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分类： LINUX
2009-05-08 10:19:04
在后续的几篇里面会详细介绍如何编写一个显卡的驱动程序。
framebuffer device在内核里面作为显卡驱动模型，许多函数和数据结构都是特定，正是这些特定的东西为我们的编程提供了方便。要开发frame buffer device驱动，你应该阅读Source\Source\Documentation\fb下面的说明文件，三个重要文件00-INDEX， framebuffer.txt，internals.txt，其他文件都是针对具体显卡芯片的说明了。
文件00-INDEX译文
文档/documentation/fb的索引文件。如果你对frame buffer设备有什么想法，mail：Geert Uytterhoeven <>
00-index 这个文件
framebuffer.txt--- frame buffer 设备介绍
internals.txt----frame buffer设备内部快速浏览
modedb.txt----关于视频模式的资料
aty128fb.txt----关于ATI Rage128显卡的frame buffer设备
clgenfb.txt-----关于Cirrus Logic的显卡
matroxfb.txt----关于Matrox的显卡
pvr2fb.txt----关于PowerVR 2的显卡
tgafb.txt----关于TGA（DECChip 21030）显卡
vesafb.txt----关于VESA显卡
帧缓冲设备(framebuffer.txt译文)
维护： Geert Uytterhoeven <>
最后校正： May 10, 2001
翻译：
0.介绍
帧缓冲设备提供了显卡的抽象描述。他同时代表了显卡上的显存，应用程序通过定义好的接口可以访问显卡，而不需要知道底层的任何操作。该设备使用特殊的设备节点，通常位于/dev目录，如/dev/fb*.
1.用户角度的/dev/fb*
从用户的角度看，帧缓冲设备和其他位于/dev下面的设备类似。他是一个字符设备，通常主设备号是29，次设备号定义帧缓冲的个数。
通常，使用如下方式（前面的数字代码次设备号）
0 = /dev/fb0 First frame buffer
1 = /dev/fb1 Second frame buffer
...
31 = /dev/fb31 32nd frame buffer
考虑到向下兼容，你可以创建符号链接：
/dev/fb0current -> fb0
/dev/fb1current -> fb1
and so on...
帧缓冲设备也是一种普通的内存设备，你可以读写其内容。例如，对屏幕抓屏：
cp /dev/fb0 myfile
你也可以同时有多个显示设备，例如你的主板上出了内置的显卡还有另一独立的显卡。对应的帧缓冲设备(/dev/fb0 and /dev/fb1 etc.)可以独立工作。
应用程序如 X server一般使用/dev/fb0作为默认的显示帧缓冲区。你可以自定把某个设备作为默认的帧缓冲设备，设置$FRAMEBUFFER环境变量即可。在sh/bash：
export FRAMEBUFFER=/dev/fb1
在csh中：
setenv FRAMEBUFFER /dev/fb1
设定后，X server将使用第二个帧缓冲区设备。
2.程序员角度看/dev/fb*
正如你所知，一个帧缓冲设备和内存设备类似/dev/mem，并且有许多共性。你可以read,write,seek以及mmap()。不同仅仅是帧缓冲的内存不是所有的内存区，而是显卡专用的那部分内存。
/dev/fb*也允许尽行ioctl操作，通过ioctl可以读取或设定设备参数。颜色映射表也是通过Ioctl设定。查看
这里给出摘要：
- 你可以获取设备一些不变的信息，如设备名，屏幕的组织（平面，象素,...)对应内存区 的长度和起始地址。
- 也可以获取能够发生变化的信息，例如位深，颜色格式，时序等。如果你改变这些值， 驱动程序将对值进行优化，以满足设备特性（返回EINVAL，如果你的设定，设备不支持）
- 你也可以获取或设定部分颜色表。
所有这些特性让应用程序十分容易的使用设备。X server可以使用/dev/fb*而不需知道硬件的寄存器是如何组织的。 XF68_FBDev是一个用于位映射（单色）X server，唯一要做的就是在应用程序在相应的位置设定是否显示。
在新内核中，帧缓冲设备可以工作于模块中，允许动态加载。这类驱动必须调用register_framebuffer()在系统中注册。使用模块更方便！
3.帧缓冲分辨率设定
帧缓冲的分辨率可以用工具fbset设定。他可以改变视频设备的显示模式。主要就是改变当前视频模式，如在启动过程中，在/etc/rc.* 或 /etc/init.d/* 文件中调用，可以把视频模式从单色显示变成真彩.
fbset使用存储在配置文件中的视频模式数据表，你可以在文件中增加自己需要的显示模式。
4.X Server
X server (XF68_FBDev)是对帧缓冲设备的最主要应用。从XFree86 3.2后，X server就是XFree86 的一部分了，有2个工作模式:
- 在/etc/XF86Config文件中，如果`Display'段关于 `fbdev'的配置：
Modes "default"
X server 将使用前面讨论的，从环境变量$FRAMEBUFFER获取当前帧缓冲设备.
你也可以设定颜色位深，使用Depth关键字，使用Virtual设定虚拟分辨率。这也是默认设置。
- 然而你也可以通过设定/etc/XF86Config,改变分辨率。这样有很多灵活性，唯一的 不足就是你必须设定刷新频率。可以用fbset -x通过fbset或xvidtune切换显示模式。
5.视频模式频率
CRT显示器是用3个电子枪轰击磷粉完成颜色的显示的。电子枪从左到右的水平扫描，并从上至下的垂直扫描。通过改变枪的电压，所显示的颜色可以不同。当电子枪完成一行扫描重新回到下一行的开始，被称作“水平折回”。当一屏幕全部扫描完毕，电子枪将回到最左上脚，被成为“垂直折回”。在折回的途中电子枪是关闭的。电子枪打点的移动速度取决于点时钟。如果点时钟是28.37516 MHz，打一个点需要35242 ps。
1/(28.37516E6 Hz) = 35.242E-9 s
如果屏幕分辨率是640x480，那么一行的时间是：
640*35.242E-9 s = 22.555E-6 s
然而水平折回也是需要时间的，通常272个打点时间，因此一行总共需要：
(640+272)*35.242E-9 s = 32.141E-6 s
我们就认为水平扫描的频率是31KHz：
1/(32.141E-6 s) = 31.113E3 Hz
一屏幕含有480行，加上垂直折回时间49，一屏所需的时间：
(480+49)*32.141E-6 s = 17.002E-3 s
我们就认为垂直扫描的频率是59Hz：
1/(17.002E-3 s) = 58.815 Hz
这也意味着屏幕数据每秒钟刷新59次。为了得到稳定的图像显示效果，VESA垂直扫描频率不低于72Hz。但是也因人而异，有些人50Hz感觉不到任何问题，有些至少在80Hz以上才可以。
由于显示器不知道什么时候新行开始扫描，显卡为每一行扫描提供水平同步信号。类似的，他也为每一帧显示提供垂直同步信号。图像在屏幕上点的位置取决于这些同步信号的发生时刻。下图给出了所有时序的概要。水平折回的时间就是左边空白＋右边空白＋水平同步长度。垂直折回的时间就是上空白＋下空白＋垂直同步长。
+----------+---------------------------------------------+----------+-------+
| | ^ | | |
| | |upper_margin | | |
| | ? | | |
+----------###############################################----------+-------+
| # ^ # | |
| # | # | |
| # | # | |
| # | # | |
| left # | # right | hsync |
| margin # | xres # margin | len |
|<-------->#<---------------+--------------------------->#<-------->|<----->|
| # | # | |
| # | # | |
| # | # | |
| # |yres # | |
| # | # | |
| # | # | |
| # | # | |
| # | # | |
| # | # | |
| # | # | |
| # | # | |
| # | # | |
| # ? # | |
+----------###############################################----------+-------+
| | ^ | | |
| | |lower_margin | | |
| | ? | | |
+----------+---------------------------------------------+----------+-------+
| | ^ | | |
| | |vsync_len | | |
| | ? | | |
+----------+---------------------------------------------+----------+-------+
6.把XFree86时序变成frame buffer device时序
典型的显示模式：
"800x600" 50 800 856 976 1040 600 637 643 666
< name > DCF HR SH1 SH2 HFL VR SV1 SV2 VFL
而帧缓冲设备使用下面的参数：
- pixclock: 点时钟 in ps (pico seconds)
- left_margin: time from sync to picture
- right_margin: time from picture to sync
- upper_margin: time from sync to picture
- lower_margin: time from picture to sync
- hsync_len: length of horizontal sync
- vsync_len: length of vertical sync
1) Pixelclock:
xfree: in MHz
fb: in picoseconds (ps)
pixclock = 1000000 / DCF
2) horizontal timings:
left_margin = HFL - SH2
right_margin = SH1 - HR
hsync_len = SH2 - SH1
3) vertical timings:
upper_margin = VFL - SV2
lower_margin = SV1 - VR
vsync_len = SV2 - SV1
更好的VESA的例子可以在XFree86的源码中找到，"xc/programs/Xserver/hw/xfree86/doc/modeDB.txt".
7. 引用
获取更多关于帧缓冲设备以及应用的参考，请访问： http://linux-fbdev.sourceforge.net/ 或者查阅下面的文档：
- The manual pages for fbset: fbset(8), fb.modes(5)
- The manual pages for XFree86: XF68_FBDev(1), XF86Config(4/5)
- The mighty kernel sources:
o linux/drivers/video/
o linux/include/linux/fb.h
o linux/include/video/
帧缓冲设备的内部数据结构（internals.txt）
Geert Uytterhoeven <>, 21 July 1998
翻译：
××××帧缓冲设备中用到的结构体××××
以下数据结构在帧缓冲设备使用，定义
1. Outside the kernel (user space)
2. Inside the kernel
--------------------------------------------------------------------------------
*** 常用的帧缓冲 API ***
Monochrome (FB_VISUAL_MONO01 and FB_VISUAL_MONO10)
-------------------------------------------------
每个象素是黑或白。
Pseudo color (FB_VISUAL_PSEUDOCOLOR and FB_VISUAL_STATIC_PSEUDOCOLOR)
---------------------------------------------------------------------
索引颜色显示
True color (FB_VISUAL_TRUECOLOR)
--------------------------------
真彩显示，分成红绿兰三基色
Direct color (FB_VISUAL_DIRECTCOLOR)
------------------------------------
每个象素颜色也是有红绿蓝组成，不过每个颜色值是个索引，需要查表。
Grayscale displays
------------------
灰度显示，红绿蓝的值都一样
准备开始写我们自己的驱动之前，请详细阅读如下文件：
\Documentation\fb目录 vesafb.txt，matroxfb.txt，sa1100fb.txt
\drivers\video目录 fbmem.c，fbgen.c，fbmon.c，fbcmap.c
skeletonfb.c
vesafb.c，sa1100fb.c，sa1100fb.h
include\linux目录 fb.h
最值得关注的是skeletonfb.c，该文件给出了一个fb device 驱动的框架。准备好了，就开始写自己的fram buffer device driver：）
还是要补充点，下面是/linux/fb.h的部分注释，加粗的是常用的，红色是关键的，一般不可少。旁边没有汉字，要么很简单没必要加注，要么就用不到！注释：
#ifndef _LINUX_FB_H
#define _LINUX_FB_H
#include
#include
/* Definitions of frame buffers */
#define FB_MAJOR 29 /*主设备号*/
#define FB_MAX 32 /* sufficient for now */
/* ioctls
0x46 is 'F' */
#define FBIOGET_VSCREENINFO 0x4600
#define FBIOPUT_VSCREENINFO 0x4601
#define FBIOGET_FSCREENINFO 0x4602
#define FBIOGETCMAP 0x4604
#define FBIOPUTCMAP 0x4605
#define FBIOPAN_DISPLAY 0x4606
/* 0x4607-0x460B are defined below */
/* #define FBIOGET_MONITORSPEC 0x460C */
/* #define FBIOPUT_MONITORSPEC 0x460D */
/* #define FBIOSWITCH_MONIBIT 0x460E */
#define FBIOGET_CON2FBMAP 0x460F
#define FBIOPUT_CON2FBMAP 0x4610
#define FBIOBLANK 0x4611 /* arg: 0 or vesa level + 1 */
#define FBIOGET_VBLANK _IOR('F', 0x12, struct fb_vblank)
#define FBIO_ALLOC 0x4613
#define FBIO_FREE 0x4614
#define FBIOGET_GLYPH 0x4615
#define FBIOGET_HWCINFO 0x4616
#define FBIOPUT_MODEINFO 0x4617
#define FBIOGET_DISPINFO 0x4618
#define FB_TYPE_PACKED_PIXELS 0 /* Packed Pixels */
#define FB_TYPE_PLANES 1 /* Non interleaved planes */
#define FB_TYPE_INTERLEAVED_PLANES 2 /* Interleaved planes */
#define FB_TYPE_TEXT 3 /* Text/attributes */
#define FB_TYPE_VGA_PLANES 4 /* EGA/VGA planes */
#define FB_AUX_TEXT_MDA 0 /* Monochrome text */
#define FB_AUX_TEXT_CGA 1 /* CGA/EGA/VGA Color text */
#define FB_AUX_TEXT_S3_MMIO 2 /* S3 MMIO fasttext */
#define FB_AUX_TEXT_MGA_STEP16 3 /* MGA Millenium I: text, attr, 14 reserved bytes */
#define FB_AUX_TEXT_MGA_STEP8 4 /* other MGAs: text, attr, 6 reserved bytes */
#define FB_AUX_VGA_PLANES_VGA4 0 /* 16 color planes (EGA/VGA) */
#define FB_AUX_VGA_PLANES_CFB4 1 /* CFB4 in planes (VGA) */
#define FB_AUX_VGA_PLANES_CFB8 2 /* CFB8 in planes (VGA) */
#define FB_VISUAL_MONO01 0 /* Monochr. 1=Black 0=White */
#define FB_VISUAL_MONO10 1 /* Monochr. 1=White 0=Black */
#define FB_VISUAL_TRUECOLOR 2 /* True color */
#define FB_VISUAL_PSEUDOCOLOR 3 /* Pseudo color (like atari) */
#define FB_VISUAL_DIRECTCOLOR 4 /* Direct color */
#define FB_VISUAL_STATIC_PSEUDOCOLOR 5 /* Pseudo color readonly */
#define FB_ACCEL_NONE 0 /* no hardware accelerator */
#define FB_ACCEL_ATARIBLITT 1 /* Atari Blitter */
#define FB_ACCEL_AMIGABLITT 2 /* Amiga Blitter */
#define FB_ACCEL_S3_TRIO64 3 /* Cybervision64 (S3 Trio64) */
#define FB_ACCEL_NCR_77C32BLT 4 /* RetinaZ3 (NCR 77C32BLT) */
#define FB_ACCEL_S3_VIRGE 5 /* Cybervision64/3D (S3 ViRGE) */
#define FB_ACCEL_ATI_MACH64GX 6 /* ATI Mach 64GX family */
#define FB_ACCEL_DEC_TGA 7 /* DEC 21030 TGA */
#define FB_ACCEL_ATI_MACH64CT 8 /* ATI Mach 64CT family */
#define FB_ACCEL_ATI_MACH64VT 9 /* ATI Mach 64CT family VT class */
#define FB_ACCEL_ATI_MACH64GT 10 /* ATI Mach 64CT family GT class */
#define FB_ACCEL_SUN_CREATOR 11 /* Sun Creator/Creator3D */
#define FB_ACCEL_SUN_CGSIX 12 /* Sun cg6 */
#define FB_ACCEL_SUN_LEO 13 /* Sun leo/zx */
#define FB_ACCEL_IMS_TWINTURBO 14 /* IMS Twin Turbo */
#define FB_ACCEL_3DLABS_PERMEDIA2 15 /* 3Dlabs Permedia 2 */
#define FB_ACCEL_MATROX_MGA2064W 16 /* Matrox MGA2064W (Millenium) */
#define FB_ACCEL_MATROX_MGA1064SG 17 /* Matrox MGA1064SG (Mystique) */
#define FB_ACCEL_MATROX_MGA2164W 18 /* Matrox MGA2164W (Millenium II) */
#define FB_ACCEL_MATROX_MGA2164W_AGP 19 /* Matrox MGA2164W (Millenium II) */
#define FB_ACCEL_MATROX_MGAG100 20 /* Matrox G100 (Productiva G100) */
#define FB_ACCEL_MATROX_MGAG200 21 /* Matrox G200 (Myst, Mill, ...) */
#define FB_ACCEL_SUN_CG14 22 /* Sun cgfourteen */
#define FB_ACCEL_SUN_BWTWO 23 /* Sun bwtwo */
#define FB_ACCEL_SUN_CGTHREE 24 /* Sun cgthree */
#define FB_ACCEL_SUN_TCX 25 /* Sun tcx */
#define FB_ACCEL_MATROX_MGAG400 26 /* Matrox G400 */
#define FB_ACCEL_NV3 27 /* nVidia RIVA 128 */
#define FB_ACCEL_NV4 28 /* nVidia RIVA TNT */
#define FB_ACCEL_NV5 29 /* nVidia RIVA TNT2 */
#define FB_ACCEL_CT_6555x 30 /* C&T 6555x */
#define FB_ACCEL_3DFX_BANSHEE 31 /* 3Dfx Banshee */
#define FB_ACCEL_ATI_RAGE128 32 /* ATI Rage128 family */
#define FB_ACCEL_IGS_CYBER2000 33 /* CyberPro 2000 */
#define FB_ACCEL_IGS_CYBER2010 34 /* CyberPro 2010 */
#define FB_ACCEL_IGS_CYBER5000 35 /* CyberPro 5000 */
#define FB_ACCEL_SIS_GLAMOUR 36 /* SiS 300/630/540 */
#define FB_ACCEL_3DLABS_PERMEDIA3 37 /* 3Dlabs Permedia 3 */
/*上面的宏定义不用关心*/
/*不可修改的屏幕信息，用户空间可见*/
struct fb_fix_screeninfo {
char id[16]; /* identification string eg "TT Builtin" */
unsigned long smem_start; /* Start of frame buffer mem 显存的起始地址*/
/* (physical address) */
__u32 smem_len; /* Length of frame buffer mem 显存的大小 */
__u32 type; /* see FB_TYPE_* */
__u32 type_aux; /* Interleave for interleaved Planes */
__u32 visual; /* see FB_VISUAL_* */
__u16 xpanstep; /* zero if no hardware panning */
__u16 ypanstep; /* zero if no hardware panning */
__u16 ywrapstep; /* zero if no hardware ywrap */
__u32 line_length; /* length of a line in bytes 每行的字节数 */
unsigned long mmio_start; /* Start of Memory Mapped I/O */
/* (physical address) */
__u32 mmio_len; /* Length of Memory Mapped I/O */
__u32 accel; /* Type of acceleration available */
__u16 reserved[3]; /* Reserved for future compatibility */
};
/* Interpretation of offset for color fields: All offsets are from the right,
* inside a "pixel" value, which is exactly 'bits_per_pixel' wide (means: you
* can use the offset as right argument to <<). A pixel afterwards is a bit
* stream and is written to video memory as that unmodified. This implies
* big-endian byte order if bits_per_pixel is greater than 8.*/
/*像素所占字节内，各个颜色的位分配比如RGB=888,565,555等等，*/
struct fb_bitfield {
__u32 offset; /* beginning of bitfield */
__u32 length; /* length of bitfield */
__u32 msb_right; /* != 0 : Most significant bit is */
/* right */
};
/*下面的宏也不常用*/
#define FB_NONSTD_HAM 1 /* Hold-And-Modify (HAM) */
#define FB_ACTIVATE_NOW 0 /* set values immediately (or vbl)*/
#define FB_ACTIVATE_NXTOPEN 1 /* activate on next open */
#define FB_ACTIVATE_TEST 2 /* don't set, round up impossible */
#define FB_ACTIVATE_MASK 15
/* values */
#define FB_ACTIVATE_VBL 16 /* activate values on next vbl */
#define FB_CHANGE_CMAP_VBL 32 /* change colormap on vbl */
#define FB_ACTIVATE_ALL 64 /* change all VCs on this fb */
#define FB_ACCELF_TEXT 1 /* text mode acceleration */
#define FB_SYNC_HOR_HIGH_ACT 1 /* horizontal sync high active */
#define FB_SYNC_VERT_HIGH_ACT 2 /* vertical sync high active */
#define FB_SYNC_EXT 4 /* external sync */
#define FB_SYNC_COMP_HIGH_ACT 8 /* composite sync high active */
#define FB_SYNC_BROADCAST 16 /* broadcast video timings
Framebuffer驱动程序模型
下图会向你展示目前的framebuffer设备驱动的结构，最常用的是非标准驱动。很明显他所处的层次最高，程序编写是最容易的。理解了这个图的，你已经很轻松的去完成一个fb驱动，比如给sa1100,s2410,s2440系列的ARM的LCD控制器写驱动。
Color Map 剖析
在framebuffer驱动程序设计中，cmap这个东东太晕了。现在我要把他赤裸裸的剖析给大家：）
1． struct fb_cmap
/*颜色映射表*/
struct fb_cmap {
__u32 start; /* First entry */
__u32 len; /* Number of entries */
__u16 *red; /* 红色 */
__u16 *green; /*绿色*/
__u16 *blue; /*蓝色*/
__u16 *transp; /* 透明度,允许 NULL */
};
该结构在fb.h文件中定义，在struct fb_ops结构中有两个成员函数与其相关：
/*获取颜色表*/
int (*fb_get_cmap)(struct fb_cmap *cmap, int kspc, int con, struct fb_info *info);
/*设定颜色表*/
int (*fb_set_cmap)(struct fb_cmap *cmap, int kspc, int con, struct fb_info *info);
在struct fb_info结构中有变量：
struct fb_cmap cmap; /* Current cmap */
在fpgen基础操作下提供：
extern int fbgen_get_cmap(struct fb_cmap *cmap, int kspc, int con, struct fb_info *info);
extern int fbgen_set_cmap(struct fb_cmap *cmap, int kspc, int con, struct fb_info *info);
在文件/* drivers/video/fbcmap.c */中提供更多的cmap应用
extern int fb_alloc_cmap(struct fb_cmap *cmap, int len, int transp);
extern void fb_copy_cmap(struct fb_cmap *from, struct fb_cmap *to, int fsfromto);
extern int fb_get_cmap(struct fb_cmap *cmap, int kspc,
int (*getcolreg)(u_int, u_int *, u_int *, u_int *,u_int *, struct fb_info *),
struct fb_info *fb_info);
extern int fb_set_cmap(struct fb_cmap *cmap, int kspc,
int (*setcolreg)(u_int, u_int, u_int, u_int, u_int,struct fb_info *),
struct fb_info *fb_info);
extern struct fb_cmap *fb_default_cmap(int len);
extern void fb_invert_cmaps(void);
2． 通过文件解析
在anakinfb.c文件中，cmap如图
在stifb.c
本文介绍的设备是位于/video目录下面的anakinfb.c驱动程序。虽然我不清楚那个设备的特性，但是从对程序的分析中我们仍然知道如何编写一个frame buffer设备驱动。
本文是个标准的fb驱动。共221行，包含函数如下：
函数1，2是寄存器操作用。函数3，4，5，6，7是fb_ops函数。函数8用于切换控制台。函数9用于更新变量。函数10用于闪烁屏幕。函数11用于初始化设备。
很奇怪，对fb设备的读写函数怎么没有！值得说明的是open,release,read,write,ioctl,mmap等函数的实现是由fbmem.c文件实现了。也就是说所有的fb设备在给定了fb_info后，所有的操作都是一样的。在明确的fb_info前提下，fbmem.c中的函数可以工作的很好。这样大家应该感到非常轻松了吧，只要完成上述的几个设备相关的函数，frame buffer设备的驱动就写完了：）
系统的结构如图：
Stifb驱动模型
linux/drivers/video/stifb.c - Generic frame buffer driver for HP * workstations with STI (standard text interface) video firmware.
这个驱动程序和前面的anakin设备完全不同，因为他不是采用标准的格式，而是根据based on skeletonfb, which wasCreated 28 Dec 1997 by Geert Uytterhoeven也就是skeletonfb.c提供的框架完成的。
共230行，包含函数如下：
其中1到10是必须的，参考下面的图。11是初始化代码。12．13没有完成具体功能。
再给出fb_fix_screeninfo系统调用结构图：
Frame buffer与console
Framebuffer作为显卡在内核中的注册设备，为了满足应用需要，通常还要为console操作提供专用操作函数。Console是系统提供的一种特殊的文本输出终端，如图所示。常用的console已经不再是从前的单色显示，而是16色或者更多颜色显示。根据文本的代表的不同属性，显示不同的颜色。
把对console的支持内嵌到fb的驱动中，或许有其自己的道理，我没有看出来。不过既然要提供这种支持，我们的驱动程序就要添枝加叶了。
在准fb设备设备驱动中是没有对console支持的。只有在非标准的fb驱动，也就是基于skeletonfb.c架构的程序，需要提供这部分代码。下面从各个方面介绍framebuffer对console的支持。
1. 各个文件中的支持
fb.h文件中
struct fb_info结构中：
struct display *disp; /* initial display variable */
struct vc_data *display_fg; /* Console visible on this display */
int (*changevar)(int); /* tell console var has changed */
int (*switch_con)(int, struct fb_info*); /* tell fb to switch consoles */
fbgen.c文件中：
void fbgen_set_disp(int con, struct fb_info_gen *info)
int fbgen_update_var(int con, struct fb_info *info)
int fbgen_switch(int con, struct fb_info *info)
新增加文件fbcon.c
struct display fb_display[MAX_NR_CONSOLES];
char con2fb_map[MAX_NR_CONSOLES];
…..
新增加文件fbcon.h：
struct display_switch
struct display
新增文件console_struct.h:
struct vc_data
……
2. console中的颜色设定
该部分内容准备略掉，可以自行参考fbcon-cfb*.c文件。
3. console和fb的高层理解
当我们在fb中引入console后，就相当于把一张白纸变成了一个日记本。本来对于fb来说只有颜色和位置的关系，引入console后，首先就是console的描述。
每个console相当于日记本的一页，不同的console可以切换。Console因为是要显示文本，又和字体联系到一起。Console的管理是十分复杂的，远远超过了framebuffer本身。在RH9中，我们可以自己体验一下console和fb的协调问题。
使用Init3多用户模式登陆，这里是没有X server支持的。所有的输入输出都是基于console的。Framebuffer就相当于你的显示器。通过ALT+CTRL+F*，我们可以切换到不同的console，而每个console的设置都可以很独立的完成。每隔console会在自己的数据区记录历史命令，在不同的console可以登陆不同的用户到系统。但是，因为只有一个屏幕，所以当前可视的console只有一个。Frame buffer驱动程序要能够根据ALT+CTRL+F*切换命令去完成console的切换显示。
这样大家应该明白frame buffer和console的关系了吧。后续我们会具体讲述fb对console的支持。但是对console本身不会设计太多，具体参考tty或console的设计。当完成了fb对console的支持，frame buffer device driver设计就完了：）
Fb console中的字体
/driver/video目录下:
font_6x11.c,font_8x8.c,font_8x16.c
font_acorn_8x8.c,font_pearl_8x8.c,
font_sun8x16.c,font_sun12x22.c
fonts.c
这些文件都是用来处理在fbcon中的字体显示问题。其中除最后一个文件fonts.c外，其他都是字模文件由cpi2fnt产生。
/include/video/目录下：
font.h
1． 首先介绍font.h文件
font.h文件中，定义了字体的描述结构
struct fbcon_font_desc {
int idx; //字体的索引号
char *name;//字体的描述
int width, height;//字模的宽和高
void *data;//字模的起始指针
int pref; //额外信息，平台用
};
width的值不一定是8的整数倍，考虑到计算机存储的问题，即使width小于8的整数倍，存储时仍以字节为单位，不足的右补齐0。
Linux内核自带了7种字体，name依次为：
font_vga_8x8,
font_vga_8x16,
font_pearl_8x8,
font_vga_6x11,
font_sun_8x16,
font_sun_12x22,
font_acorn_8x8;
根据定义name长度不大于32字节。
2． Font.c文件
/* 根据字体名返回该字体的描述结构 */
struct fbcon_font_desc *fbcon_find_font(char *name);
/*根据屏幕大小，获取默认字体描述 */
struct fbcon_font_desc *fbcon_get_default_font(int xres, int yres);
由此看来，linux中基于fbcon的字体比较单一，描述和使用也相对简单。主要是由于采用字模描述，只描述256个ascii字符，故存储空间不大，从2048到11264不等。
Fbcon中的颜色查找表
Fbcon-cfbx表示该console使用的是xbpp颜色描述。颜色数为2^x。
在此，我们仅以x=8,x=24举例，使用颜色分别是256色和真彩16M。
/driver/video/fbcon-cfb8.c
/driver/video/fbcon-cfb24.c
/include/video/fbcon-cfb8.h
/include/video/fbcon-cfb24.h
这4个文件实现的具体的操作，而fbcon的底层操作，参考前面的fbcon的介绍，不重复了：）
实现fbcon的颜色映射只需完成下面的功能，以fb8为例：
struct display_switch fbcon_cfb8;
void fbcon_cfb8_setup(struct display *p);
void fbcon_cfb8_bmove(struct display *p, int sy, int sx, int dy, int dx, int height, int width);
void fbcon_cfb8_clear(struct vc_data *conp, struct display *p, int sy, int sx, int height, int width);
void fbcon_cfb8_putc(struct vc_data *conp, struct display *p, int c, int yy, int xx);
void fbcon_cfb8_putcs(struct vc_data *conp, struct display *p, const unsigned short *s, int count, int yy, int xx);
void fbcon_cfb8_revc(struct display *p, int xx, int yy);
void fbcon_cfb8_clear_margins(struct vc_data *conp, struct display *p,int bottom_only);
fbcon_cfb8是系统的实现关键，具体解释参考fbcon介绍。
fbcon_cfb8_setup函数完成设定display结构中next_line和next_palne的值。
fbcon_cfb8_bmove函数完成当前坐标的移动。
fbcon_cfb8_clear函数通过调用rectfill函数清屏幕缓冲区。
fbcon_cfb8_putc函数向屏幕输出单字符，字体宽度必须小于等于16。
fbcon_cfb8_putcs函数向屏幕输出字符串。
fbcon_cfb8_revc函数从屏幕输入单个字符，并回显到fb上。
fbcon_cfb8_clear_margins函数和fbcon_cfb8_clear类似，调用rectfill清除区域。
其中，fb_writel函数和fb_readl函数实现输入输出的底层操作。这两个函数实际上实在fbcon_h中定义的宏操作，IOMEM操作而已。
关注一下“(nibbletab_cfb8[*cdat++ >> 4] & eorx) ^ bgx,”
这是所谓8bpp的具体实现，不同的位深就在写fb缓冲时体现了。让我们从后向前分析，
1.()^bgx，颜色和背景色异或，只有这样才能保证背景色改变时，文字一直显示。
2．~&eorx，eorx是前景色和背景色异或后的值，只有在前景色和背景色一致的时候，eorx才是0。
3. nibbletab_cfb8[~]，根据字体的~值，调用查找表，取颜色值
4．~从字体文件中去读字模的值。
还有点疑问，就是这两句的作用，attr_fgcol在fbcon_h中定义：
fgx=attr_fgcol(p,c);
bgx=attr_bgcol(p,c);
从前面的看，c应该是个字符的ascii码，ascii与颜色有什么关系呢？研究中….
