frame buffer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：[e-mail]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/fb0Firstframebuffer1=/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-fb1andsoon...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$FRAMEBUFFER环境变量即可。在sh/bash：exportFRAMEBUFFER=/dev/fb1在csh中：setenvFRAMEBUFFER/dev/fb1设定后，Xserver将使用第二个帧缓冲区设备。2.程序员角度看/dev/fb*正如你所知，一个帧缓冲设备和内存设备类似/dev/mem，并且有许多共性。你可以read,write,seek以及mmap()。不同仅仅是帧缓冲的内存不是所有的内存区，而是显卡专用的那部分内存。/dev/fb*也允许尽心ioctl操作，通过ioctl可以读取或设定设备参数。颜色映射表也是通过Ioctl设定。查看就知道有多少ioctl应用以及相关数据结构。这里给出摘要：-你可以获取设备一些不变的信息，如设备名，屏幕的组织（平面，象素,...)对应内存区的长度和起始地址。-也可以获取能够发生变化的信息，例如位深，颜色格式，时序等。如果你改变这些值，驱动程序将对值进行优化，以满足设备特性（返回EINVAL，如果你的设定，设备不支持）-你也可以获取或设定部分颜色表。所有这些特性让应用程序十分容易的使用设备。Xserver可以使用/dev/fb*而不需知道硬件的寄存器是如何组织的。XF68_FBDev是一个用于位映射（单色）Xserver，唯一要做的就是在应用程序在相应的位置设定是否显示。在新内核中，帧缓冲设备可以工作于模块中，允许动态加载。这类驱动必须调用register_framebuffer()在系统中注册。使用模块更方便！3.帧缓冲分辨率设定帧缓冲的分辨率可以用工具fbset设定。他可以改变视频设备的显示模式。主要就是改变当前视频模式，如在启动过程中，在/etc/rc.*或/etc/init.d/*文件中调用，可以把视频模式从单色显示变成真彩.fbset使用存储在配置文件中的视频模式数据表，你可以在文件中增加自己需要的显示模式。4.XServerXserver(XF68_FBDev)是对帧缓冲设备的最主要应用。从XFree863.2后，Xserver就是XFree86的一部分了，有2个工作模式:-在/etc/XF86Config文件中，如果`Display'段关于`fbdev'的配置：ModesdefaultXserver将使用前面讨论的，从环境变量$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：800x600508008569761040600637643666nameDCFHRSH1SH2HFLVRSV1SV2VFL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:lengthofverticalsync1)Pixelclock:xfree:inMHzfb:inpicoseconds(ps)pixclock=1000000/DCF2)horizontaltimings:left_margin=HFL-SH2right_margin=SH1-HRhsync_len=SH2-SH13)verticaltimings:upper_margin=VFL-SV2lower_margin=SV1-VRvsync_len=SV2-SV1xc/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-fbdev.sourceforge.net/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.holinux/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.Insidethekern