Linux系统中图形显示方案

Linux系统中图形显示方案  1

FBDEV

Framebuffer device

社区参与度不高，基本转移到了DRM。

DRM/KMS

Direct Rendering Manager / KernelMode Setting

主流的图形显示方法，社区参与度高，支持图形系统精细化操作，基本形成了一套图显系统开发的生态标准。

V4L2

Video For Linux 2

主要用于视频捕获的应用场景，并且需要特定输出设备，对复杂图显控制器的支持不佳

DRM系统组成  2 kernel层面的DRM系统包含两大部分，一部分是图显设备的DRM抽象，另外一部分是图显设备的显存控制。
涵盖了linux系统中DRM系统组成，kernel为用户层提供标准的DRM接口，在用户层依据DRM库构建各种图显协议，图显应用层基于这些中间件完成应用程序的开发。  

##显存Framebuffer

申请的一块用于存储显示数据的内存区域，主要包括：
1）内存区域大小范围
2）内存中待显示数据的帧格式
3）内存中有效的区域，该部分是待显示数据

其实现方法主要有3种：
1）基于CMA的
drivers/gpu/drm/drm_fb_cma_helper.c
2）基于Scatter Gather
drivers/gpu/drm/tegra/
3）基于IOMMU
drivers/gpu/drm/exynos/exynos_drm_iommu.c

显存区域定义

帧格式定义

支持的帧格式以FOURCC格式来呈现，其定义形式如下：

1/* 24 bpp RGB */
2#define DRM_FORMAT_RGB888    fourcc_code('R', 'G', '2', '4')
3#define DRM_FORMAT_BGR888    fourcc_code('B', 'G', '2', '4')
4
5/* 32 bpp RGB */
6#define DRM_FORMAT_XRGB8888    fourcc_code('X', 'R', '2', '4')
7#define DRM_FORMAT_XBGR8888    fourcc_code('X', 'B', '2', '4')
8#define DRM_FORMAT_RGBX8888    fourcc_code('R', 'X', '2', '4')
9#define DRM_FORMAT_BGRX8888    fourcc_code('B', 'X', '2', '4')

创建FRAME BUFFER

创建成功可在dev下看见fb设备

##CRTC

CRT Controller, 阴极射线管控制，对显示buffer进行扫描，并产生时序信号。

CRTC funcs

 1static const struct drm_crtc_funcs ade_crtc_funcs = {
 2    .destroy    = drm_crtc_cleanup,
 3    .set_config = drm_atomic_helper_set_config,
 4    .page_flip  = drm_atomic_helper_page_flip,
 5    .reset      = drm_atomic_helper_crtc_reset,
 6    .atomic_duplicate_state = drm_atomic_helper_crtc_duplicate_state,
 7    .atomic_destroy_state   = drm_atomic_helper_crtc_destroy_state,
 8    .enable_vblank  = ade_crtc_enable_vblank,
 9    .disable_vblank = ade_crtc_disable_vblank,
10};

CRTC helper funcs

1static const struct drm_crtc_helper_funcs ade_crtc_helper_funcs = {
2    .mode_fixup = ade_crtc_mode_fixup,
3    .mode_set_nofb  = ade_crtc_mode_set_nofb,
4    .atomic_begin   = ade_crtc_atomic_begin,
5    .atomic_flush   = ade_crtc_atomic_flush,
6    .atomic_enable  = ade_crtc_atomic_enable,
7    .atomic_disable = ade_crtc_atomic_disable,
8};

##PLANE

PLANE funcs

1static struct drm_plane_funcs ade_plane_funcs = {
2    .update_plane   = drm_atomic_helper_update_plane,
3    .disable_plane  = drm_atomic_helper_disable_plane,
4    .destroy = drm_plane_cleanup,
5    .reset = drm_atomic_helper_plane_reset,
6    .atomic_duplicate_state = drm_atomic_helper_plane_duplicate_state,
7    .atomic_destroy_state = drm_atomic_helper_plane_destroy_state,
8};

PLANE helper funcs

1static const struct drm_plane_helper_funcs ade_plane_helper_funcs = {
2    .atomic_check = ade_plane_atomic_check,
3    .atomic_update = ade_plane_atomic_update,
4    .atomic_disable = ade_plane_atomic_disable,
5};

##ENCODER/CONNECTOR

ENCODER负责将CRTC输出的timing时序转换成外部设备所需要的信号的模块，如HDMI转换器。CONNECTOR   连接物理显示设备的连接器，如HDMI、DisplayPort、DSI总线，通常和Encoder驱动绑定在一起。

ENCODER/helper funcs

 1static const struct drm_encoder_helper_funcs dw_encoder_helper_funcs = {
 2    .atomic_check   = dsi_encoder_atomic_check,
 3    .mode_valid = dsi_encoder_mode_valid,
 4    .mode_set   = dsi_encoder_mode_set,
 5    .enable     = dsi_encoder_enable,
 6    .disable    = dsi_encoder_disable
 7};
 8
 9static const struct drm_encoder_funcs dw_encoder_funcs = {
10    .destroy = drm_encoder_cleanup,
11};

CONNECTOR/helper funcs

 1static const struct drm_connector_helper_funcs
 2panel_bridge_connector_helper_funcs = {
 3    .get_modes = panel_bridge_connector_get_modes,
 4};
 5
 6static const struct drm_connector_funcs panel_bridge_connector_funcs = {
 7    .reset = drm_atomic_helper_connector_reset,
 8    .fill_modes = drm_helper_probe_single_connector_modes,
 9    .destroy = drm_connector_cleanup,
10    .atomic_duplicate_state = drm_atomic_helper_connector_duplicate_state,
11    .atomic_destroy_state = drm_atomic_helper_connector_destroy_state,
12};

##ioctl注册

 

component组件系统  3kernel中的component框架是为了subsystem能够按照一定的顺序初始化设备而提出的架构。subsystem中由较多设备模块组成，而内核加载每个模块时间不定。则需要component框架来保证需最后初始化的设备加载前，所需设备全部加载完毕。在component中，包含两个基本概念，master和component。

master是设备树中的“超级设备（superdevice）”，负责管理该超级设备下的普通设备。component是由master管理的普通设备，要先初始化。

#初始化分为两部分

master即超级设备，执行probe使用component_master_add_with_match函数注册自己到component框架中。

component即普通设备，执行probe使用component_add函数注册自己到component框架中。

##Master初始化

 1static int kirin_drm_platform_probe(struct platform_device *pdev)
 2{
 3    struct device *dev = &pdev->dev;
 4    struct device_node *np = dev->of_node;
 5    struct component_match *match = NULL;
 6    struct device_node *remote;
 7
 8    remote = of_graph_get_remote_node(np, 0, 0);
 9    if (!remote)
10        return -ENODEV;
11
12    drm_of_component_match_add(dev, &match, compare_of, remote);
13    of_node_put(remote);
14
15    return component_master_add_with_match(dev, &kirin_drm_ops, match);
16}

##Component初始化

 1static int dsi_probe(struct platform_device *pdev)
 2{
 3    struct dsi_data *data;
 4    struct dw_dsi *dsi;
 5    struct dsi_hw_ctx *ctx;
 6    int ret;
 7
 8    data = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*data), GFP_KERNEL);
 9    if (!data) {
10        DRM_ERROR("failed to allocate dsi data.
");
11        return -ENOMEM;
12    }
13    dsi = &data->dsi;
14    ctx = &data->ctx;
15    dsi->ctx = ctx;
16
17    ret = dsi_parse_dt(pdev, dsi);
18    if (ret)
19        return ret;
20
21    platform_set_drvdata(pdev, data);
22
23    return component_add(&pdev->dev, &dsi_ops);
24}

##设备树定义

图显系统设备树定义要遵循component框架的定义，使得各个组件能够组成一个完成的拓扑结构。

 1ade: ade@f4100000 {
 2    compatible = "hisilicon,hi6220-ade";
 3    reg = <0x0 0xf4100000 0x0 0x7800>;
 4    reg-names = "ade_base";
 5    hisilicon,noc-syscon = <&medianoc_ade>;
 6    resets = <&media_ctrl MEDIA_ADE>;
 7    interrupts = <0 115 4>; /* ldi interrupt */
 8
 9    clocks = <&media_ctrl HI6220_ADE_CORE>,
10         <&media_ctrl HI6220_CODEC_JPEG>,
11         <&media_ctrl HI6220_ADE_PIX_SRC>;
12    /*clock name*/
13    clock-names  = "clk_ade_core",
14               "clk_codec_jpeg",
15               "clk_ade_pix";
16
17    assigned-clocks = <&media_ctrl HI6220_ADE_CORE>,
18        <&media_ctrl HI6220_CODEC_JPEG>;
19    assigned-clock-rates = <360000000>, <288000000>;
20    dma-coherent;
21    status = "disabled";
22
23    port {
24        ade_out: endpoint {
25            remote-endpoint = <&dsi_in>;
26        };
27    };
28};
29
30dsi: dsi@f4107800 {
31    compatible = "hisilicon,hi6220-dsi";
32    reg = <0x0 0xf4107800 0x0 0x100>;
33    clocks = <&media_ctrl  HI6220_DSI_PCLK>;
34    clock-names = "pclk";
35    status = "disabled";
36
37    ports {
38        #address-cells = <1>;
39        #size-cells = <0>;
40
41        /* 0 for input port */
42        port@0 {
43            reg = <0>;
44            dsi_in: endpoint {
45                remote-endpoint = <&ade_out>;
46            };
47        };
48    };
49};

modetest  4是由libdrm提供的测试程序，可以查询显示设备的支持状况，进行基本的显示测试，以及设置显示的模式。

编辑：jq