基本原理
- 通過 framebuffer ，應用程序用 mmap 把顯存映射到應用程序虛擬地址空間，將要顯示的數據寫入這個內存空間就可以在屏幕上顯示出來；
- 驅動程序分配系統內存作爲顯存；實現 file_operations 結構中的接口，爲應用程序服務；實現 fb_ops 結構中的接口，控制和操作 LDC 控制器；
- 驅動程序將顯存的起始地址和長度傳給 LCD 控制器的寄存器 (一般由 fb_set_var 完成) ， LDC 控制器會自動的將顯存中的數據顯示在 LCD 屏上。
寫 framebuffer 驅動程序要做什麼
- 簡單的講，framebuffer 驅動的功能就是分配一塊內存作顯存，然後對 LCD 控制器的寄存器作一些設置。
- 具體來說：
- 填充一個 fbinfo 結構
- 用 reigster_framebuffer (fbinfo*) 將 fbinfo 結構註冊到內核
- 對於 fbinfo 結構，最主要的是它的 fs_ops 成員，需要針對具體設備實現 fs_ops 中的接口
- 考慮是否使用中斷處理
- 考慮內存訪問方式
- 顯卡不自帶顯存的，分配系統內存作爲顯存
- 顯卡自帶顯存的，用 I/O 內存接口進行訪問 (request_mem_region / ioremap)，
- 關於如何寫驅動的參考資料，在網站 http: /linux-fbdev.sourceforge.net/HOWTO/index.html 可以找到 "Linux Frame buffer Driver Writing HOWTO"
LCD 模塊 \ 驅動程序 \ 控制器
關於LCD 設備資料可參考如下資料：
- Datasheet of LCD device
- 書：液晶顯示技術
- 書：液晶顯示器件
什麼是 frame buffer 設備
frame buffer 設備是圖形硬件的抽象，它代表了圖形硬件的偵緩衝區，允許應 用程序通過指定的接口訪問圖形硬件。因此，應用程序不必關心底層硬件細節。
設備通過特定的設備節點訪問，通常在 /dev 目錄下，如 /dev/fb*。
更多關於 frame buffer device 的資料可以在以下兩個文件中找到： linux /Documentation/fb/framebuffer.txt 和 linux /Documentation/fb /interal.txt，但這些資料內容不多，還需要看看結合代碼具體分析。
Linux Frame Buffer 驅動程序層次結構
Frame Buffer 設備驅動可以從三個層次來看：
- 應用程序與系統調用；
- 適用於所有設備的通用代碼，避免重複，包括 file_operations 結構、register/unregister framebuffer 接口等；
- 操作具體硬件的代碼，主要是 fs_ops 結構。
在 Linux 內核中，Frame Buffer 設備驅動的源碼主要在以下兩個文件中，它們 處於 frame buffer 驅動體系結構的中間層，它爲上層的用戶程序提供系統調用， 也爲底層特定硬件驅動提供了接口:
- linux/inlcude/fb.h
- linux/drivers/video/fbmem.c
數據結構
頭文件 fb.h 定義了所有的數據結構：
- fb_var_screeninfo：描述了一種顯卡顯示模式的所有信息，如寬、高、顏色深度等，不同的顯示模式對應不同的信息；
- fb_fix_screeninfo：定義了顯卡信息，如 framebuffer 內存的起始地址，地址長度等；
- fb_cmap：設備獨立的 colormap 信息，可以通過 ioctl 的 FBIOGETCMAP 和 FBIOPUTCMAP 命令設置 colormap；
- fb_info：包含當前 video card 的狀態信息，只有 fb_info 對內核可見；
- fb_ops ： 應用程序使用 ioctl 系統調用操作底層的 LCD 硬件，fb_ops 結構中定義的方法用於支持這些操作；
- 這些結構相互之間的關係如下所示：
 |
| framebuffer 驅動主要數據結構 |
接口
fbmem.c 實現了所有驅動使用的通用代碼，避免了重複。
全局變量：
struct fb_info *registered_fb [FB_MAX]
int num_registered_fb;
這個兩個變量用於記錄正在使用的 fb_info 結構實例。fb_info 代表 video card 的當前狀態，所有的 fb_info 結構都放在數組中。當一個 frame buffer 在內核中登記時，一個新的 fb_info 結構被加入該數組，num_registered_fb 加 1。
fb_drivers 數組：
static struct {
const char *name;
int (*init)(void);
int (*setup)(void);
} fb_drivers[] __initdata= { ....};
若 frame buffer 驅動程序是靜態鏈接到內核中，一個新的 entry 必須要加到這個表中。 若該驅動程序是使用 insmod/rmmod 動態加載到內核，則不必關心這個結構。
static struct file_operations fb_ops ={
owner: THIS_MODULE,
read: fb_read,
write: fb_write,
ioctl: fb_ioctl,
mmap: fb_mmap,
open: fb_open,
release: fb_release
};
這是用戶應用程序的接口，fbmem.c 實現了這些函數。
register/unregister framebuffer：
register_framebuffer(struct fb_info *fb_info) unregister_framebuffer(struct fb_info *fb_info)
這是底層 frame buffer 設備驅動程序的接口。驅動程序使用這對函數實現註冊和撤銷操作。底層驅動程序的工作基本上是填充 fb_info 結構，然後註冊它。
一個 LCD controller 驅動程序
實現一個 LCD controller 驅動程序主要做如下兩步：
- 分配系統內存作顯存
- 根據具體的硬件特性，實現 fb_ops 的接口
- 在 linux/drivers/fb/skeletonfb.c 中有一個 frame buffer 驅動程序的框架，它示例了怎樣用很少的代碼實現一個 frame buffer 驅動程序。
分配系統內存作爲顯存
由於大多數 LDC controller 沒有自己的顯存，需要分配一塊系統內存作爲顯存。 這塊系統內存的起始地址和長度之後會被存放在 fb_fix_screeninfo 的 smem_start 和 smem_len 域中。該內存應該是物理上連續的。
對於帶獨立顯存的顯卡，使用 request_mem_region 和 ioremap 將顯卡外設內存映射到處理器虛擬地址空間。
實現 fb_ops 結構
目前還沒有討論的 file_operations 方法是 ioctl ()。用戶應用程序使用 ioctrl 系統調用操作 LCD 硬件。fb_ops 結構中定義的方法爲這些操作提供支 持。注意， fb_ops 結構不是 file_operations 結構。fb_ops 是底層操作的抽 象，而 file_operations 爲上層系統調用接口提供支持。
下面考慮需要實現哪些方法。ioctl 命令和 fb_ops 結構中的接口之間的關係如 下所示：
FBIOGET_VSCREENINFO fb_get_var
FBIOPUT_VSCREENINFO fb_set_var
FBIOGET_FSCREENINFO fb_get_fix
FBIOPUTCMAP fb_set_cmap
FBIOGETCMAP fb_get_cmap
FBIOPAN_DISPLAY fb_pan_display
只要我們實現了那些 fb_XXX 函數，那麼用戶應用程序就可以使用 FBIOXXXX 宏 來操作 LDC 硬件了。那怎麼實現那些接口呢？可以參考下 linux/drivers/video 目錄下的驅動程序。
在衆多接口中， fb_set_var 是最重要的。它用於設置 video mode 等信息。下 面是實現 fb_set_var 函數的通用步驟：
- 檢查是否有必要設置 mode
- 設置 mode
- 設置 colormap
- 根據上面的設置重新配置 LCD controller 寄存器
其中第四步是底層硬件操作。
轉載於http://www.linuxgraphics.cn/graphics/writing_lcd_driver.html
