幀緩衝設備對應的設備文件爲/dev/fb*，如果系統有多個顯卡，Linux下還可支持多個幀緩衝設備，最多可達32個，分別爲/dev/fb0~/dev/fb31，而/dev/fb則爲當前缺省的幀緩衝設備，通常指向/dev/fb0。當然在嵌入式系統中支持一個顯示設備就夠了。幀緩衝設備爲標準字符設備，主設備號爲29，次設備號爲0到31，分別對應/dev/fb0~/dev/fb31
通過/dev/fb，應用程序的操作主要有一下幾種：
1.讀/寫(read/write)/dev/fb
相當於讀/寫屏幕緩衝區。
cp /dev/fb0 tmp 將當前屏幕的內容拷貝到一個文件中
cp tmp > /dev/fb0 則將圖形文件tmp顯示在屏幕上
2.映射(map)操作
由於Linux工作在保護模式，每個應用程序都有自己的虛擬地址空間，在應用程序不能直接訪問物理緩衝區地址的。爲此，linux在文件操作file_operations結構中提供了mmap函數，可將文件的內容應身到用戶空間。對於幀緩衝設備，則可通過映射操作，可將屏幕緩衝區的物理地址映射到用戶空間的一段虛擬地址中，之後用戶就可以通過讀寫這段虛擬地址訪問屏幕緩衝區，在屏幕上繪圖了。而且若干個進程可以映射到同一顯示緩衝區。實際上，使用幀緩衝設備的應用程序都是通過映射操作來顯示圖形的。
3.I/O控制
對於幀緩衝設備，對設備文件的ioctl操作可讀取/設置顯示設備及屏幕參數，如分辨率，顯示顏色數，屏幕大小等等。ioctl的操作是有底層的驅動程序來完成的。
在應用程序中，操作/dev/fb的一般步驟如下：
1.打開/dev/fb設備文件
2.用ioctrl操作取得當前顯示屏幕參數，根據屏幕參數可計算屏幕緩衝區的大小。
3.將屏幕緩衝區映射到用戶空間。
4.映射後就可以直接讀寫屏幕緩衝區，進行繪圖和圖片顯示了
備註：memset:作用是在一段內存塊中填充某個給定的值，它對較大的結構體或數組進行清零操作的一種最快方法。
memcpy：作用是把一塊內存中的字節，不管其中的內容是什麼，從內存的一個區域複製到另一個區域。
12月9日晚22：40於實驗室
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典型程序段分析：
#include
int main(){
int fbfd = 0;
struct fb_var_screeninfo vimnfo;
struct fb_var_screeninfo finfo;
long int screensize = 0;
/*open the device*/
fbfd = open ("/dev/fb0",O_RDWR);
ioctl(fbfd,FBIOGET_FSCREENINFO,&finfo);
ioctl(fbfd,FBIOGET_FSCREENINFO,&vimnfo);
screensize = vimnfo.xres * vimnifo.yres * vimnfo.bit_per_pixel /8 ;
fbp=(char*)mmap(0,screensize,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fbfd,0);
......
}
......
}
幀緩衝驅動的編寫
幀緩衝設備屬於字符設備，其目的就是通過配置MX1寄存器，在一段制定的內存與LCD之間建立一個自動傳輸的通道。這樣，任何程序只要修改這段內存中的數據，就可以改變LCD上的顯示內容。幀緩衝設備驅動也採用“文件層－驅動層”的接口方式。在文件層次上，Linux爲其定義了：
static struct file_operation fb_fops={
owner:THIS_MODULE
read:fb_read, /*讀操作*/
write:fb_write, /*寫操作*/
ioctl:fb_ioctl, /*控制操作*/
mmap:fb_mmap, /*映射操作*/
open:fb_open, /*打開操作*/
release:fb_release, /*關閉操作*/
}
其中的成員函數都在文件linux/dev/vimdeo/fbmem.c中定義。
由於顯示設備的特殊性，在驅動層的接口中不但要定義底層函數，還要有一些紀錄設備狀態的函數。Linux爲幀緩衝設備定義的驅動測藉口爲struct fb_info結構， 在include/linux/fb.h中定義。
12月10日上午於實驗室
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對驅動程序中要用到的幾個關鍵成員的說明
fb_info:紀錄了幀緩衝設備的全部信息，包括設備的參數，狀態以及操作函數指針。每一個幀緩衝設備都必須對應一個fb_info結構。其中成員變量modename爲設備名稱，fontname爲顯示字體，fboops爲指向底層操作的函數的指針，這些函數是需要驅動程序人員編寫的。成員fb_var_screeninfo和fb_var_screeninfo也是結構體。其中var_screeninfo紀錄用戶可修改的顯示控制器參數，包括屏幕分辨率和每個象素的比特數。fb_var_screeninfo中的xres定義屏幕一行有多少個點，yres定義屏幕一列有多少個點，bits_per_pixel定義每個點用多少個字節表示。而fb_fix_screeninfo中紀錄用戶不能修改的顯示控制器的參數，如屏幕緩衝區的物理地址，長度。當對緩衝區設備進行映射操作時，就是從fb_fix_screeninfo中取得緩衝區相應的物理地址的。上面所說的數據成員都是需要在驅動程序中初始化和設置的。
編寫幀緩衝驅動程序的步驟爲：
1.編寫初始化函數：初始化函數首先初始化LCD控制器，通過寫寄存器設置的顯示模式和顯示顏色數，然後分配LCD顯示緩衝區。在Linux可通過kmalloc函數分配一片連續空間。
例如LCD顯示方式爲320*240,16位彩色，需要分配的顯示緩衝區位320*240*2=150K字節，緩衝區通常分配在大容量的片外SDRAM中，起始地址保存在LCD控制寄存器中。
最後是初始化一個fb_info結構，填充其中的成員變量，並調用register_framebuffer(&fb_info)，將fb_info登記入內核。
2.編寫結構fb_info中函數指針fb_ops對應的成員函數：對於嵌入式系統的簡單實現，只需要下列三個函數就可以了：
struct fb_ops{
......
int(*fb_get_fix)(struct fb_fix_screeninfo *fix,int con,struct fb_info *info);
int(*fb_get_var)(struct fb_var_screeninfo *fix,int con,struct fb_info *info);
int(*fb_set_fix)(struct fb_fix_screeninfo *fix,int con,struct fb_info *info);
......
}
struct fb_ops在include/linux/fb.h中定義。這些函數都是用來設置/獲取fb_info結構中的成員變量的。當應用程序對設備文件進行Ioctl操作時會調用它們，例如，對於fb_get_fix(),應用程序傳入的是fb_fix_screeninfo結構，在函數中對其成員變量賦值，主要是smem_start（緩衝區其實地址）和smem_len（緩衝區長度），最終返回給應用程序。而fb_set_var函數的傳入參數是fb_var_screeninfo，函數中，需要對xres，yres和bits_per_pixel賦值。驅動程序編寫完成後，開發者可以選擇將其編譯位動態加載模塊，或者靜態地編譯入內核中。
LCD API
LCD API是一套應用層編程入口，它將屏幕緩衝區的物理地址映射到用戶空間的一段虛擬地址中，之後用戶就可以通過這段虛擬地址訪問屏幕緩衝區，在屏幕上繪圖了。
lcd_initalize完成屏幕緩衝區的物理地址映射到用戶空間的一段虛擬地址中，以後用戶就可以通過讀寫這段虛擬地址訪問屏幕緩衝區，在屏幕上繪圖了。
lcd_putpixel是畫圖的基礎，直線，矩形，橢圓，圓都是在此繼承上的算法。
lcd_textout在使用這個函數顯示字符的時候，需要將/usr/local/src/example//bin/hz16字符庫文件。
LCD顯示原理：
LCD是基於液晶光電效應的顯示器件。液晶顯示器的工作原理就是利用液晶的物理特性，在通電時，液晶排列變得有次序，使光線容易通過；不通電時排列變得混亂，阻止光線的通過。即液晶工作時，使用的是外部的光線，自己本身並不發光，所以與CRT相比，液晶顯示器的耗電量較低。
LCD中使用的位液晶照明的主要有兩種：傳送式和反射式。傳送式屏幕要使用外加光源照明，成爲背光（backlight），照明光源安裝在LCD背後。傳送式LCD在正常光線及暗光線下，顯示效果很好，但在戶外，尤其在日光下，很難辨清顯示內容。
反射式屏幕，則不需要外加照明電源，使用周圍環境的光線，這樣，反射式屏幕就沒有背光，所以這種屏幕在戶外或光線充足的室內，纔會有出色的顯示效果，但在一般室內光線下，這種顯示屏的顯示效果不及背光傳送式的。
灰度顯示原理：
實際上，LCD顯示屏並不是設置成不同的亮度去驅動每一個象素的，它對象素要麼顯示，要麼關閉。LCD顯示屏的一個常用指標就是它的反應時間，反應時間指得是一個象素從顯示到關閉所花費的時間，典型的是幾百ms。一種調試技術被用於驅動每個象素，即用整個固定時間週期的一部分驅動每個象素。
LCD控制器內部有1個16週期計數器，用於產生16週期的間隔。當驅動象素時，它讀幀緩衝數據所指的，在調色寄存器中的半字節數據。該數據確定位16週期間隔裏象素顯示的次數。例如該值等於4，則該象素每個4個時鐘週期顯示1次，等於整個16週期間隔的4/16。即認爲該象素以最大亮度的1/4進行顯示。
彩色顯示原理：
彩色顯示時，每個象素點有3個子色彩象素（RGB），灰度顯示的技術應用到彩色顯示中，每個子彩色象素有15個濃度的感覺效果。可用RGB三種顏色的15中濃度中的一種去驅動1個象素點。如LCD的控制器編程爲4bpp模式，可支持最高15*15*15=3 375種不同的顏色；2bpp模式時，可支持64種不同的顏色；1bpp模式時，可支持8種不同的顏色；對於一個1/4VGA顯示屏，實際象素數量等於320*400*4=921600位或115200字節，小於上面提到的最大幀緩衝限制（128K）
另外一個顯示特性是刷新率，指的是整個數據幀被重新寫到顯示屏的頻率。如果數據寫的太慢，將影響到顯示質量；太快則顯示器的反應時間跟不上象素驅動狀態的改變。大部分顯示屏推薦的速率是70～80Hz