：常见错误包括ACK失败（NACK）、总线忙、超时，使用dev_err日志。
• 限制：写操作仅支持单字节数据；读操作支持多字节但分块处理；无互联网访问，仅硬件操作。
• 模块信息：作者Jie Qiu，描述"MediaTek HDMI DDC Driver"，使用platform_driver注册。