Jimmy Chen

A Programmer

(转载)Framebuffer驱动程序分析

  FrameBuffer通常作为LCD控制器或者其他显示设备的驱动,FrameBuffer驱动是一个字符设备,设备节点是/dev/fbX,主设备号为29,次设备号递增,用户可以将Framebuffer看成是显示内存的一个映像,将其映射到进程地址空间之后,就可以直接进行读写操作,而写操作可以立即反应在屏幕上。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。Framebuffer设备为上层应用程序提供系统调用,也为下一层的特定硬件驱动提供接口;那些底层硬件驱动需要用到这儿的接口来向系统内核注册它们自己。

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  Linux中的PCI设备可以将其控制寄存器映射到物理内存空间,而后,对这些控制寄存器的访问变成了对物理内存的访问,因此,这些寄存器又被称为”memio”。一旦被映射到物理内存,Linux的普通进程就可以通过mmap将这些内存I/O映射到进程地址空间,这样就可以直接访问这些寄存器了。

  FrameBuffer设备属于字符设备,采用了文件层—驱动层的接口方式,Linux为帧缓冲设备定义了驱动层的接口fb_info结构,在文件层上,用户调用file_operations的函数操作,间接调用fb_info中的fb_ops函数集来操作硬件。

Framebuffer数据结构

kernel\include\linux\fb.h

  fb_info是Linux为帧缓冲设备定义的驱动层接口。它不仅包含了底层函数,而且还有记录设备状态的数据。每个帧缓冲设备都与一个fb_info结构相对应。

fb_var_screeninfo:用于记录用户可修改的显示控制器参数,包括屏幕分辨率、每个像素点的比特数等

fb_fix_screeninfo:记录了用户不能修改的显示控制器的参数,这些参数是在驱动初始化时设置的

fb_ops是提供给底层设备驱动的一个接口。当我们编写一个FrameBuffer的时候,就要依照Linux FrameBuffer编程的套路,填写fb_ops结构体。

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Framebuffer模块初始化过程

  FrameBuffer驱动是以模块的形式注册到系统中,在模块初始化时,创建FrameBuffer对应的设备文件及proc文件,并注册FrameBuffer设备操作接口函数。

kernel\drivers\video\Fbmem.c

首先在proc文件系统中创建fb文件,同时注册操作该文件的接口函数:

因此可以对/proc/fb文件进行打开,读写操作。然后注册一个主设备号为29的字符设备,fbmem_init函数中注册了字符设备的文件操作接口函数fb_fops,定义如下:

Framebuffer驱动注册过程

变量定义:

任何一个特定硬件Framebuffer驱动在初始化时都必须向fbmem.c注册,FrameBuffer模块提供了驱动注册接口函数register_framebuffer:

参数fb_info描述特定硬件的FrameBuffer驱动信息

  注册过程就是将指定的设备驱动信息fb_info存放到registered_fb数组中。因此在注册具体的fb_info时,首先要构造一个fb_info数据结构,并初始化该数据结构,该结构用于描述一个特定的FrameBuffer驱动。

fbX设备文件的打开过程

open(“/dev/fb0”)打开设备文件fb0对应的操作过程如下:

  打开过程很简单,首先从文件节点中取出要打开FrameBuffer的fb_info数据信息,并保存到设备文件file的private_data变量中,然后调用当前fb_info中的fb_open函数完成设备打开过程。该函数在构造具体的fb_info并注册FrameBuffer时,就已注册了对应的打开操作函数指针。

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fbX设备文件的映射过程

这里和fb打开过程类似,仍然是调用具体的fb_info的映射函数来完成地址空间映射过程,但是也有区别,就是在具体的fb_info没有实现地址空间映射时,就在FrameBuffer这一层完成映射过程。

fbX设备文件的命令控制过程

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FrameBuffer驱动的框架就介绍到这来,总结一下:

  1. 构建一个fb_info数据结构,用来描述帧缓冲设备;
  2. 调用FrameBuffer驱动模块提供的接口函数register_framebuffer来注册帧缓冲设备;
  3. 对FrameBuffer设备文件的操作过程是,首先执行FrameBuffer驱动函数,然后根据注册的帧缓冲设备的次设备号得到注册的fb_info,最后调用具体的帧缓冲设备的操作函数;

转载自:https://blog.csdn.net/yangwen123/article/details/12096483

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