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转载:framebuffer驱动全篇   

2008-11-20 01:42:36|  分类: L-X |  标签: |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |

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 <geert@linux-m68k.org>

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:good02xaut@hotmail.com

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*也允许尽心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 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:good02xaut@hotmail.com

       ××××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)

  - struct fb_fix_screeninfo

    帧缓冲设备中设备无关的常值数据信息。可以通过Ioctl的FBIOGET_FSCREENINFO获取。

  - struct fb_var_screeninfo

    帧缓冲设备中设备无关的变量数据信息和特定的显示模式。可以通过iotcl的FBIOGET_VSCREENINFO

    获取,并通过ioctl的FBIOPUT_VSCREENINFO设定。还有FBIOPAN_DISPLAY可以用。

  - struct fb_cmap

    设备无关的颜色表信息。你可以通过ioctl的FBIOGETCMAP 和 FBIOPUTCMAP读取或设定。

   

2. Inside the kernel

  

 - struct fb_info

    常规信息,API以及帧缓冲设备的底层信息(主板地址...).

  - struct `par'

    唯一指定该设备的显示模式的设备相关信息。

  - struct display

    帧缓冲设备和控制台驱动之间的接口。
--------------------------------------------------------------------------------

        ***  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:)
framebuffer驱动全篇(二)
    

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:good02xaut@hotmail.com

 

#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

 

转载:framebuffer驱动全篇  - liqi.xie - Liqix的程序世界300)this.width=300" width="300" border="0"< 

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ARMLCD控制器写驱动。

framebuffer驱动全篇(三)
  

Color Map 剖析

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

 

转载:framebuffer驱动全篇  - liqi.xie - Liqix的程序世界300)this.width=300" width="300" border="0"<

/*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);

 

struct fb_info结构中有变量:

  struct fb_cmap cmap;                 /* Current cmap */

 

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

anakinfb.c文件中,cmap如图

转载:framebuffer驱动全篇  - liqi.xie - Liqix的程序世界300)this.width=300" width="300" border="0"<


 

转载:framebuffer驱动全篇  - liqi.xie - Liqix的程序世界300)this.width=300" width="300" border="0"<
 

stifb.c
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framebuffer驱动全篇(四)
    

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:

 

1.         static int  anakinfb_getcolreg(u_int regno, u_int *red, u_int *green, u_int *blue, u_int *transp, struct fb_info *info) 31

2.         static int anakinfb_setcolreg(u_int regno, u_int red, u_int green, u_int blue,u_int transp, struct fb_info *info) 45

3.         static int anakinfb_get_fix(struct fb_fix_screeninfo *fix, int con, struct fb_info *info) 57

4.         static int anakinfb_get_var(struct fb_var_screeninfo *var, int con, struct fb_info *info) 75

5.         static int anakinfb_set_var(struct fb_var_screeninfo *var, int con, struct fb_info *info) 111

6.         static int anakinfb_get_cmap(struct fb_cmap *cmap, int kspc, int con,     struct fb_info *info) 117

7.         static int anakinfb_set_cmap(struct fb_cmap *cmap, int kspc, int con,     struct fb_info *info) 130

8.         static int anakinfb_switch_con(int con, struct fb_info *info) 147

9.         static int anakinfb_updatevar(int con, struct fb_info *info) 155

10.     static void anakinfb_blank(int blank, struct fb_info *info) 161

11.     int __init anakinfb_init(void) 178


函数12是寄存器操作用。

函数34567fb_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:

 转载:framebuffer驱动全篇  - liqi.xie - Liqix的程序世界300)this.width=300" width="300" border="0"<

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。

230行,包含函数如下:

1.         static int sti_encode_fix(struct fb_fix_screeninfo *fix, const void *par, struct fb_info_gen *info) 60

2.         static int sti_decode_var(const struct fb_var_screeninfo *var,void *par, struct fb_info_gen *info) 71

3.         static int sti_encode_var(struct fb_var_screeninfo *var, const void *par, struct fb_info_gen *info) 78

4.         static void sti_get_par(void *par, struct fb_info_gen *info) 94

5.         static void sti_set_par(const void *par, struct fb_info_gen *info) 99

6.         static int sti_getcolreg(unsigned regno, unsigned *red, unsigned *green, unsigned *blue, unsigned *transp, struct fb_info *info) 104

7.         static int sti_setcolreg(unsigned regno, unsigned red, unsigned green, unsigned blue, unsigned transp, struct fb_info *info) 111

8.         static void sti_set_disp(const void *par, struct display *disp, struct fb_info_gen *info) 118

9.         static void sti_detect(void) 127

10.     static int sti_blank(int blank_mode, const struct fb_info *info) 132

11.     int __init stifb_init(void) 161

12.     void stifb_cleanup(struct fb_info *info) 201

13.     int __init stifb_setup(char *options) 208

其中110是必须的,参考下面的图。

11是初始化代码

1213没有完成具体功能

转载:framebuffer驱动全篇  - liqi.xie - Liqix的程序世界300)this.width=300" width="300" border="0"< 

再给出fb_fix_screeninfo系统调用结构图:

 

转载:framebuffer驱动全篇  - liqi.xie - Liqix的程序世界300)this.width=300" width="300" border="0"<

Frame bufferconsole

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。

转载:framebuffer驱动全篇  - liqi.xie - Liqix的程序世界300)this.width=300" width="300" border="0"< 

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framebufferconsole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.       consolefb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consolefb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 bufferconsole的关系了吧。后续我们会具体讲述fbconsole的支持。但是对console本身不会设计太多,具体参考ttyconsole的设计。当完成了fbconsole的支持,frame buffer device driver设计就完了:)

framebuffer驱动全篇(五)
    

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256ascii字符,故存储空间不大,从204811264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

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….

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