关于linux的fbframebuffer 设备驱动.docx

1、关于linux的fbframebuffer 设备驱动草稿V2.4.01framebuffer设备即帧缓冲设备（简写fb）提供了显示接口的抽象描述。他同时代表着显示接口的存储区，应用程序通过定义好的函数访问，不需要知道底层的任何操作。Framebuffer驱动使用的设备节点，通常位于/dev目录，如/dev/fb*.从用户角度看，fb设备和其他/dev下面的设备类似：普通的字符设备，主设备号29，次设备号定义fb的索引。通常，使用如下方式（前面的数字表示次设备号）0=/dev/fb0第一个fb设备1=/dev/fb1第二个fb设备考虑到向下兼容，可以创建符号链接：/dev/fb0current-

2、fb0/dev/fb1current-fb1fb也是一种普通的内存设备，可以读写其内容。例如，屏幕抓屏：cp/dev/fb0myfilefb虽然可以像内存设备（/dev/mem）一样，对其read,write,seek以及mmap。但区别在于fb使用的不是整个内存区，而是显存部分。通过ioctl可以读取或设定fb设备参数，很重要的一点，颜色表(cmap)也要通过Ioctl设定。查看就知道有多少ioctl应用以及相关数据结构。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。-也可以获取能够改变的信息，例如位深，颜色格式，时序等。如果

3、你改变这些值，驱动程序将对值进行优化，以满足设备特性（如果你的设定，设备不支持，返回EINVAL）。-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framebuffer设备。Xserver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）Xserver，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。之所以对视频模式进行介绍，因为在后面的一些数据结构中，会出现对视频模式的参数描述。CRT显示

4、器用3个电子枪轰击磷粉完成颜色的显示。电子枪必须完成从左到草稿V2.4.02右的水平扫描和从上至下的垂直扫描。改变枪的电压，对应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，被称为“水平折回”。当一屏幕全部扫描完毕，电子枪从底部回到左上角，被称为“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28.37516MHz，打一个点需要35242ps。1/(28.37516E6Hz)=35.242E-9s如果屏幕分辨率是640x480，那么一行的时间是：640*35.242E-9s=22.555E-6s然而水平折回也是需要时间的，通常272个点时

5、钟单位，因此扫描一行需要的时间就是：(640+272)*35.242E-9s=32.141E-6s由此得到水平扫描的频率是31KHz：1/(32.141E-6s)=31.113E3Hz若屏幕有480行，加上垂直折回时间49个行时钟单位，刷新一屏所需时间：(480+49)*32.141E-6s=17.002E-3s由此得到垂直扫描的频率是59Hz：1/(17.002E-3s)=58.815Hz这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标准规定垂直扫描频率不低于72Hz。但也因人而异，有些人在50Hz时就感觉不到闪烁，而另一些则要在80Hz以上才可。由于显示器不知道何时

6、开始新的一行扫描，因此需要为行扫描提供水平同步信号。类似的，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#|#|#|#|#|#|#|#?#|草稿V2.4.03+-#-+-+|lower_margin|?|+-+-+-+-+|vsync_len|?|+-+-+

7、-+-+把XFree86时序变成fb时序典型的显示模式：800x600508008569761040600637643666DCFHRSH1SH2HFLVRSV1SV2VFL而帧缓冲设备使用下面的参数：-pixclock:点时钟inps(picoseconds)-left_margin:timefromsynctopicture-right_margin:timefrompicturetosync-upper_margin:timefromsynctopicture-lower_margin:timefrompicturetosync-hsync_len:lengthofhorizontals

8、ync-vsync_len:lengthofverticalsync1)Pixelclock:xfree:inMHzfb:inpicoseconds(ps)pixclock=1000000/DCF2)horizontaltimings:left_margin=HFL-SH2right_margin=SH1-HRhsync_len=SH2-SH13)verticaltimings:upper_margin=VFL-SV2lower_margin=SV1-VRvsync_len=SV2-SV112下面给出了一个framebuffer驱动例子，并添加详细注释。通过阅读该例，希望大家对framebuf

9、fer驱动初步了解。后面我们将分析用到的数据结构，以及草稿V2.4.04其中成员变量和成员函数的功能和意义。/*linux/drivers/video/anakinfb.c*Copyright(C)2001AlephOneLtd.forAcuniaN.V.*Thisprogramisfreesoftware;youcanredistributeitand/ormodify*itunderthetermsoftheGNUGeneralPublicLicenseversion2as*publishedbytheFreeSoftwareFoundation.*Changelog:23-Apr-200

10、1TTCCreated*/#include#include#include#include#include#include#include#include#includestaticu16colreg16;/颜色描述表，cmap的简化描述staticintcurrcon=0;/当前的console索引staticstructfb_infofb_info;staticstructdisplaydisplay;staticintanakinfb_getcolreg(u_intregno,u_int*red,u_int*green,u_int*blue,u_int*transp,structfb_i

11、nfo*info)if(regno15)/共有16色，故索引不大于15return1;/颜色描述的位深16位，分别是R:G:B=5:6:5；后面的补齐操作采用了左移低位补齐方式，只要和setcloreg运算相反即可，也可以使用高位补齐方式。*red=colregregno&0xf800;*green=colregregno&0x7e05;/移到高字节，凑足16位*blue=colregregno&0x1f15)return1;/根据索引，设置颜色表的颜色值colregregno=(red&0xf800)|(green&0xfc005)|(blue&0xf80011);return0;/从fb_

12、info结构获取fb_fix_screeninfo信息。由于我们在anakinfb_init中并没有设置fb_info.fix的值，所以只有在此函数内通过常值赋予。staticintanakinfb_get_fix(structfb_fix_screeninfo*fix,intcon,structfb_info*info)/fix全部为0memset(fix,0,sizeof(structfb_fix_screeninfo);/id作为字符串标识用strcpy(fix-id,AnakinFB);/显存的起始物理地址fix-smem_start=VGA_START;/显存所占的字节数fix-sm

13、em_len=VGA_SIZE;/象素显示fix-type=FB_TYPE_PACKED_PIXELS;/下面的略，参考后面fb_fix_srceeninfo结构fix-type_aux=0;fix-visual=FB_VISUAL_TRUECOLOR;fix-xpanstep=0;fix-ypanstep=0;fix-ywrapstep=0;/每行所占字节数，xres400fix-line_length=400*2;/显卡无硬件加速fix-accel=FB_ACCEL_NONE;return0;staticintanakinfb_get_var(structfb_var_screeninfo

14、*var,intcon,structfb_info*info)/var初始化为0memset(var,0,sizeof(structfb_var_screeninfo);/x方向分辨率草稿V2.4.06var-xres=400;/y方向分辨率var-yres=234;/虚拟分辨率，不支持pan，故和实际分辨率一致var-xres_virtual=400;var-yres_virtual=234;var-xoffset=0;var-yoffset=0;/色深16位，5：6：5结构var-bits_per_pixel=16;/彩色，非灰度，bppgrayscale=0;/根据R:G:B5：6：5得

15、下面数据var-red.offset=11;var-red.length=5;var-green.offset=5;var-green.length=6;var-blue.offset=0;var-blue.length=5;/不支持透明度var-transp.offset=0;var-transp.length=0;var-nonstd=0;var-activate=FB_ACTIVATE_NOW;/下面解释略var-height=-1;var-width=-1;var-pixclock=0;var-left_margin=0;var-right_margin=0;var-upper_mar

16、gin=0;var-lower_margin=0;var-hsync_len=0;var-vsync_len=0;var-sync=0;var-vmode=FB_VMODE_NONINTERLACED;return0;/此函数直接返回，表明fb_var_screeninfo是不希望被修改的，这和显示器有关。若显示模式只有400*234*16一种，则set_var没有意义。staticintanakinfb_set_var(structfb_var_screeninfo*var,intcon,structfb_info*info)草稿V2.4.07return-EINVAL;/获取颜色表stat

17、icintanakinfb_get_cmap(structfb_cmap*cmap,intkspc,intcon,structfb_info*info)if(con=currcon)/通常会成立returnfb_get_cmap(cmap,kspc,anakinfb_getcolreg,info);elseif(fb_displaycon.cmap.len)fb_copy_cmap(&fb_displaycon.cmap,cmap,kspc?0:2);elsefb_copy_cmap(fb_default_cmap(16),cmap,kspc?0:2);return0;/设置颜色表static

18、intanakinfb_set_cmap(structfb_cmap*cmap,intkspc,intcon,structfb_info*info)interr;if(!fb_displaycon.cmap.len)if(err=fb_alloc_cmap(&fb_displaycon.cmap,16,0)returnerr;if(con=currcon)/通常会成立returnfb_set_cmap(cmap,kspc,anakinfb_setcolreg,info);elsefb_copy_cmap(cmap,&fb_displaycon.cmap,kspc?0:1);return0;/c

19、onsole切换staticintanakinfb_switch_con(intcon,structfb_info*info)currcon=con;return0;/通知console更新varstaticintanakinfb_updatevar(intcon,structfb_info*info)return0;草稿V2.4.08/开关显示用staticvoidanakinfb_blank(intblank,structfb_info*info)/*TODO:useI2Ctoblank/unblankthescreen*/定义structfb_ops结构staticstructfb_op

20、sanakinfb_ops=owner:THIS_MODULE,fb_get_fix:anakinfb_get_fix,fb_get_var:anakinfb_get_var,fb_set_var:anakinfb_set_var,fb_get_cmap:anakinfb_get_cmap,fb_set_cmap:anakinfb_set_cmap,;/fb驱动初始化函数int_initanakinfb_init(void)/fb_info变量全部置0memset(&fb_info,0,sizeof(structfb_info);/对fb_info.modename赋值为”AnakinFB”s

21、trcpy(fb_info.modename,AnakinFB);/fb_info.node=-1,后面调用register_framebuffer，会重新设该值为/dev/fbx节点fb_info.node=-1;/fb_info.flags指明fb驱动的内核加载方式fb_info.flags=FBINFO_FLAG_DEFAULT;/定义fb_info的fopsfb_info.fbops=&anakinfb_ops;/fb_info.disp是提供fbcon的基础fb_info.disp=&display;/fb_info.fontname表示fbcon采用的字体为VGA8X16strcp

22、y(fb_info.fontname,VGA8x16);fb_info.changevar=NULL;/console切换时调用函数anakinfb_switch_confb_info.switch_con=&anakinfb_switch_con;/下面2个函数没有操作，直接返回fb_info.updatevar=&anakinfb_updatevar;fb_info.blank=&anakinfb_blank;/display初始化为0草稿V2.4.09memset(&display,0,sizeof(structdisplay);/对display.var赋值，参考anakinfb_ge

23、t_var函数anakinfb_get_var(&display.var,0,&fb_info);/显存的起始地址display.screen_base=ioremap(VGA_START,VGA_SIZE);/显示的颜色模式display.visual=FB_VISUAL_TRUECOLOR;/象素display.type=FB_TYPE_PACKED_PIXELS;display.type_aux=0;display.ypanstep=0;display.ywrapstep=0;/每行字节数，每行400象素，16位色深，故400*2display.line_length=400*2;dis

24、play.can_soft_blank=1;/颜色反转显示标志display.inverse=0;#ifdefFBCON_HAS_CFB16/内核配置参数/fbcon的底层操作函数display.dispsw=&fbcon_cfb16;/辅助数据，意义不大display.dispsw_data=colreg;#else/此情况基本不会发生display.dispsw=&fbcon_dummy;#endif/注册framebufferif(register_framebuffer(&fb_info)0)return-EINVAL;MOD_INC_USE_COUNT;return0;MODULE_

25、AUTHOR(Tak-ShingChan);MODULE_DESCRIPTION(Anakinframebufferdriver);MODULE_SUPPORTED_DEVICE(fb);Thefb_opsStructureThestructureishowaframebufferdriversetsupthisconnection.Thestructure,definedin,isacollectionoffunctionpointers.Eachopenfile(representedinternallybyafilestructure,whichwewillexamineshortly)

26、isassociatedwithitsownsetoffunctions(byincludingafieldcalledfb_opthatpointstoafile_operationsstructure).Theoperationsare草稿V2.4.010mostlyinchargeofimplementingthesystemcallsandaretherefore,namedopen,read,andsoon.Wecanconsiderthefiletobean“object”andthefunctionsoperatingonittobeits“methods,”usingobjec

27、t-orientedprogrammingterminologytodenoteactionsdeclaredbyanobjecttoactonitself.Thisisthefirstsignofobject-orientedprogrammingweseeintheLinuxkernel,andwellseemoreinlaterchapters.Conventionally,afile_operationsstructureorapointertooneiscalledfbops(orsomevariationthereof).Eachfieldinthestructuremustpointtothefunctioninthedriverthatimplementsaspecificoperation,orbeleftNULLforunsupportedoperations.Theexactbehavioro