framebuffer驱动分析（五）

    Framebuffer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,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.

     Framebuffer console中的字体

    /driver/video

       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….