蜜蜂vp加速器七天試用杭州優(yōu)化公司在線留言
前言：
在 Linux 系統(tǒng)中通過 Framebuffer 驅(qū)動(dòng)程序來控制 LCD。Frame 是幀的意 思，buffer 是緩沖的意思，這意味著 Framebuffer 就是一塊內(nèi)存，里面保存著 一幀圖像。Framebuffer 中保存著一幀圖像的每一個(gè)像素顏色值，假設(shè) LCD 的 分辨率是 1024x768，每一個(gè)像素的顏色用 32 位來表示，那么 Framebuffer 的 大小就是：1024x768x32/8=3145728 字節(jié)。
目錄
一、LCD 操作原理
二、涉及的 API 函數(shù)
?1.open 函數(shù)
2.ioctl 函數(shù)
?3.mmap 函數(shù)
三、Framebuffer 程序分析?
1.Framebuffer源碼如下：
2. 打開設(shè)備：
3.獲取 LCD 參數(shù)
4.映射 Framebuffer
5.描點(diǎn)函數(shù)
6.隨便畫幾個(gè)點(diǎn)?
四、上機(jī)實(shí)驗(yàn)測試
一、LCD 操作原理
1.驅(qū)動(dòng)程序設(shè)置好 LCD 控制器：
???????? 根據(jù) LCD 的參數(shù)設(shè)置 LCD 控制器的時(shí)序、信號(hào)極性；
? ? ? ? ?根據(jù) LCD 分辨率、BPP 分配 Framebuffer。
2.APP 使用 ioctl 獲得 LCD 分辨率、BPP
3.APP 通過 mmap 映射 Framebuffer，在 Framebuffer 中寫入數(shù)據(jù)
????????假設(shè)需要設(shè)置 LCD 中坐標(biāo)(x,y)處像素的顏色，首要要找到這個(gè)像素對(duì)應(yīng)的 內(nèi)存，然后根據(jù)它的 BPP 值設(shè)置顏色。假設(shè) fb_base 是 APP 執(zhí)行 mmap 后得到 的 Framebuffer 地址，如圖
可以用以下公式算出(x,y)坐標(biāo)處像素對(duì)應(yīng)的 Framebuffer 地址：
(x，y)像素起始地址=fb_base+(xres*bpp/8)*y + x*bpp/8
????????最后一個(gè)要解決的問題就是像素的顏色怎么表示？它是用 RGB 三原色(紅、綠、 藍(lán))來表示的，在不同的 BPP 格式中，用不同的位來分別表示 R、G、B
? ? ? ? ?對(duì)于 32BPP，一般只設(shè)置其中的低 24 位，高 8 位表示透明度，一般的 LCD 都不支持。
???????? 對(duì)于 24BPP，硬件上為了方便處理，在 Framebuffer 中也是用 32 位來表 示，效果跟 32BPP 是一樣的。
????????對(duì)于 16BPP，常用的是 RGB565；很少的場合會(huì)用到 RGB555，這可以通過 ioctl 讀取驅(qū)動(dòng)程序中的 RGB 位偏移來確定使用哪一種格式。
二、涉及的 API 函數(shù)
目的是：打開 LCD 設(shè)備節(jié)點(diǎn)，獲取分辨率等參數(shù)，映射 Framebuffer，最后實(shí)現(xiàn)描點(diǎn)函數(shù)。
?1.open 函數(shù)
在 Ubuntu 中執(zhí)行“man 2 open”，可以看到 open 函數(shù)的說明：
頭文件：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>函數(shù)原型：
int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
函數(shù)說明：
1.pathname 表示打開文件的路徑；
2.Flags 表示打開文件的方式，常用的有以下 6 種，
????????? O_RDWR 表示可讀可寫方式打開;
????????? O_RDONLY 表示只讀方式打開;
????????? O_WRONLY 表示只寫方式打開;
????????? O_APPEND 表示如果這個(gè)文件中本來是有內(nèi)容的，則新寫入的內(nèi)容會(huì)接續(xù)到原來內(nèi)容的后面;
????????? O_TRUNC 表示如果這個(gè)文件中本來是有內(nèi)容的，則原來的內(nèi)容會(huì)被丟棄，截?cái)?#xff1b; ????????? O_CREAT 表示當(dāng)前打開文件不存在，我們創(chuàng)建它并打開它，通常與 O_EXCL 結(jié)合使用，當(dāng)沒有文件時(shí)創(chuàng)建文件，有這個(gè)文件時(shí)會(huì)報(bào)錯(cuò)提醒我們；
3.Mode 表示創(chuàng)建文件的權(quán)限，只有在 flags 中使用了 O_CREAT 時(shí)才有效， 否則忽略。
4.返回值：打開成功返回文件描述符，失敗將返回-1。
2.ioctl 函數(shù)
在 Ubuntu 中執(zhí)行“man ioctl”，可以看到 ioctl 函數(shù)的說明：
頭文件：?
#include <sys/ioctl.h>
函數(shù)原型：
int ioctl(int fd, unsigned long request, ...);
1. fd 表示文件描述符；
2. request 表示與驅(qū)動(dòng)程序交互的命令，用不同的命令控制驅(qū)動(dòng)程序輸出我們 需要的數(shù)據(jù)； 3. … 表示可變參數(shù) arg，根據(jù) request 命令，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序返回輸出的數(shù)據(jù)。
4.返回值：打開成功返回文件描述符，失敗將返回-1。
?????ioctl 的作用非常強(qiáng)大、靈活。不同的驅(qū)動(dòng)程序內(nèi)部會(huì)實(shí)現(xiàn)不同的 ioctl， APP 可以使用各種 ioctl 跟驅(qū)動(dòng)程序交互：可以傳數(shù)據(jù)給驅(qū)動(dòng)程序，也可以從驅(qū)動(dòng)程序中讀出數(shù)據(jù)。
?3.mmap 函數(shù)
在 Ubuntu 中執(zhí)行“man mmap”，可以看到 mmap 函數(shù)的說明：
頭文件：
#include <sys/mman.h>函數(shù)原型：
void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags,int fd, off_t offset);1.addr 表示指定映射的內(nèi)存起始地址，通常設(shè)為 NULL 表示讓系統(tǒng)自動(dòng)選定 地址，并在成功映射后返回該地址；
2.length 表示將文件中多大的內(nèi)容映射到內(nèi)存中；
3.prot 表示映射區(qū)域的保護(hù)方式，可以為以下 4 種方式的組合
????????? PROT_EXEC 映射區(qū)域可被執(zhí)行
????????? PROT_READ 映射區(qū)域可被讀出
????????? PROT_WRITE 映射區(qū)域可被寫入
????????? PROT_NONE 映射區(qū)域不能存取 Flags 表示影響映射區(qū)域的不同特性，常用的有以下兩種
????????? MAP_SHARED 表示對(duì)映射區(qū)域?qū)懭氲臄?shù)據(jù)會(huì)復(fù)制回文件內(nèi)，原來的文件會(huì)改變。 ????????? MAP_PRIVATE 表示對(duì)映射區(qū)域的操作會(huì)產(chǎn)生一個(gè)映射文件的復(fù)制，對(duì)此區(qū)域的任何修改都不會(huì)寫回原來的文件內(nèi)容中。
5.返回值：若成功映射，將返回指向映射的區(qū)域的指針，失敗將返回-1。
三、Framebuffer 程序分析?
1.Framebuffer源碼如下：
/*********************************************************************** 函數(shù)名稱： lcd_put_pixel* 功能描述： 在LCD指定位置上輸出指定顏色（描點(diǎn)）* 輸入?yún)?shù)： x坐標(biāo)，y坐標(biāo)，顏色* 輸出參數(shù)： 無* 返 回 值： 會(huì)***********************************************************************/
void lcd_put_pixel(int x, int y, unsigned int color)
{unsigned char *pen_8 = fb_base+y*line_width+x*pixel_width;unsigned short *pen_16;unsigned int *pen_32;unsigned int red, green, blue;pen_16 = (unsigned short *)pen_8;pen_32 = (unsigned int *)pen_8;switch (var.bits_per_pixel){case 8:{*pen_8 = color;break;}case 16:{/* 565 */red = (color >> 16) & 0xff;green = (color >> 8) & 0xff;blue = (color >> 0) & 0xff;color = ((red >> 3) << 11) | ((green >> 2) << 5) | (blue >> 3);*pen_16 = color;break;}case 32:{*pen_32 = color;break;}default:{printf("can't surport %dbpp\n", var.bits_per_pixel);break;}}
}int main(int argc, char **argv)
{int i;fd_fb = open("/dev/fb0", O_RDWR);if (fd_fb < 0){printf("can't open /dev/fb0\n");return -1;}if (ioctl(fd_fb, FBIOGET_VSCREENINFO, &var)){printf("can't get var\n");return -1;}line_width = var.xres * var.bits_per_pixel / 8;pixel_width = var.bits_per_pixel / 8;screen_size = var.xres * var.yres * var.bits_per_pixel / 8;fb_base = (unsigned char *)mmap(NULL , screen_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_fb, 0);if (fb_base == (unsigned char *)-1){printf("can't mmap\n");return -1;}/* 清屏: 全部設(shè)為白色 */memset(fb_base, 0xff, screen_size);/* 隨便設(shè)置出100個(gè)為紅色 */for (i = 0; i < 100; i++)lcd_put_pixel(var.xres/2+i, var.yres/2, 0xFF0000);munmap(fb_base , screen_size);close(fd_fb);return 0;
}
2. 打開設(shè)備：
首先打開設(shè)備節(jié)點(diǎn)：
fd_fb = open("/dev/fb0", O_RDWR);if (fd_fb < 0){printf("can't open /dev/fb0\n");return -1;}3.獲取 LCD 參數(shù)
LCD 驅(qū)動(dòng)程序給 APP 提供 2 類參數(shù)：
????????可變的參數(shù) fb_var_screeninfo
????????固 定的參數(shù) fb_fix_screeninfo
編寫應(yīng)用程序時(shí)主要關(guān)心可變參數(shù)，它的結(jié)構(gòu) 體定義如下(#include <Linux/fd.h>)：
可以使用以下代碼獲取 fb_var_screeninfo：
static struct fb_var_screeninfo var; /* Current var */......if (ioctl(fd_fb, FBIOGET_VSCREENINFO, &var))
{printf("can't get var\n");return -1;
}
????????注意到 ioctl 里用的參數(shù)是：FBIOGET_VSCREENINFO，它表示 get var screen info，獲得屏幕的可變信息；當(dāng)然也可以使用 FBIOPUT_VSCREENINFO 來調(diào)整這 些參數(shù)，但是很少用到。
對(duì)于固定的參數(shù) fb_fix_screeninfo，在應(yīng)用編程中很少用到。它的結(jié)構(gòu) 體定義如下：
?可以使用 ioctl FBIOGET_FSCREENINFO 來讀出這些信息，但是很少用到。
4.映射 Framebuffer
????????要映射一塊內(nèi)存，需要知道它的地址──這由驅(qū)動(dòng)程序來設(shè)置，需要知道它 的大小──這由應(yīng)用程序決定。代碼如下：
line_width = var.xres * var.bits_per_pixel / 8;
pixel_width = var.bits_per_pixel / 8;
screen_size = var.xres * var.yres * var.bits_per_pixel / 8;
fb_base = (unsigned char *)mmap(NULL , screen_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_fb, 0);
if (fb_base == (unsigned char *)-1)
{printf("can't mmap\n");return -1;
}
screen_size 是整個(gè) Framebuffer 的大小；PROT_READ | PROT_WRITE 表示該區(qū)域可讀、可寫；MAP_SHARED 表示該區(qū)域是共享的，APP 寫 入數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)直達(dá)驅(qū)動(dòng)程序。
5.描點(diǎn)函數(shù)
能夠在 LCD 上描繪指定像素后，就可以寫字、畫圖，描點(diǎn)函數(shù)是基礎(chǔ)。代碼如下：
void lcd_put_pixel(int x, int y, unsigned int color)
{unsigned char *pen_8 = fb_base+y*line_width+x*pixel_width;unsigned short *pen_16;unsigned int *pen_32;unsigned int red, green, blue;pen_16 = (unsigned short *)pen_8;pen_32 = (unsigned int *)pen_8;switch (var.bits_per_pixel){case 8:{*pen_8 = color;break;}case 16:{/* 565 */red = (color >> 16) & 0xff;green = (color >> 8) & 0xff;blue = (color >> 0) & 0xff;color = ((red >> 3) << 11) | ((green >> 2) << 5) | (blue >> 3);*pen_16 = color;break;}case 32:{*pen_32 = color;break;}default:{printf("can't surport %dbpp\n", var.bits_per_pixel);break;}}
}
1.void lcd_put_pixel(int x, int y, unsigned int color)
傳入的 color 表示顏色，它的格式永遠(yuǎn)是 0x00RRGGBB，即 RGB888。 當(dāng) LCD 是16bpp 時(shí)，要把 color 變量中的 R、G、B 抽出來再合并成 RGB565 格式。
2.unsigned char *pen_8 = fb_base+y*line_width+x*pixel_width;
計(jì)算(x,y)坐標(biāo)上像素對(duì)應(yīng)的 Framebuffer 地址。
3.*pen_8 = color;
對(duì)于 8bpp，color 就不再表示 RBG 三原色了，這涉及調(diào)色板的概念，color 是調(diào)色板的值。 第 49～51 行，先從 color 變量中把 R、G、B 抽出來。
4.? red = (color >> 16) & 0xff;
? ? ?green = (color >> 8) & 0xff;
? ? ?blue = (color >> 0) & 0xff;
把 red、green、blue 這三種 8 位顏色值，根據(jù) RGB565 的格式， 只保留 red 中的高 5 位、green 中的高 6 位、blue 中的高 5 位，組合成一個(gè)新 的 16 位顏色值。
5.color = ((red >> 3) > 2) > 3);
把新的 16 位顏色值寫入 Framebuffer。
6.*pen_32 = color;
對(duì)于 32bpp，顏色格式跟 color 參數(shù)一致，可以直接寫入 Framebuffer。
6.隨便畫幾個(gè)點(diǎn)?
本程序的 main 函數(shù)，在最后只是簡單地畫了幾個(gè)點(diǎn)：
/* 清屏: 全部設(shè)為白色 */memset(fb_base, 0xff, screen_size);/* 隨便設(shè)置出100個(gè)為紅色 */for (i = 0; i < 100; i++)lcd_put_pixel(var.xres/2+i, var.yres/2, 0xFF0000);四、上機(jī)實(shí)驗(yàn)測試
在 Ubuntu 中編譯程序，先設(shè)置交叉編譯工具鏈，再執(zhí)行以下命令：
book@100ask:~/source/07_framebuffer$ arm-buildroot-linux-gnueabihf-gcc -o show_pixel show_pixel.c
book@100ask:~/source/07_framebuffer$ cp show_pixel ~/nfs_rootfs/
在開發(fā)板上掛載網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)
??????
?運(yùn)行程序
[root@100ask:~]# mount -t nfs -o nolock,vers=3 192.168.5.11:/home/book/nfs_rootfs /mnt
[root@100ask:~]# /mnt/show_pixel
?運(yùn)行效果：