Linux下的Framebuffer

p { margin-bottom: 0.21cm; }

一些关键的概念

• 像素：pixel，点阵，就是屏幕上的一个点。

• Bpp: 每个像素所占的bit数。bit数越大，一个像素能表现颜色数越多。8bpp，能表现256种颜色。16Bpp能表现65536种颜色。

• 分辨率：一个屏幕x方向和y方向所能排列的像素数。比如240*320，240代表x方向的像素个数，320代表y方向的像素个数，整个屏幕所能占有的像素个数为240*320=76800。

• Frame buffer：帧缓冲区，显示一帧所占的内存存储空间，可以认为是显存。帧缓冲区的内容和屏幕上的点空间一般是行对应的。每行存储着这行的每个像素的颜色信息，像素的信息大小由bpp决定。

• framebuffer设备：是Linux内核当中的一种驱动程序接口。这种接口将显示设备抽象为帧缓冲区。可以将它看成是显示内存的一个映像，将其映射到进程空间之后，就可以直接进行读写操作，而写操作可以立即反映在屏幕上。（基于PC上wmware虚拟机，提供了VGA的仿真；基于s3c2410上：skyeye虚拟机，提供了LCD仿真；基于pxa上：skyeye虚拟机，提供了LCD仿真）。

• Console：控制台，指可以显示内核信息，并且允许用户登录的设备。

• terminal：终端，指有显示器或者LCD作为输出，键盘作为输入的设备。

• Virtual terminal：虚拟终端，简称VT。指在一个标准终端可以虚拟多个终端设备。在PC上，各个虚拟终端可以用ALT+功能键切换。

• Console和VT的关系。

Framebuffer driver驱动程序编写

(1)重要数据结构

在include/linux/fb.h中定义：

• struct fb_fix_screeninfo：描述framebuffer设备在使用过程中，固定不变的一些属性。用户和内核空间可见。

• struct fb_var_screeninfo：描述framebuffer设备在之用过程中，需要改变或设定的一些属性。用户和内核空间可见。

• struct fb_ops：framebuffer设备的一些操作函数。只在内核空间可见。

• struct fb_info：描述一个framebuffer设备。上面三个嵌入在这个结构中。只在内核空间可见。

struct fb_fix_screeninfo介绍：

id：字符串表示的字符标识。

smem_start：framebuffer使用的内存起始地址，表示的是物理地址。

smem_line：framebuffer所占用的内存的大小，字节为单位。

type：Framebuffer的类型。多用FB_TYPE_PACKED_PIXELS_。

visual：表示可见颜色。4，8bpp用FB_VISUAL_PSEUDOCOLOR和FB_VISUAL_STATIC_PSEUDOCOLOR；16，24，32使用FB_VISUAL_TRUCOLOR。

line_length：一行所占内存的长度，以字节为单位。

accel：是否使用硬件加速，一般为FB_ACCEL_NONE，表示没有使用。

struct fb_var_screeninfo介绍：

xres，yres：x，y方向的可见分辨率。表示可以看见的屏幕大小。

xres_virtual，yres_virtual：x和y方向的虚拟分辨率。表示可以显示的屏幕大小。

xoffset，yoffset：x和y方向的可见分辨率和虚拟分辨率的偏移。

bits_perl_pixel：bpp，每个点阵或者象素所占bit数。

struct fb_ops介绍：

fb_get_fix：获取struct fb_fix_screeninfo结构

fb_get_var：获取struct fb_var_screeninfo结构

fb_set_var：设置struct fb_var_screeninfo

struct fb_info结构介绍：

char modename[40]：framebuffer设备名称。在/proc/fb可查看。

Struct fb_var_screeninfo var

srtuct fb_fix_screeninfo fix

struct fb_ops *fbops

char *screen_base：虚拟地址

char fontname[40]：使用的字体名字。

(2)编写驱动程序

1. xxxfb_setup：解析命令行参数

   在video_setup(driver/video/fmem.c)中调用。解析类似video=xxx:opt1,opt2的命令行参数。

2. xxxfb_init：驱动程序初始化函数

   xxxfb_init_fbinfo：初始化xxxfb_info结构。

   xxxfb_map_video_memory：分配系统内存给显示设备。

   xxxfb_hw_init：初始化显示硬件

   xxxfb_set_var：设定参数，根据xxxfb_init_fbinfo初始化的参数设备fb_var_screeninfo。

   register_framebuffer：注册fb_info结构，成为framebuffer设备

3. 实现xxxfb_ops结构和它的函数。

Framebuffer应用程序编程

• 打开framebuffer设备

  int fd = open(“/dev/fb0”, O_RDWR);

• 关闭framebuffer设备

  close(fd)；

• 读取framebuffer信息

  struct fb_fix_screeninfo fb_fix;

  struct fb_var_screeninfo fb_var;

  if(ioctl(fd, FBIOGET_FSCREENINFO, &fb_fix) == -1 || ioctl(fd, FBIOGET_VSCEERNINFO, &fb_var) == -1)

  {

  printf(“Error reading screen info:\n”);

  }

• 设置framebuffer设备信息

  ioctl(fd, FBIOPUT_VSCREENINFO, &fb_var);

• 读写设备文件

  lseek定位要写的点

  write写相应的值到此点

  read读相应的点

• 映射显示区域到应用程序空间

  void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);

  addr，映射起始地址。0表示由系统指定地址。

  Length, 映射空间长度。为framebuffer所占显示内存空间大小。

  prot：内存保护标志，表示读写和执行权限。PROT_READ和PROT_WRITE，表示可读可写。

  Flags， 标志位。使用MAP_SHARED表示写内存就同时写入文件中。

  Fd， 要映射的文件句柄。

  offset：要映射的文件的起始偏移。