双Framebuffer驱动

该章节请参考【20.lcd】工程，需要恢复系统自带的驱动程序如下：

  1. 修改drivers/video/fbdev/Makefile，删掉自己的驱动imx6uLL_fb.o

    ../../_images/image-20210918083749526.png

  2. 修改arch/arm/boot/dts/Makefile，删除掉自己的imx6ull-14x14-xym.dtb

    ../../_images/image-20210918084237766.png

实验验证：

cd 20.lcd			# 切换到工程目录
make clean			# 清除
make				# 编译
make download		# 拷贝应用程序app 到nfs共享文件夹

启动开发板

./app s # 单buffer运行，可以看见屏幕有撕裂感
./app d # 双buffer运行，可以看见屏幕切换流畅

单Buffer的缺点

  • 如果APP速度很慢，可以看到它在LCD上缓慢绘制图案

  • 即使APP速度很高，LCD控制器不断从Framebuffer中读取数据来显示，而APP不断把数据写入Framebuffer

    • 假设APP想把LCD显示为整屏幕的蓝色、红色

    • 很大几率出现这种情况：

      • LCD控制器读取Framebuffer数据，读到一半时，在LCD上显示了半屏幕的蓝色

      • 这是APP非常高效地把整个Framebuffer的数据都改为了红色

      • LCD控制器继续读取数据，于是LCD上就会显示半屏幕蓝色、半屏幕红色

      • 人眼就会感觉到屏幕闪烁、撕裂

      ../../_images/048_singble_buffer.pngimage-20210203172823180

使用多Buffer来改进

上述两个缺点的根源是一致的：Framebuffer中的数据还没准备好整帧数据，就被LCD控制器使用了。 使用双buffer甚至多buffer可以解决这个问题：

  • 假设有2个Framebuffer：FB0、FB1

  • LCD控制器正在读取FB0，此时APP写FB1

  • 写好FB1后，让LCD控制器切换到FB1

  • 然后APP写FB0

  • 写好FB0后，让LCD控制器切换到FB0，如此反复即可。

内核驱动程序、APP互相配合使用多buffer

假如我们有两个buffer，在fb_info里面的固定信息存放的数据描述如下：

../../_images/image-20210913203326453.png

流程如下：

../../_images/049_drv_app_use_double_buff.png

  • 驱动：分配多个buffer

    // 这里比较狠，直接分配了32M内存作为fb，正确的做法应该是x*y* fb_bpp/8 *N
// 其中 x、y是分辨率，fb_bpp是一个像素多少bit，除以8得到字节数，N是FB的数量
fb_info->fix.smem_len = SZ_32M; 
fbi->screen_base = dma_alloc_writecombine(fbi->device,
				fbi->fix.smem_len,
				(dma_addr_t *)&fbi->fix.smem_start,
				GFP_DMA | GFP_KERNEL);

  • 驱动：保存buffer信息

    fb_info->fix.smem_len  // 含有总buffer大小 
fb_info->var           // 含有单个buffer信息

  • APP：读取buffer信息

    ioctl(fd_fb, FBIOGET_FSCREENINFO, &fix);
ioctl(fd_fb, FBIOGET_VSCREENINFO, &var);

// 计算是否支持多buffer，有多少个buffer
screen_size = var.xres * var.yres * var.bits_per_pixel / 8;
nBuffers = fix.smem_len / screen_size; // 得到fb数量

  • APP：使能多buffer

    var.yres_virtual = nBuffers * var.yres;
ioctl(fd_fb, FBIOPUT_VSCREENINFO, &var);

  • APP：写buffer

    fb_base = (unsigned char *)mmap(NULL , fix.smem_len, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_fb, 0);

/* get buffer */
pNextBuffer =  fb_base + nNextBuffer * screen_size;

/* set buffer */
lcd_draw_screen(pNextBuffer, colors[i]);

  • APP：开始切换buffer

    /* switch buffer */
var.yoffset = nNextBuffer * var.yres;
ioctl(fd_fb, FBIOPAN_DISPLAY, &var);

  • 驱动：切换buffer

    // fbmem.c
fb_ioctl
    do_fb_ioctl
    	fb_pan_display(info, &var);
			err = info->fbops->fb_pan_display(var, info) // 调用硬件相关的函数

    示例： ../../_images/050_mxsfb_pan_display.pngimage-20210203180357860

  • APP：等待切换完成(在驱动程序中已经等待切换完成了，所以这个调用并无必要)

    ret = 0;
ioctl(fd_fb, FBIO_WAITFORVSYNC, &ret);