《5.linux驱动开发-第7部分-5.7.framebuffer驱动详解》

《5.linux驱动开发-第7部分-5.7.framebuffer驱动详解》

第一部分、章节目录
5.7.1.framebuffer介绍
5.7.2.framebuffer应用编程实践1
5.7.3.framebuffer应用编程实践2
5.7.4.framebuffer应用编程实践3
5.7.5.framebuffer驱动框架总览
5.7.6.framebuffer驱动框架分析1

第二部分、章节介绍
5.7.1.framebuffer介绍
本节介绍framebuffer的概念和来源、设计思想，fb设备的应用层接口等，为下节使用framebuffer应用编程打基础。
5.7.2.framebuffer应用编程实践1
本节基于framebuffer编写应用程序进行显示，主要是打开设备文件及获取设备的关键硬件信息、进行显存映射等。
5.7.3.framebuffer应用编程实践2
本节继续framebuffer应用编程，使用framebuffer在LCD上显示背景色.
5.7.4.framebuffer应用编程实践3
本节继续framebuffer应用编程，使用framebuffer更改分辨率等操作，最后讲述如何去写字、画图等。
5.7.5.framebuffer驱动框架总览
本节对内核的framebuffer驱动框架做整体介绍，各部分涉及哪些文件，每个文件是谁写的，具体功能是什么，详细的代码分析在后面。
5.7.6.framebuffer驱动框架分析1

第三部分、随堂记录
5.7.1.framebuffer介绍
5.7.1.1、什么是framebuffer
(1)裸机中如何操作LCD
(2)OS下操作LCD的难点
(3)framebuffer帧缓冲（简称fb）是linux内核中虚拟出的一个设备
(4)framebuffer向应用层提供一个统一标准接口的显示设备
(5)从驱动来看，fb是一个典型的字符设备，而且创建了一个类/sys/class/graphics
5.7.1.2、framebuffer的使用
(1)设备文件 /dev/fb0
(2)获取设备信息 #include <linux/fb.h>
(3)mmap做映射
(4)填充framebuffer

5.7.2.framebuffer应用编程实践1
5.7.2.1、打开设备
5.7.2.2、获取设备信息
(1)不可变信息FSCREENINFO，使用ioctl的FBIOGET_FSCREENINFO名
(2)可变信息VSCREENINFO，使用ioctl的FBIOGET_VSCREENINFO名

5.7.3.framebuffer应用编程实践2
5.7.3.1、mmap做映射
做完了mmap后fb在当前进程中就已经就绪了，随时可以去读写LCD显示器了。
5.7.3.2、fb显示之刷背景

5.7.4.framebuffer应用编程实践3
5.7.4.1、设置分辨率
(1)实验失败，实验结果是只能修改虚拟分辨率，不能修改可视分辨率。原因要去驱动里找。
(2)正确的做法是在驱动中去修改参数，然后重新编译运行，才能解决。
5.7.4.2、写字、画线、图片显示等

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <linux/fb.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/mman.h>

// 宏定义
#define FBDEVICE	"/dev/fb0"

// 旧开发板
//#define WIDTH		800	
//#define HEIGHT		480
// 新开发板
#define WIDTH		1024	
#define HEIGHT		600


#define WHITE		0xffffffff			// test ok
#define BLACK		0x00000000
#define RED			0xffff0000
#define GREEN		0xff00ff00			// test ok
#define BLUE		0xff0000ff			


#define GREENP		0x0000ff00			// 一样，说明前2个ff透明位不起作用


// 函数声明
void draw_back(unsigned int width, unsigned int height, unsigned int color);
void draw_line(unsigned int color);


// 全局变量
unsigned int *pfb = NULL;




int main(void)
{
	int fd = -1, ret = -1;
	
	
	struct fb_fix_screeninfo finfo = {0};
	struct fb_var_screeninfo vinfo = {0};
	
	// 第1步：打开设备
	fd = open(FBDEVICE, O_RDWR);
	if (fd < 0)
	{
		perror("open");
		return -1;
	}
	printf("open %s success.\n", FBDEVICE);
	
	// 第2步：获取设备的硬件信息
	ret = ioctl(fd, FBIOGET_FSCREENINFO, &finfo);
	if (ret < 0)
	{
		perror("ioctl");
		return -1;
	}
	printf("smem_start = 0x%x, smem_len = %u.\n", finfo.smem_start, finfo.smem_len);
	
	ret = ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &vinfo);
	if (ret < 0)
	{
		perror("ioctl");
		return -1;
	}
	printf("xres = %u, yres = %u.\n", vinfo.xres, vinfo.yres);
	printf("xres_virtual = %u, yres_virtual = %u.\n", vinfo.xres_virtual, vinfo.yres_virtual);
	printf("bpp = %u.\n", vinfo.bits_per_pixel);

	
	// 修改驱动中屏幕的分辨率
	vinfo.xres = 1024;
	vinfo.yres = 600;
	vinfo.xres_virtual = 1024;
	vinfo.yres_virtual = 1200;
	ret = ioctl(fd, FBIOPUT_VSCREENINFO, &vinfo);
	if (ret < 0)
	{
		perror("ioctl");
		return -1;
	}
	
	// 再次读出来检验一下
	ret = ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &vinfo);
	if (ret < 0)
	{
		perror("ioctl");
		return -1;
	}
	printf("修改过之后的参数：\n");
	printf("xres = %u, yres = %u.\n", vinfo.xres, vinfo.yres);
	printf("xres_virtual = %u, yres_virtual = %u.\n", vinfo.xres_virtual, vinfo.yres_virtual);
	printf("bpp = %u.\n", vinfo.bits_per_pixel);
	
	
	// 第3步：进行mmap
	unsigned long len = vinfo.xres_virtual * vinfo.yres_virtual * vinfo.bits_per_pixel / 8;
	printf("len = %ld\n", len);
	pfb = mmap(NULL, len, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
	if (NULL == pfb)
	{
		perror("mmap");
		return -1;
	}
	printf("pfb = %p.\n", pfb);
	
	draw_back(WIDTH, HEIGHT, WHITE);
	draw_line(RED);
	

	close(fd);
	
	return 0;
}




void draw_back(unsigned int width, unsigned int height, unsigned int color)
{
	unsigned int x, y;
	
	for (y=0; y<height; y++)
	{
		for (x=0; x<width; x++)
		{
			*(pfb + y * WIDTH + x) = color;
		}
	}
}

void draw_line(unsigned int color)
{
	unsigned int x, y;
	
	for (x=50; x<600; x++)
	{
		*(pfb + 200 * WIDTH + x) = color;
	}
}

5.7.5.framebuffer驱动框架总览
5.7.5.1、驱动框架部分
(1)drivers/video/fbmem.c。主要任务：1、创建graphics类、注册FB的字符设备驱动、提供register_framebuffer接口给具体framebuffer驱动编写着来注册fb设备的。本文件相对于fb来说，地位和作用和misc.c文件相对于杂散类设备来说一样的，结构和分析方法也是类似的。
(2)drivers/video/fbsys.c。这个文件是处理fb在/sys目录下的一些属性文件的。
(3)drivers/video/modedb.c。这个文件是管理显示模式（譬如VGA、720P等就是显示模式）的
(4)drivers/video/fb_notify.c
5.7.5.2、驱动部分
(1)drivers/video/samsung/s3cfb.c，驱动主体
(2)drivers/video/samsung/s3cfb_fimd6x.c，里面有很多LCD硬件操作的函数
(2)arch/arm/mach-s5pv210/mach-x210.c，负责提供platform_device的
(3)arch/arm/plat-s5p/devs.c，为platform_device提供一些硬件描述信息的
5.7.5.3、如何分析
(1)经验
(2)分析menuconfig、Makefile、Kconfig等
(3)内核编译后检查编译结果中的.o文件

5.7.6.framebuffer驱动框架分析1
5.7.6.1、fbmem_init函数
(1)#ifdef MODULE
(2)fb_proc_fops和fb在proc文件系统中的表现
(3)register_chrdev注册fb设备
(4)class_create创建graphics类
(5)fbmem_exit的对应
5.7.6.2、fb_fops
(1)read/write/mmap/ioctl
(2)registered_fb和num_registered_fb
(3)struct fb_info

5.7.7.framebuffer驱动框架分析2
5.7.7.1、register_framebuffer
(1)fb驱动框架开放给驱动编写着的注册接口
(2)fb_check_foreignness
(3)remove_conflicting_framebuffers
(4)device_create
(5)fb_init_device
5.7.7.2、fb在sysfs中的接口
(1)device_attrs
(2)dev_set_drvdata和dev_get_drvdata

5.7.8.framebuffer驱动框架分析3
5.7.8.1、fb的mode
(1)什么是mode
(2)fb_var_to_videomode
(3)fb_add_videomode
5.7.8.2、注册登记该fb设备
(1)registered_fb[i] = fb_info;
(2)结合fb_read等函数中对fb_info的使用
(3)关键点：数据如何封装、数据由谁准备由谁消费、数据如何传递
5.7.8.3、fb_notifier_call_chain

5.7.9.framebuffer驱动分析1
5.7.9.1、s3cfb.c
(1)注意目录结构的组织
(2)s3cfb_driver
5.7.9.2、s3c_device_fb
(1)mach-x210.c中，被使用
(2)devs.c中
(3)resource的定义和作用

5.7.10.framebuffer驱动分析1
5.7.10.1、probe函数分析
(1)struct s3c_platform_fb 这个结构体是fb的platform_data结构体，这个结构体变量就是platform设备的私有数据，这个数据在platform_device.device.platform_data中存储。在mach文件中去准备并填充这些数据，在probe函数中通过传参的platform_device指针取出来。
(2)struct s3cfb_global 这个结构体主要作用是在驱动部分的2个文件（s3cfb.c和s3cfb_fimd6x.c）的函数中做数据传递用的。
(3)struct resource
(4)regulator
5.7.10.2、platform_data的传递过程
(1)to_fb_plat
(2)s3cfb_set_platdata
(3)smdkc110_machine_init

5.7.11.framebuffer驱动分析2
5.7.11.1、struct s3cfb_lcd
5.7.11.2、pdata->cfg_gpio
5.7.11.3、pdata->clk_on
5.7.11.4、resource的处理
(1)platform_device中提供resource结构体数组
(2)probe中platform_get_resource取出resource并且按FLAG分头处理

5.7.12.framebuffer驱动分析3
5.7.12.1、一些硬件操作
(1)s3cfb_set_vsync_interrupt
(2)s3cfb_set_global_interrupt
5.7.12.2、s3cfb_init_global
5.7.12.3、向框架注册该fb设备
(1)s3cfb_alloc_framebuffer
(2)s3cfb_register_framebuffer

5.7.13.framebuffer驱动分析4
5.7.13.1、一些硬件操作
(1)s3cfb_set_clock
(2)s3cfb_set_window
(3)s3cfb_display_on
5.7.13.2、驱动中处理中断
(1)platform_get_irq
(2)request_irq
5.7.13.3、logo显示
5.7.13.4、backlight点亮

5.7.14.应用层为何不能设置分辨率
5.7.14.1、问题描述
(1)第4节时试图在应用层设置分辨率失败了，原因何在？
(2)定位问题：肯定是驱动的事儿
(3)进一步驱动中定位：ioctl部分的事儿
5.7.14.2、fb的ioctl部分
(1)fb是典型的字符设备驱动
(2)ioctl分为2部分，在驱动框架部分和驱动部分各有一半
(3)一路追踪找问题

5.7.15.折腾内核的启动logo
5.7.15.1、让logo显示在屏幕中央
5.7.15.2、自定义内核启动logo