framebuffer设备的参数 和framebuffer编程

framebuffer设备的参数 和framebuffer编程

如果应用程序需要知道Framebuffer设备的相关参数，必须通过ioctl()系统调用来完成。

在头文件中定义了所有的ioctl命令字，不过，最常用的ioctl命令字是下面这两个： FBIOGET_FSCREENINFO和FBIOGET_VSCREENINFO。

前者返回与Framebuffer有关的固定的信息，比如图形硬件上实际的帧缓存空间的大小、能否硬件加速等信息。而后者返回的是与Framebuffer有关的可变信息。

之所以可变，是因为对同样的图形硬件，可以工作在不同的模式下。简单来讲，一个支持1024x768x24图形模式的硬件通常也能工作在800x600x16的图形模式下。

可变的信息就是指Framebuffer的长度、宽度以及颜色深度等信息。

这两个命令字相关的结构体有两个： struct fb_fix_screeninfo和struct fb_var_screeninfo。这两个结构体都比较大，前者用于保存Framebuffer设备的固定信息，后者用于保存Framebuffer设备的可变信息。

在调用ioctl()的时候，要用到这两个结构体。

应用程序中通常要用到struct fb_var_screeninfo的下面这几个字段：

xres、yres、bits_per_pixel，分别表示x轴的分辨率、y轴的分辨率以及每像素的颜色深度（颜色深度的单位为bit/pixel），其类型定义都是无符号32位整型数。

http://hi.baidu.com/atoe/blog/item/e8da6416912a8a4a20a4e94f.html

http://hi.baidu.com/excellentderek/blog/item/f387e64e24b713cdd0c86a59.html




图形系统开发基础（挺详细）

http://linux.chinaunix.net/bbs/thread-1063136-1-1.html

一个framebuffer编程的例子。

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#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

char *fb_addr;
unsigned fb_size;

int print_screen(char *buf,int width,int height);

int main(int argc,char *argv[])
{
int screen_fbd=0;

struct fb_fix_screeninfo fb_fix;
struct fb_var_screeninfo fb_var;

char *env=NULL;

short *picture;

env="/dev/fb0";

screen_fbd=open(env,O_RDWR);

printf("Success opening framebuffer device %s\n",env);

ioctl(screen_fbd,FBIOGET_FSCREENINFO,&fb_fix);

printf("fb_fix.line_length=%d\n",fb_fix.line_length);
printf("fb_fix.accel=%d\n",fb_fix.accel);

ioctl(screen_fbd,FBIOGET_VSCREENINFO,&fb_var);

printf("fb_var.xres=%d\n",fb_var.xres);
printf("fb_var.yres=%d\n",fb_var.yres);

fb_size=fb_var.yres*fb_fix.line_length;

fb_addr=(char *)mmap(NULL,fb_size,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,screen_fbd,0);
        /*fb_addr的获取，是很核心的步骤，表示成功获得了framebuffer设备*/

picture=(char *)malloc(fb_var.yres*fb_fix.line_length);
memset(picture,0xFF,fb_var.yres*fb_fix.line_length);
        /*注意，这里对颜色的赋值只是一次赋一半值，也就是一个字节，8bit*/
        /*而事实上，一个像素的颜色值是16bit*/
        /*0xFFFF就是白色*/
        /*介绍一下16bit的颜色的类型，颜色是由RGB组成,如果是565排列,
        则依次为Red Green Blue
                11111 111111 11111
                                       */

print_screen(picture,fb_var.xres,fb_var.yres);

return 0;
}

int print_screen(char *buf,int width,int height)
{
short *t_data=(short *)buf;

short *t_fb_addr=(short *)fb_addr;

int bytew=width<<1; /*像素数乘以2即是字节数，因为颜色深度是2个字节(16bit)*/

while(--height>=0)
{
   memcpy(t_fb_addr,t_data,bytew); /*一行的数据赋值*/
   t_fb_addr += width;
   t_data += width;
}
}



FrameBuffer 原理  FrameBuffer 是出现在 2.2.xx 内核当中的一种驱动程序接口。

Linux是工作在保护模式下，所以用户态进程是无法象DOS那样使用显卡BIOS里提供的中断调用来实现直接写屏，Linux抽象出FrameBuffer这个设备来供用户态进程实现直接写屏。Framebuffer机制模仿显卡的功能，将显卡硬件结构抽象掉，可以通过Framebuffer的读写直接对显存进行操作。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。

但Framebuffer本身不具备任何运算数据的能力,就只好比是一个暂时存放水的水池.CPU将运算后的结果放到这个水池,水池再将结果流到显示器.中间不会对数据做处理. 应用程序也可以直接读写这个水池的内容.在这种机制下，尽管Framebuffer需要真正的显卡驱动的支持，但所有显示任务都有CPU完成,因此CPU负担很重.

framebuffer的设备文件一般是 /dev/fb0、/dev/fb1 等等。

可以用命令: #dd if=/dev/zero of=/dev/fb 清空屏幕.

如果显示模式是 1024x768-8 位色，用命令：$ dd if=/dev/zero of=/dev/fb0 bs=1024 count=768 清空屏幕

用命令: #dd if=/dev/fb of=fbfile  可以将fb中的内容保存下来；

可以重新写回屏幕: #dd if=fbfile of=/dev/fb

在使用Framebuffer时，Linux是将显卡置于图形模式下的．

在应用程序中，一般通过将 FrameBuffer 设备映射到进程地址空间的方式使用，比如下面的程序就打开 /dev/fb0 设备，并通过 mmap 系统调用进行地址映射，随后用 memset 将屏幕清空（这里假设显示模式是 1024x768-8 位色模式，线性内存模式）：

int fb;

unsigned char* fb_mem;

fb = open ("/dev/fb0", O_RDWR);

fb_mem = mmap (NULL, 1024*768, PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fb,0);

memset (fb_mem, 0, 1024*768);

FrameBuffer 设备还提供了若干 ioctl 命令，通过这些命令，可以获得显示设备的一些固定信息（比如显示内存大小）、与显示模式相关的可变信息（比如分辨率、象素结构、每扫描线的字节宽度），以及伪彩色模式下的调色板信息等等。

通过FrameBuffer设备，还可以获得当前内核所支持的加速显示卡的类型（通过固定信息得到），这种类型通常是和特定显示芯片相关的。比如目前最新的内核（2.4.9）中，就包含有对 S3、Matrox、nVidia、3Dfx 等等流行显示芯片的加速支持。在获得了加速芯片类型之后，应用程序就可以将 PCI 设备的内存I/O（memio）映射到进程的地址空间。这些 memio 一般是用来控制显示卡的寄存器，通过对这些寄存器的操作，应用程序就可以控制特定显卡的加速功能。

PCI设备可以将自己的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，给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。

当然，因为不同的显示芯片具有不同的加速能力，对memio的使用和定义也各自不同，这时，就需要针对加速芯片的不同类型来编写实现不同的加速功能。比如大多数芯片都提供了对矩形填充的硬件加速支持，但不同的芯片实现方式不同，这时，就需要针对不同的芯片类型编写不同的用来完成填充矩形的函数。

FrameBuffer 只是一个提供显示内存和显示芯片寄存器从物理内存映射到进程地址空间中的设备。所以，对于应用程序而言，如果希望在 FrameBuffer 之上进行图形编程，还需要自己动手完成其他许多工作。





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