Linux下Framebuffer学习

作者：Sam（甄峰） sam_code@hotmail.com

Sam之前写过vfb(虚拟framebuffer) driver. 但现在什么都不记得了。 现在需要在X5平台上使用framebuufer. 只好再学习一次。

零：Framebuffer 简介：

Frame Buffer设备为图形硬件提供抽象。它表示一些视频硬件的Frame Buffer，允许应用软件通过定义好的接口访问图形硬件，所以这些软件不必知道任何关于低层（硬件寄存器）的知识。

使用frame buffer设备的应用程序（例如 X server）默认使用/dev/fb0（老一点的软件使用 /dev/fb0current）。你可以通过设定环境变量$FRAMEBUFFER等于frame buffer设备的路径名来改变frame buffer设备，例如（针对 sh/bash用户）：export FRAMEBUFFER=/dev/fb1或者（针对 csh 用户）：setenv FRAMEBUFFER /dev/fb1之后，X server将使用第二个frame buffer。

大家都已经知道，frame buffer设备是一个内存设备，就像/dev/mem， 所以他拥有相同的特征。你可以读他，写他，在他里面定位和mmap他（主要用途）。

/dev/fb*也允许在他之上做一些ioctls操作，通过这种方法硬件的许多信息可以获取和设置。颜色映射处理（the color map handling）也通过ioctls工作。

- 你可以取得硬件的不可更改信息，例如名字，屏幕内存组织方式（位面，象素格式，……）和地址和屏幕内存的长度。

- 你可以获取和修改硬件的可变信息，例如可见，虚拟几何，深度，颜色映射格式，定时，等等。如果你试图修改这些信息，驱动可能规整一些值以适应硬件的能力（或者返回EINVAL 如果这个操作不可能） （译注：the driver maybe will round up some values to meet the hardware's capabilities）

- 你可以取得和设置部分颜色映射。通信使用16位每一颜色（红，绿，蓝，透明）来支持所有存在的硬件。驱动处理所有应用于硬件的计算（截取他们到较少的位，可能会舍弃透明）。

视频模式计时：（非常重要）

显示器使用电子束（彩色模式使用3个电子束，单色模式使用1个电子束）绘制屏幕上的图像。屏幕的前面被颜色荧光(象素)覆盖.如果荧光被电子击中,它就会发出光子从而可见.

电子束从左至右绘制水平行,从上到下绘制整个屏幕.通过改变电子束的亮度,便可以显示各种颜色和亮度的像素

每条扫描线完成后电子束必须重新移回到下一行的左端:这称做水平回扫.等到完成整个屏幕(帧)的绘制,电子束会移回到左上方点:这被称做垂直回扫.在水平和垂直回扫期间,电子束被关闭(空).

电子束绘制像素的速度由图形板的时钟决定(译注:dotclock).

例如：时钟是28.37516MHZ(每秒百万周期)。也就是说每秒可以绘制28.37516M像素。

每像素需35242 ps(微秒):1/(28.37516E6 HZ) = 35.242E-9 s

如果屏幕的分辨率是640x480, 将需要640*35.242E-9 s = 22.555E-6 s来绘制一条扫描线上640(xres)个像素.但是水平回扫也需要时间(例如 272 像素), 所以一条完整的水平扫描线需要:(640+272)*35.242E-9 s = 32.141E-6 s

我们称水平刷新率约是31 kHz:1/(32.141E-6 s) = 31.113E3 Hz

整个屏幕有480(yres)条扫描线,但是我们必须还要考虑垂直回扫(例如 49 条扫描线). 所以完整的一屏需要:(480+49)*32.141E-6 s = 17.002E-3 s垂直刷新率约是 59 Hz:1/(17.002E-3 s) = 48.815 Hz这意味着屏幕上的数据每秒钟刷新约59。

从最上面的图可以看出：
水平回扫时间是左边缘（left_margin）,右边缘（right_margin）和 hsync 长度（hsync_len）的总和. 而垂直回扫时间是上边缘（upper_margin）,下边缘（lower_margin）和 vsync长度（vsync_len）的总和。这些值与fb_var_screeninfo结构体中的项目对应。
frame buffer设备期待所有的水平计时以时钟(以picoseconds, 1E-12 s)为单位,垂直计时则以扫描线数目为单位.
pixclock（以ps为单位的像素时钟）
- pixclock: 以ps为单位的像素时钟(pico seconds)
- left_margin: 从sync到画面的时间
- right_margin: 从画面到sync的时间
- upper_margin: 从sync到画面的时间
-lower_margin: 从画面到sync的时间
- hsync_len: 水平sync的长度
- vsync_len: 垂直sync的长度








一. 基本使用方法：


（之后再补上）





二. 最重要的结构体：


fb_var_screeninfo
简单的项如下：
__u32 xres; /* visible resolution */
__u32 yres; //可见部分的长宽
__u32 xres_virtual; /* virtual resolution */
__u32 yres_virtual; //虚拟部分的长宽
__u32 xoffset; /* offset from virtual to visible */ //可见和虚拟部分的offset
__u32 yoffset; /* resolution */


__u32 bits_per_pixel; //每个象素占多少位
__u32 grayscale; //不等于0的话，灰度

struct fb_bitfield red; /* bitfield in fb mem if true color, */

struct fb_bitfield green; /* else only length is significant */

struct fb_bitfield blue;

struct fb_bitfield transp; /* transparency */

fb_bitfield:结构很重要：

struct fb_bitfield

{

__u32 offset; /* beginning of bitfield */

__u32 length; /* length of bitfield */

__u32 msb_right; /* != 0 : Most significant bit is */

};

像素详解：

以上的结构其实与像素有关，这个结构是说：这种色值（RGB或者transp=alpha）在一个像素点结构中的offset,length 。

---------------- 一个像素点

R G B a

这样，上面这个结构就明白了吧。

其它机构的含义，请看上面的视频模式部分。呵呵