frame buffer显卡驱动入门.docx
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framebuffer显卡驱动入门
framebuffer驱动全篇
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。
framebufferdevice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framebufferdevice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framebuffer设备有什么想法,mail:
GeertUytterhoeven
00-index这个文件
framebuffer.txt---framebuffer设备介绍
internals.txt----framebuffer设备内部快速浏览
modedb.txt----关于视频模式的资料
aty128fb.txt----关于ATIRage128显卡的framebuffer设备
clgenfb.txt-----关于CirrusLogic的显卡
matroxfb.txt----关于Matrox的显卡
pvr2fb.txt----关于PowerVR2的显卡
tgafb.txt----关于TGA(DECChip21030)显卡
vesafb.txt----关于VESA显卡
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/fb0Firstframebuffer
1=/dev/fb1Secondframebuffer
...
31=/dev/fb3132ndframebuffer
考虑到向下兼容,你可以创建符号链接:
/dev/fb0current->fb0
/dev/fb1current->fb1
andsoon...
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/fb0myfile
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/fb0and/dev/fb1etc.)可以独立工作。
应用程序如Xserver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$FRAMEBUFFER环境变量即可。
在sh/bash:
exportFRAMEBUFFER=/dev/fb1
在csh中:
setenvFRAMEBUFFER/dev/fb1
设定后,Xserver将使用第二个帧缓冲区设备。
2.程序员角度看/dev/fb*
正如你所知,一个帧缓冲设备和内存设备类似/dev/mem,并且有许多共性。
你可以
read,write,seek以及mmap()。
不同仅仅是帧缓冲的内存不是所有的内存区,而是显卡
专用的那部分内存。
/dev/fb*也允许尽心ioctl操作,通过ioctl可以读取或设定设备参数。
颜色映射表
也是通过Ioctl设定。
查看就知道有多少ioctl应用以及相关数据结构。
这里给出摘要:
-你可以获取设备一些不变的信息,如设备名,屏幕的组织(平面,象素,...)对应内存区
的长度和起始地址。
-也可以获取能够发生变化的信息,例如位深,颜色格式,时序等。
如果你改变这些值,
驱动程序将对值进行优化,以满足设备特性(返回EINVAL,如果你的设定,设备不支持)
-你也可以获取或设定部分颜色表。
所有这些特性让应用程序十分容易的使用设备。
Xserver可以使用/dev/fb*而不需知道硬件
的寄存器是如何组织的。
XF68_FBDev是一个用于位映射(单色)Xserver,唯一要做的就是
在应用程序在相应的位置设定是否显示。
在新内核中,帧缓冲设备可以工作于模块中,允许动态加载。
这类驱动必须调用
register_framebuffer()在系统中注册。
使用模块更方便!
3.帧缓冲分辨率设定
帧缓冲的分辨率可以用工具fbset设定。
他可以改变视频设备的显示模式。
主要就是
改变当前视频模式,如在启动过程中,在/etc/rc.*或/etc/init.d/*文件中调用,
可以把视频模式从单色显示变成真彩.
fbset使用存储在配置文件中的视频模式数据表,你可以在文件中增加自己需要的显示模式。
4.XServer
Xserver(XF68_FBDev)是对帧缓冲设备的最主要应用。
从XFree863.2后,Xserver就是
XFree86的一部分了,有2个工作模式:
-在/etc/XF86Config文件中,如果`Display'段关于`fbdev'的配置:
Modes"default"
Xserver将使用前面讨论的,从环境变量$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28.37516MHz,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个打点时间,因此一行总共需要:
(640+272)*35.242E-9s=32.141E-6s
我们就认为水平扫描的频率是31KHz:
1/(32.141E-6s)=31.113E3Hz
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-6s=17.002E-3s
我们就认为垂直扫描的频率是59Hz:
1/(17.002E-3s)=58.815Hz
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framebufferdevice时序
典型的显示模式:
"800x600"508008569761040600637643666
DCFHRSH1SH2HFLVRSV1SV2VFL
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:
lengthofhorizontalsync
-vsync_len:
lengthofverticalsync
1)Pixelclock:
xfree:
inMHz
fb:
inpicoseconds(ps)
pixclock=1000000/DCF
2)horizontaltimings:
left_margin=HFL-SH2
right_margin=SH1-HR
hsync_len=SH2-SH1
3)verticaltimings:
upper_margin=VFL-SV2
lower_margin=SV1-VR
vsync_len=SV2-SV1
"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-
或者查阅下面的文档:
-Themanualpagesforfbset:
fbset(8),fb.modes(5)
-ThemanualpagesforXFree86:
XF68_FBDev
(1),XF86Config(4/5)
-Themightykernelsources:
olinux/drivers/video/
olinux/include/linux/fb.h
olinux/include/video/
帧缓冲设备的内部数据结构(internals.txt)
GeertUytterhoeven,21July1998
××××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.Outsidethekernel(userspace)
-structfb_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。
-structfb_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。
-structfb_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.Insidethekernel
-structfb_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。
-structdisplay
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_MONO01andFB_VISUAL_MONO10)
-------------------------------------------------
每个象素是黑或白。
Pseudocolor(FB_VISUAL_PSEUDOCOLORandFB_VISUAL_STATIC_PSEUDOCOLOR)
---------------------------------------------------------------------
索引颜色显示
Truecolor(FB_VISUAL_TRUECOLOR)
--------------------------------
真彩显示,分成红绿兰三基色
Directcolor(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。
Grayscaledisplays
------------------
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fbdevice驱动的框架
准备好了,就开始写自己的frambufferdevicedriver。
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@
#ifndef_LINUX_FB_H
#define_LINUX_FB_H
#include
#include
/*Definitionsofframebuffers*/
#defineFB_MAJOR29/*主设备号*/
#defineFB_MAX32/*sufficientfornow*/
/*ioctls
0x46is'F'*/
#defineFBIOGET_VSCREENINFO0x4600
#defineFBIOPUT_VSCREENINFO0x4601
#defineFBIOGET_FSCREENINFO0x4602
#defineFBIOGETCMAP0x4604
#defineFBIOPUTCMAP0x4605
#defineFBIOPAN_DISPLAY0x4606
/*0x4607-0x460Baredefinedbelow*/
/*#defineFBIOGET_MONITORSPEC0x460C*/
/*#defineFBIOPUT_MONITORSPEC0x460D*/
/*#defineFBIOSWITCH_MONIBIT0x460E*/
#defineFBIOGET_CON2FBMAP0x460F
#defineFBIOPUT_CON2FBMAP0x4610
#defineFBIOBLANK0x4611/*arg:
0orvesalevel+1*/
#defineFBIOGET_VBLANK_IOR('F',0x12,structfb_vblank)
#defineFBIO_ALLOC0x4613
#defineFBIO_FREE0x4614
#defineFBIOGET_GLYPH0x4615
#defineFBIOGET_HWCINFO0x4616
#defineFBIOPUT_MODEINFO0x4617
#defineFBIOGET_DISPINFO0x4618
#defineFB_TYPE_PACKED_PIXELS0/*PackedPixels*/
#defineFB_TYPE_PLANES1/*Noninterleavedplanes*/
#defineFB_TYPE_INTERLEAVED_PLANES2/*Interleavedplanes*/
#defineFB_TYPE_TEXT3/*Text/attributes*/
#defineFB_TYPE_VGA_PLANES4/*EGA/VGAplanes*/
#defineFB_AUX_TEXT_MDA0/*Monochrometext*/
#defineFB_AUX_TEXT_CGA1/*CGA/EGA/VGAColortext*/
#defineFB_AUX_TEXT_S3_MMIO2/*S3MMIOfasttext*/
#defineFB_AUX_TEXT_MGA_STEP163/*MGAMilleniumI:
text,attr,14reservedbytes*/
#defineFB_AUX_TEXT_MGA_STEP84/*otherMGAs:
text,attr,6reservedbytes*/
#defineFB_AUX_VGA_PLANES_VGA40/*16colorplanes(EGA/VGA)*/
#defineFB_AUX_VGA_PLANES_CFB41/*CFB4inplanes(VGA)*/
#defineFB_AUX_VGA_PLANES_CFB82/*CFB8inplanes(VGA)*/
#defineFB_VISUAL_MONO010/*Monochr.1=Black0=White*/
#defineFB_VISUAL_MONO101/*Monochr.1=White0=Black*/
#defineFB_VISUAL_TRUECOLOR2/*Truecolor*/
#defineFB_VISUAL_PSEUDOCOLOR3/*Pseudocolor(likeatari)*/
#defineFB_VISUAL_DIRECTCOLOR4/*Directcolor*/
#defineFB_VISUAL_STATIC_PSEUDOCOLOR5/*Pseudocolorreadonly*/
#defineFB_ACCEL_NONE0/*nohardwareaccelerator*/
#defineFB_ACCEL_ATARIBLITT1/*AtariBlitter*/
#defineFB_ACCEL_AMIGABLITT2/*AmigaBlitter*/
#defineFB_ACCEL_S3_TRIO643/*Cybervision64(S3Trio64)*/
#defineFB_ACCEL_NCR_77C32BLT4/*RetinaZ3(NCR77C32BLT)*/
#defineFB_ACCEL_S3_VIRGE5/*Cybervision64/3D(S3ViRGE)*/
#defineFB_ACCEL_ATI_MACH64GX6/*ATIMach64GXfamily*/
#defineFB_ACCEL_DEC_TGA7/*DEC21030TGA*/
#defineFB_ACCEL_ATI_MACH64CT8/*ATIMach64CTfamily*/
#defineFB_ACCEL_ATI_MACH64VT9/*ATIMach64CTfamilyVTclass*/
#defineFB_ACCEL_ATI_MACH64GT10/*ATIMach64CTfamilyGTclass*/
#defineFB_ACCEL_SUN_CREATOR11/*SunCreator/Creator3D*/
#defineFB_ACCEL_SUN_CGSIX12/*Suncg6*/
#defineFB_ACCEL_SUN_LEO13/*Sun