Linux FrameBuffer操作(二十七)

所有的这些操作，都是在控制台界面下，root登录。

一、读屏与写屏操作

1.获取一屏的数据
# cat /dev/fb0 > 111.bmp

2.将屏幕数据显示
# cat sreensnap > /dev/fb0

二、操作/dev/fb0

1）查看/dev/fb0 的信息

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <linux/fb.h>
#include <sys/mman.h>
#include <stdlib.h>
 
int main () 
{
     int fp=0;
     struct fb_var_screeninfo vinfo;
     struct fb_fix_screeninfo finfo;
     fp = open ("/dev/fb0",O_RDWR);
 
     if (fp < 0){
      printf("Error : Can not open framebuffer device/n");
      exit(1);
     }
 
     if (ioctl(fp,FBIOGET_FSCREENINFO,&finfo)){
      printf("Error reading fixed information/n");
      exit(2);
     }
     
     if (ioctl(fp,FBIOGET_VSCREENINFO,&vinfo)){
      printf("Error reading variable information/n");
      exit(3);
     }
 
     printf("The mem is :%d\n",finfo.smem_len);
     printf("The line_length is :%d\n",finfo.line_length);
     printf("The xres is :%d\n",vinfo.xres);
     printf("The yres is :%d\n",vinfo.yres);
     printf("bits_per_pixel is :%d\n",vinfo.bits_per_pixel);
     close (fp);
}

2）改变屏幕上某一个点的颜色

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <linux/fb.h>
#include <sys/mman.h>
 
int main () 
{
     int fp=0;
     struct fb_var_screeninfo  vinfo;
     struct fb_fix_screeninfo  finfo;
     long screensize=0;
     char *fbp = 0;
     int x = 0, y = 0;
     long location = 0;
     fp = open ("/dev/fb0",O_RDWR);
 
     if (fp < 0)
     {
          printf("Error : Can not open framebuffer device/n");
          exit(1);
     }
 
     if (ioctl(fp,FBIOGET_FSCREENINFO,&finfo))
     {
          printf("Error reading fixed information/n");
          exit(2);
     }
     
     if (ioctl(fp,FBIOGET_VSCREENINFO,&vinfo))
     {
          printf("Error reading variable information/n");
          exit(3);
     }
 
      screensize = vinfo.xres * vinfo.yres * vinfo.bits_per_pixel / 8;
     /*这就是把fp所指的文件中从开始到screensize大小的内容给映射出来，得到一个指向这块空间的指针*/
     fbp =(char *) mmap (0, screensize, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fp,0);
     if ((int) fbp == -1)
     {
        printf ("Error: failed to map framebuffer device to memory./n");
        exit (4);
     }
     /*这是你想画的点的位置坐标,(0，0)点在屏幕左上角*/
     x = 100;
     y = 100;
     location = x * (vinfo.bits_per_pixel / 8) + y  *  finfo.line_length;
 
     *(fbp + location) = 100;  /* 蓝色的色深 */  /*直接赋值来改变屏幕上某点的颜色*/
     *(fbp + location + 1) = 15; /* 绿色的色深*/  
     *(fbp + location + 2) = 200; /* 红色的色深*/  
     *(fbp + location + 3) = 0;  /* 是否透明*/ 
 
     munmap (fbp, screensize); /*解除映射*/
     close (fp);    /*关闭文件*/
     return 0;
 
}

三、framebuffer 内部结构

数据结构：framebuffer 设备很大程度上依靠了下面四个数据结构。这三个结构在fb.h 中声明。

1.struct fb_var_screeninfo{}

用来描述图形卡的特性的。通常是被用户设置的。

2.struct fb_fix_screeninfo{}

定义了图形卡的硬件特性，是不能改变的，用户选定了哪一个图形卡，那么它的硬件特性也就定下来了。

3.struct fb_info{}

定义了当前图形卡framebuffer 设备的独立状态，一个图形卡可能有两个framebuffer，在这种情况下，就需要两个fb_info 结构。这个结构是唯一在内核空间可见的。

1）fb_var_screeninfo解析

struct fb_var_screeninfo {
    __u32 xres; /* visible resolution */
    __u32 yres;
 
    __u32 xres_virtual; /* virtual resolution */
    __u32 yres_virtual;
 
    __u32 xoffset; /* offset from virtual to visible */
    __u32 yoffset; /* resolution */
 
    __u32 bits_per_pixel; /* guess what */
    __u32 grayscale; /* != 0 Graylevels instead of colors*/
 
    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 */
 
    __u32 nonstd;     /* != 0 Non standard pixel format */
    __u32 activate; /* see FB_ACTIVATE_* */
 
    __u32 height; /* height of picture in mm???*/
    __u32 width; /* width of picture in mm????*/
 
    __u32 accel_flags; /* acceleration flags (hints) */
 
    /* Timing: All values in pixclocks, except pixclock (of course) */
 
    __u32 pixclock; /* pixel clock in ps (pico seconds) */
 
    __u32 left_margin; /* time from sync to picture */
    __u32 right_margin; /* time from picture to sync */
    __u32 upper_margin; /* time from sync to picture */
    __u32 lower_margin;
 
    __u32 hsync_len; /* length of horizontal sync */
    __u32 vsync_len; /* length of vertical sync */
 
    __u32 sync; /* see FB_SYNC_* */
    __u32 vmode; /* see FB_VMODE_* */
 
    __u32 reserved[6]; /* Reserved for future compatibility*/
 
};

前几个成员决定了分辨率。

xres和yres：是在屏幕上可见的实际分辨率，

xres-virtual：决定了构建屏幕时视频卡读取屏幕内存的方式。

bits_per_pixel：设为1，2，4，8，16，24或32来改变颜色深度

2) fb_fix_screeninfo

struct fb_fix_screeninfo {
 
    char id[16]; /* identification string eg "TT Builtin" */
 
    unsigned long smem_start; /* Start of frame buffer mem */
 
    /* (physical address) */
 
    __u32 smem_len; /* Length of frame buffer mem */
 
    __u32 type; /* see FB_TYPE_* */
 
    __u32 type_aux; /* Interleave for interleaved Planes */
 
    __u32 visual; /* see FB_VISUAL_* */
 
    __u16 xpanstep; /* zero if no hardware panning */
 
    __u16 ypanstep; /* zero if no hardware panning */
 
    __u16 ywrapstep; /* zero if no hardware ywrap */
 
    __u32 line_length; /* length of a line in bytes */
 
    unsigned long mmio_start; /* Start of Memory Mapped I/O */
 
    /* (physical address) */
 
    __u32 mmio_len; /* Length of Memory Mapped I/O */
 
    __u32 accel; /* Type of acceleration available */
 
    __u16 reserved[3]; /* Reserved for future compatibility */
 
};

3) 显示说明

【双显示器例子】

一个例子，可能就是双显示，最近刚刚看到实际某开发者的系统，就是两个显示器，鼠标移动超过单个显示器，到最右边的时候，就跑到另一个显示器了。对于常常用多系统或者需要打开很多东西的开发人员，这个功能很实用。

帧缓冲可以用于页面交换page flipping（也常叫做双缓冲double buffering），许多游戏都是采用此技术，以实现更流畅的视频输出，以便用户获得更好的游戏体验。此技术也被用于3D图形加速。

【双缓冲的主要实现原理】

假如你的显示器是VGA模式，640×400，也就是虚拟的分辨率是640X800，也就是800线（每一行的数据，称为一条线，也就是640X1的数据了）。800线的数据存储于Framebuffer，而实际的显示内容，只是400线，

Linux内核中的Framebuffer模型中，对应有个变量yoffset，就是表示的这个具体的纵坐标，默认是0，所以显示的内容就是，0－399线，由于和实际显示页面大小等同，所以此处可以简称为第一帧。

如果yoffset改变了，比如此例中变为400，那就是显示剩余的部分，400－799线。此处简称为第二帧。

在系统显示第一帧的时候，系统在后台悄悄地准备第二帧的数据，所以，等第一帧显示完成，多数时候，第二帧的数据也准备好了，就可以直接显示，同时系统又在准备接下来的一帧的数据，这样就可以大大提高显示效率。

【平滑地滚动页面的实现原理】

同上，在显示完第一帧数据的时候，也就是0－399线的时候，将yoffset设置为1，就可以显示1－400线的数据了，显示完成后，再设置yoffset为2，就显示2－401线的数据，这样，就可以一点点地，平滑地显示整个滚动画面了。其实也就是画面在垂直方向的滚动。其中yoffset的增加，可以使用定时器，各个一段时间，比如10us，增加1，系统自动会更新显示对应的内容，这样我们所看到的内容就是滚动的画面了。

此外，Linux中的Framebuffer模型中，提供了一些ioctl功能，给定一些参数，然后系统可以实现对应的功能，其中有个参数就是FBIOPAN_DISPLAY。具体也就是类似如下调用：

ioctl (framebuffer_handler, FBIOPAN_DISPLAY, &variable_info);
而这个调用，如果显示不支持framebuffer的双缓冲的话，那么其framebuffer的缓冲大小，就是和物理上的显示器大小等同，那么对应的yoffset也就不会像双缓冲那样变化了。

也就是说，如果显卡/显示屏控制器不支持双缓冲，那么yoffset就应该一直为0，并且在运行时候，也不应该改变，也不应该去给FBIOPAN_DISPLAY的参数调用ioctl。