Linux Framebuffer 操作入門

http://blog.csdn.net/tianshuai1111/article/details/8502613

首先感謝作者的分享

所有的這些操作，都是在控制檯界面下，root登錄。

一，先變一個魔法

         $ cat /dev/fb0 > sreensnap      /*獲取一屏的數據*/  

         $ clear                                         /*清楚屏幕的輸出*/

         $ cat sreensnap > /dev/fb0     /*將剛纔的屏幕數據顯示*/

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）改變屏幕上某一個點的顏色

#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;
     /*這就是把fp所指的文件中從開始到screensize大小的內容給映射出來，得到一個指向這塊空間的指針*/
     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);
     }
     /*這是你想畫的點的位置座標,(0，0)點在屏幕左上角*/
     x = 100;
     y = 100;
     location = x * (vinfo.bits_per_pixel / 8) + y  *  finfo.line_length;

     *(fbp + location) = 100;  /* 藍色的色深 */  /*直接賦值來改變屏幕上某點的顏色*/
     *(fbp + location + 1) = 15; /* 綠色的色深*/
     *(fbp + location + 2) = 200; /* 紅色的色深*/
     *(fbp + location + 3) = 0;  /* 是否透明*/

     munmap (fbp, screensize); /*解除映射*/
     close (fp);    /*關閉文件*/
     return 0;

}

三，framebuffer 內部結構

    數據結構：framebuffer 設備很大程度上依靠了下面四個數據結構。這三個結構在fb.h 中聲明。

                       Struct fb_var_screeninfo   //用來描述圖形卡的特性的。通常是被用戶設置的。

                       Struct fb_fix_screeninfo    // 定義了圖形卡的硬件特性， 是不能改變的，用戶選定了哪一個圖形卡，那麼它的硬件特性也就定下來了。

                       Struct fb_info                      //定義了當前圖形卡framebuffer 設備的獨立狀態，一個圖形卡可能有兩個framebuffer， 在這種情況下，就需要兩個fb_info 結構。這個結構是唯一在內核空間可見的。
    
   
    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*/

};

前幾個成員決定了分辨率。

           xres和yres是在屏幕上可見的實際分辨率，

          xres-virtual決定了構建屏幕時視頻卡讀取屏幕內存的方式。

          bits_per_pixel 設爲1，2，4，8，16，24或32來改變顏色深度

        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) 顯示說明

【雙顯示器例子】

           一個例子，可能就是雙顯示，最近剛剛看到實際某開發者的系統，就是兩個顯示器，鼠標移動超過單個顯示器，到最右邊的時候，就跑到另一個顯示器了。對於常常用多系統或者需要打開很多東西的開發人員，這個功能很實用。

          幀緩衝可以用於 頁面交換page flipping（也常叫做 雙緩衝double buffering），許多遊戲都是採用此技術，以實現更流暢的視頻輸出，以便用戶獲得更好的遊戲體驗。此技術也被用於3D圖形加速。

【雙緩衝的主要實現原理】

          假如你的顯示器是VGA模式，640×400，也就是虛擬的分辨率是640X800，也就是800線（每一行的數據，稱爲一條線，也就是640X1的數據了）。800線的數據存儲於Framebuffer，而實際的顯示內容，只是400線，

         Linux內核中的Framebuffer模型中，對應有個變量yoffset，就是表示的這個具體的縱座標，默認是0，所以顯示的內容就是，0－399線，由於和實際顯示 頁面大小等同，所以此處可以簡稱爲第一幀。

         如果yoffset改變了，比如此例中變爲400，那就是顯示剩餘的部分，400－799線。此處簡稱爲第二幀。

         在系統顯示第一幀的時候，系統在後臺悄悄地準備第二幀的數據，所以，等第一幀顯示完成，多數時候，第二幀的數據也準備好了，就可以直接顯示，同時系統又在準備接下來的一幀的數據，這樣就可以大大提高顯示效率。

【平滑地滾動頁面的實現原理】

           同上，在顯示完第一幀數據的時候，也就是0－399線的時候，將yoffset設置爲1，就可以顯示1－400線的數據了，顯示完成後，再設置yoffset爲2，就顯示2－401線的數據，這樣，就可以一點點地，平滑地顯示整個滾動畫面了。其實也就是畫面在垂直方向的滾動。其中yoffset的增加，可以使用定時器，各個一段時間，比如10us，增加1，系統自動會更新顯示對應的內容，這樣我們所看到的內容就是滾動的畫面了。

          此外，Linux中的Framebuffer模型中，提供了一些ioctl功能，給定一些參數，然後系統可以實現對應的功能，其中有個參數就是FBIOPAN_DISPLAY。具體也就是類似如下調用：

          ioctl (framebuffer_handler, FBIOPAN_DISPLAY, &variable_info);

          而這個調用，如果顯示不支持framebuffer的雙緩衝的話，那麼其framebuffer的緩衝大小，就是和物理上的顯示器大小等同，那麼對應的yoffset也就不會像雙緩衝那樣變化了。

          也就是說，如果顯卡/顯示屏控制器不支持雙緩衝，那麼yoffset就應該一直爲0，並且在運行時候，也不應該改變，也不應該去給FBIOPAN_DISPLAY的參數調用ioctl。