Frame Buffer

Frame Buffer
2010年11月18日
　　大家都知道Unix/Linux系统是由命令驱动的。X－Window－System是Unix/Linux上的图形系统，它是通过X－Server来控制硬件的。但有一些Linux的发行版在引导的时候就会在屏幕上出现图形，这时的图形是不可能由X来完成的，那是什么机制呢？答案是FrameBuffer。
　　帧缓冲（framebuffer）是 Linux 为显示设备提供的一个接口，把显存抽象后的一种设备，他允许上层应用程序在图形模式下直接对显示缓冲区进行读写操作。这种操作是抽象的，统一的。用户不必关心物理显存的位置、换页机制等等具体细节。这些都是由Framebuffer 设备驱动来完成的，所以可知其具有良好的移植性。
　　帧缓冲设备对应的设备文件为/dev/fb*，如果系统有多个显示卡，Linux 下还可支持多个帧缓冲设备，最多可达32 个，分别为/dev/fb0 到/dev/fb31，当前缺省的帧缓冲设备通常指向/dev/fb0。当然在嵌入式系统中支持一个显示设备就够了。帧缓冲设备为标准字符设备，主设备号为29，次设备号则从0到31。分别对应/dev/fb0-/dev/fb31。在MID上，设备信息是/dev/graphics/fb0，在PC机上有显卡的原因是找不到fb的。   
　　通过/dev/fb，应用程序的操作主要有这几种： 
　　1．读/写（read/write）/dev/fb：相当于读/写屏幕缓冲区。在MID上，采用的方式是cat /dev/graphics/fb0 tmp和cat tmp > /dev/graphics/fb0可以实现屏幕内存存储和重现，但是本人试了没有效果（原因不知）。
　　2．映射（map）操作：由于 Linux 工作在保护模式，每个应用程序都有自己的虚拟地址空间，在应用程序中是不能直接访问物理缓冲区地址的。为此，Linux 在文件操作 file_operations 结构中提供了 mmap 函数，可将文件的内容映射到用户空间。对于帧缓冲设备，则可通过映射操作，可将屏幕缓冲区的物理地址映射到用户空间的一段虚拟地址中，之后用户就可以通过读写这段虚拟地址访问屏幕缓冲区，在屏幕上绘图了。
　　mmap将一个文件或者其它对象映射进内存。文件被映射到多个页上，如果文件的大小不是所有页的大小之和，最后一个页不被使用的空间将会清零。munmap执行相反的操作，删除特定地址区域的对象映射。成功执行时，mmap()返回被映射区的指针，munmap()返回0。
　　基于文件的映射，在mmap和munmap执行过程的任何时刻，被映射文件的st_atime可能被更新。如果st_atime字段在前述的情况下没有得到更新，用PROT_WRITE 和 MAP_SHARED标志建立起来的文件映射，其st_ctime 和 st_mtime在对映射区写入之后，在msync()通过MS_SYNC 和 MS_ASYNC两个标志调用之前会被更新。
　　3．I/O控制：对于帧缓冲设备，对设备文件的 ioctl操作可读取/设置显示设备及屏幕的参数，如分辨率，显示颜色数，屏幕大小等等。ioctl 的操作是由底层的驱动程序来完成的。
　　典型程序段如下： 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　int main () {
　　int fp=0;
　　struct fb_var_screeninfo vinfo;
　　struct fb_fix_screeninfo finfo;
　　fp = open ("/dev/graphics/fb0",O_RDWR);
　　if (fp 内存大小。__u32 line_length 是屏幕上一行的点在内存中占有的空间，不是一行上的点数。在fb_var_screeninfo 中有__u32 xres ，__u32 yres 是x和y方向的分辨率，就是两个方向上的点数。__u32 bits_per_pixel 是每一点占有的内存空间。
　　如上：内存长度是1536000B，一行占的内存是1600B，分辨率是800*480，每像素占2B。你会发现1536000/(800*480*2)=2，分配的内存空间是单帧画面需要的内存空间的2倍？这是因为在现代的图形系统中大多有缓冲技术，显存中存有两页屏幕数据，这是方便快速的交换屏幕内容。
　　参考地址：http://blog.ednchina.com/exbob/37028/category.aspx
　　参考地址：http://blog.csdn.net/scwinter/archive/2010/01/08/5 148967.aspx 如对Android原生(Natvie)C开发还任何疑问，请参阅http://emck.avaw.com/?p=205
　　虽然现在能通过交叉环境编译程序，并push到Android上执行，但那只是console台程序，是不是有些单调呢？下面就要看如何通过Linux的 framebuffer 技术在Android上画图形，关于Linux的framebuffer技术，这里就不再详细讲解了，请大家google一下。
　　操作framebuffer的主要步骤如下：
　　1、打开一个可用的FrameBuffer设备；
　　2、通过mmap调用把显卡的物理内存空间映射到用户空间；
　　3、更改内存空间里的像素数据并显示；
　　4、退出时关闭framebuffer设备。
　　下面的这个例子简单地用framebuffer画了一个渐变的进度条，代码 framebuf.c 如下：
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　inline static unsigned short int make16color(unsigned char r, unsigned char g, unsigned char b)
　　{
　　return (
　　(((r >> 3) & 31) > 2) & 63) > 3) & 31)        );
　　}
　　int main() {
　　int fbfd = 0;
　　struct fb_var_screeninfo vinfo;
　　struct fb_fix_screeninfo finfo;
　　long int screensize = 0;
　　char *fbp = 0;
　　int x = 0, y = 0;
　　int guage_height = 20, step = 10;
　　long int location = 0;
　　// Open the file for reading and writing
　　fbfd = open("/dev/graphics/fb0″, O_RDWR);
　　if (!fbfd) {
　　printf("Error: cannot open framebuffer device.\n");
　　exit(1);
　　}
　　printf("The framebuffer device was opened successfully.\n");
　　// Get fixed screen information
　　if (ioctl(fbfd, FBIOGET_FSCREENINFO, &finfo)) {
　　printf("Error reading fixed information.\n");
　　exit(2);
　　}
　　// Get variable screen information
　　if (ioctl(fbfd, FBIOGET_VSCREENINFO, &vinfo)) {
　　printf("Error reading variable information.\n");
　　exit(3);
　　}
　　printf("sizeof(unsigned short) = %d\n", sizeof(unsigned short));
　　printf("%dx%d, %dbpp\n", vinfo.xres, vinfo.yres, vinfo.bits_per_pixel );
　　printf("xoffset:%d, yoffset:%d, line_length: %d\n", vinfo.xoffset, vinfo.yoffset, finfo.line_length );
　　// Figure out the size of the screen in bytes
　　screensize = vinfo.xres * vinfo.yres * vinfo.bits_per_pixel / 8;;
　　// Map the device to memory
　　fbp = (char *)mmap(0, screensize, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
　　fbfd, 0);
　　if ((int)fbp == -1) {
　　printf("Error: failed to map framebuffer device to memory.\n");
　　exit(4);
　　}
　　printf("The framebuffer device was mapped to memory successfully.\n");
　　//set to black color first
　　memset(fbp, 0, screensize);
　　//draw rectangle
　　y = (vinfo.yres   guage_height) / 2   2;       // Where we are going to put the pixel
　　for (x = step   2; x 内存，然后就可以操作这块内存空间来显示你想画的图形了。
　　最后别忘了关闭设备：
　　munmap(fbp, screensize);
　　close(fbfd);
　　效果图如下： 
　　
　　Android framebuffer截图   Linux的帧缓冲（Frame Buffer）之二：显示图形和图像 
　　现在你应该对FrameBuffer有一个大概的了解了吧。那么接下来你一定会想在屏幕上画一些东西，让我们先从画一个方块开始吧。先说说我的想法：在类Unix系统中，一切东西都是文件。我们对屏幕的读写就可以转换成对帧缓冲设备的读写。那么就把帧缓冲设备用open打开，再用lseek定位要读写的位置，最后调用read或者write来操作。通过这么一大段的操作我们才完成了对一个点的读或者写。
　　这种方法开销太大了。还有一种方法，我们把/dev/fb0映射到程序进程的内存空间中来，然后得到一个指向这段存储空间的指针，这样就可以方便的读写了。但是我们要知道能映射多少和该映射多少，这能很方便的从上面一个程序得出的参数来决定。
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　#include 
　　int main () {
　　int fp=0;
　　struct fb_var_screeninfo vinfo;
　　struct fb_fix_screeninfo finfo;
　　long screensize=0;
　　char *fbp = 0;
　　int x = 0, y = 0;
　　long location = 0;
　　fp = open ("/dev/graphics/fb0",O_RDWR);
　　if (fp 代码有点不清晰，不易理解。但是有了这个基本的代码实现，我们可以很容易写一些DrawPoint之类的函数去包装一下低层的对线性存储空间的读写。有了画点的程序，再写出画线画圆的函数就不是非常困难了。
　　本文来自CSDN博客，转载请标明出处：http://blog.csdn.net/scwinter/archive/2010/01/08/5 148967.aspx