[轉(zhuǎn)載]Framebuffer device驅(qū)動程序

qspy

                來源：電子開發(fā)網(wǎng)
引用：http://www.dzkf.cn/html/qianrushixitong/2007/0429/2025.html
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引言
framebufferdevice在內(nèi)核里面作為顯卡驅(qū)動模型，許多函數(shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是特定，正是這些特定的東西為我們的編程提供了方便。要開發(fā)frame bufferdevice驅(qū)動，你應(yīng)該閱讀Source\Source\Documentation\fb下面的說明文件，三個重要文件00-INDEX，framebuffer.txt，internals.txt，其他文件都是針對具體顯卡芯片的說明了。
文件00-INDEX譯文文檔/documentation/fb的索引文件。如果你對frame buffer設(shè)備有什么想法，mail：GeertUytterhoeven
framebuffer.txt --- frame buffer 設(shè)備介紹
internals.txt ------ frame buffer設(shè)備內(nèi)部快速瀏覽
modedb.txt ------- 關(guān)于視頻模式的資料
aty128fb.txt ------ 關(guān)于ATI Rage128顯卡的frame buffer設(shè)備
clgenfb.txt ------- 關(guān)于Cirrus Logic的顯卡
matroxfb.txt ----- 關(guān)于Matrox的顯卡
pvr2fb.txt -------- 關(guān)于PowerVR 2的顯卡
tgafb.txt -------- 關(guān)于TGA（DECChip 21030）顯卡
vesafb.txt ------- 關(guān)于VESA顯卡
幀緩沖設(shè)備(framebuffer.txt譯文)維護(hù)： Geert Uytterhoeven
最后校正： May 10, 2001
翻譯：
good02xaut@hotmail.com
0.介紹
幀緩沖設(shè)備提供了顯卡的抽象描述。他同時代表了顯卡上的顯存，應(yīng)用程序通過定義好的接口可以訪問顯卡，而不需要知道底層的任何操作。該設(shè)備使用特殊的設(shè)備節(jié)點(diǎn)，通常位于/dev目錄，如/dev/fb*.
1.用戶角度的/dev/fb*
從用戶的角度看，幀緩沖設(shè)備和其他位于/dev下面的設(shè)備類似。他是一個字符設(shè)備，通常主設(shè)備號是29，次設(shè)備號定義幀緩沖的個數(shù)。
通常，使用如下方式（前面的數(shù)字代碼次設(shè)備號）
0 = /dev/fb0 First frame buffer
1 = /dev/fb1 Second frame buffer
...
31 = /dev/fb31 32nd frame buffer
考慮到向下兼容，你可以創(chuàng)建符號鏈接：
/dev/fb0current -> fb0
/dev/fb1current -> fb1
and so on...
幀緩沖設(shè)備也是一種普通的內(nèi)存設(shè)備，你可以讀寫其內(nèi)容。例如，對屏幕抓屏：
cp /dev/fb0 myfile
你也可以同時有多個顯示設(shè)備，例如你的主板上出了內(nèi)置的顯卡還有另一獨(dú)立的顯卡。對應(yīng)的幀緩沖設(shè)備(/dev/fb0 and /dev/fb1etc.)可以獨(dú)立工作。
應(yīng)用程序如 Xserver一般使用/dev/fb0作為默認(rèn)的顯示幀緩沖區(qū)。你可以自定把某個設(shè)備作為默認(rèn)的幀緩沖設(shè)備，設(shè)置$FRAMEBUFFER環(huán)境變量即可。在sh/bash：
export FRAMEBUFFER=/dev/fb1
在csh中：
setenv FRAMEBUFFER /dev/fb1
設(shè)定后，X server將使用第二個幀緩沖區(qū)設(shè)備。
2.程序員角度看/dev/fb*
正如你所知，一個幀緩沖設(shè)備和內(nèi)存設(shè)備類似/dev/mem，并且有許多共性。你可以read,write,seek以及mmap()。不同僅僅是幀緩沖的內(nèi)存不是所有的內(nèi)存區(qū)，而是顯卡專用的那部分內(nèi)存。
/dev/fb*也允許盡行ioctl操作，通過ioctl可以讀取或設(shè)定設(shè)備參數(shù)。顏色映射表也是通過Ioctl設(shè)定。查看就知道有多少ioctl應(yīng)用以及相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
這里給出摘要：
- 你可以獲取設(shè)備一些不變的信息，如設(shè)備名，屏幕的組織（平面，象素,...)對應(yīng)內(nèi)存區(qū) 的長度和起始地址。
- 也可以獲取能夠發(fā)生變化的信息，例如位深，顏色格式，時序等。如果你改變這些值，驅(qū)動程序?qū)�對值進(jìn)行優(yōu)化，以滿足設(shè)備特性（返回EINVAL，如果你的設(shè)定，設(shè)備不支持）
- 你也可以獲取或設(shè)定部分顏色表。
所有這些特性讓應(yīng)用程序十分容易的使用設(shè)備。X server可以使用/dev/fb*而不需知道硬件的寄存器是如何組織的。XF68_FBDev是一個用于位映射（單色）X server，唯一要做的就是在應(yīng)用程序在相應(yīng)的位置設(shè)定是否顯示。
在新內(nèi)核中，幀緩沖設(shè)備可以工作于模塊中，允許動態(tài)加載。這類驅(qū)動必須調(diào)用register_framebuffer()在系統(tǒng)中注冊。使用模塊更方便！
[color="#993300"]3.幀緩沖分辨率設(shè)定
幀緩沖的分辨率可以用工具fbset設(shè)定。他可以改變視頻設(shè)備的顯示模式。主要就是改變當(dāng)前視頻模式，如在啟動過程中，在/etc/rc.* 或/etc/init.d/* 文件中調(diào)用，可以把視頻模式從單色顯示變成真彩.
fbset使用存儲在配置文件中的視頻模式數(shù)據(jù)表，你可以在文件中增加自己需要的顯示模式。
[color="#993300"]4.X Server
X server (XF68_FBDev)是對幀緩沖設(shè)備的最主要應(yīng)用。從XFree86  3.2后，Xserver就是XFree86 的一部分了，有2個工作模式:
  - 在/etc/XF86Config文件中，如果`Display'段關(guān)于 `fbdev'的配置：
    Modes "default"
    X server將使用前面討論的，從環(huán)境變量$FRAMEBUFFER獲取當(dāng)前幀緩沖設(shè)備.
   你也可以設(shè)定顏色位深，使用Depth關(guān)鍵字，使用Virtual設(shè)定虛擬分辨率。這也是默認(rèn)設(shè)置。
  -然而你也可以通過設(shè)定/etc/XF86Config,改變分辨率。這樣有很多靈活性，唯一的    不足就是你必須設(shè)定刷新頻率。可以用fbset -x通過fbset或xvidtune切換顯示模式。
[color="#993300"]5.視頻模式頻率
CRT顯示器是用3個電子槍轟擊磷粉完成顏色的顯示的。電子槍從左到右的水平掃描，并從上至下的垂直掃描。通過改變槍的電壓，所顯示的顏色可以不同。當(dāng)電子槍完成一行掃描重新回到下一行的開始，被稱作“水平折回”。當(dāng)一屏幕全部掃描完畢，電子槍將回到最左上腳，被成為“垂直折回”。在折回的途中電子槍是關(guān)閉的。電子槍打點(diǎn)的移動速度取決于點(diǎn)時鐘。如果點(diǎn)時鐘是28.37516 MHz，打一個點(diǎn)需要35242 ps。
    1/(28.37516E6 Hz) = 35.242E-9 s
如果屏幕分辨率是640x480，那么一行的時間是：
       640*35.242E-9 s = 22.555E-6 s
然而水平折回也是需要時間的，通常272個打點(diǎn)時間，因此一行總共需要：
       (640+272)*35.242E-9 s = 32.141E-6 s
我們就認(rèn)為水平掃描的頻率是31KHz：      
       1/(32.141E-6 s) = 31.113E3 Hz
一屏幕含有480行，加上垂直折回時間49，一屏所需的時間：
       (480+49)*32.141E-6 s = 17.002E-3 s
我們就認(rèn)為垂直掃描的頻率是59Hz：
       1/(17.002E-3 s) = 58.815 Hz
這也意味著屏幕數(shù)據(jù)每秒鐘刷新59次。為了得到穩(wěn)定的圖像顯示效果，VESA垂直掃描頻率不低于72Hz。但是也因人而異，有些人50Hz感覺不到任何問題，有些至少在80Hz以上才可以。
由于顯示器不知道什么時候新行開始掃描，顯卡為每一行掃描提供水平同步信號。類似的，他也為每一幀顯示提供垂直同步信號。圖像在屏幕上點(diǎn)的位置取決于這些同步信號的發(fā)生時刻。下圖給出了所有時序的概要。水平折回的時間就是左邊空白＋右邊空白＋水平同步長度。垂直折回的時間就是上空白＋下空白＋垂直同步長。

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|upper_margin               
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?                       
   
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^                           
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#         
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  |   left  
#               
|                           
#  right   | hsync |
  |  margin
#               
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xres               
#  margin  |  len  |

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#         
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|yres                       
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?                     
   
#         
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|lower_margin               
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?                     
   
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^                           
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|vsync_len                  
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?                     
   
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[color="#993300"]6.把XFree86時序變成frame buffer device時序
[color="#993300"]典型的顯示模式：
  "800x600"    50      800 856  976 1040    600 637  643  666
    DCF      HR  SH1  SH2 HFL     VR  SV1 SV2  VFL   
而幀緩沖設(shè)備使用下面的參數(shù)：
  - pixclock: 點(diǎn)時鐘 in ps (pico seconds)
  - left_margin: time from sync to picture
  - right_margin: time from picture to sync
  - upper_margin: time from sync to picture
  - lower_margin: time from picture to sync
  - hsync_len: length of horizontal sync
  - vsync_len: length of vertical sync
1) Pixelclock:
   xfree: in MHz
   fb: in picoseconds (ps)
   pixclock = 1000000 / DCF
2) horizontal timings:
   left_margin = HFL - SH2
   right_margin = SH1 - HR
   hsync_len = SH2 - SH1
3) vertical timings:
   upper_margin = VFL - SV2
   lower_margin = SV1 - VR
   vsync_len = SV2 - SV1
更好的VESA的例子可以在XFree86的源碼中找到，"xc/programs/Xserver/hw/xfree86/doc/modeDB.txt".
[color="#993300"]7. 引用[color="#993300"]獲取更多關(guān)于幀緩沖設(shè)備以及應(yīng)用的參考，請訪問：   
http://linux-fbdev.sourceforge.net/
或者查閱下面的文檔：
  - The manual pages for fbset: fbset(8), fb.modes(5)
  - The manual pages for XFree86: XF68_FBDev(1),XF86Config(4/5)
  - The mighty kernel sources:
      olinux/drivers/video/
      olinux/include/linux/fb.h
      olinux/include/video/   
幀緩沖設(shè)備的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（internals.txt）
Geert Uytterhoeven ,21 July 1998
翻譯：
good02xaut@hotmail.com
      ××××幀緩沖設(shè)備中用到的結(jié)構(gòu)體××××
以下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在幀緩沖設(shè)備使用，定義。  
1.Outside the kernel (user space)

  
• struct fb_fix_screeninfo
     幀緩沖設(shè)備中設(shè)備無關(guān)的常值數(shù)據(jù)信息�？梢酝ㄟ^Ioctl的FBIOGET_FSCREENINFO獲取。  
• struct fb_var_screeninfo
     幀緩沖設(shè)備中設(shè)備無關(guān)的變量數(shù)據(jù)信息和特定的顯示模式�？梢酝ㄟ^iotcl的FBIOGET_VSCREENINFO獲取，并通過ioctl的FBIOPUT_VSCREENINFO設(shè)定。還有FBIOPAN_DISPLAY可以用。  
• struct fb_cmap
      設(shè)備無關(guān)的顏色表信息。你可以通過ioctl的FBIOGETCMAP 和FBIOPUTCMAP讀取或設(shè)定。

2. Inside the kernel

  
• struct fb_info
      常規(guī)信息，API以及幀緩沖設(shè)備的底層信息（主板地址...).  
• struct `par'
      唯一指定該設(shè)備的顯示模式的設(shè)備相關(guān)信息。  
• struct display
      幀緩沖設(shè)備和控制臺驅(qū)動之間的接口。

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       ***  常用的幀緩沖 API  ***
Monochrome (FB_VISUAL_MONO01 and FB_VISUAL_MONO10)
-------------------------------------------------
每個象素是黑或白。
Pseudo color (FB_VISUAL_PSEUDOCOLOR and FB_VISUAL_STATIC_PSEUDOCOLOR)
---------------------------------------------------------------------
索引顏色顯示
True color (FB_VISUAL_TRUECOLOR)
--------------------------------
真彩顯示，分成紅綠蘭三基色
Direct color (FB_VISUAL_DIRECTCOLOR)
------------------------------------
每個象素顏色也是有紅綠藍(lán)組成，不過每個顏色值是個索引，需要查表。
Grayscale displays
------------------
灰度顯示，紅綠藍(lán)的值都一樣
準(zhǔn)備開始寫我們自己的驅(qū)動之前，請詳細(xì)閱讀如下文件：
\Documentation\fb目錄  vesafb.txt，matroxfb.txt，sa1100fb.txt
\drivers\video目錄          fbmem.c，fbgen.c，fbmon.c，fbcmap.c
                                      skeletonfb.c
                                      vesafb.c，sa1100fb.c，sa1100fb.h
include\linux目錄            fb.h
最值得關(guān)注的是skeletonfb.c，該文件給出了一個fb device 驅(qū)動的框架。準(zhǔn)備好了，就開始寫自己的fram bufferdevice driver：）
還是要補(bǔ)充點(diǎn)，下面是/linux/fb.h的部分注釋，加粗的是常用的，紅色是關(guān)鍵的，一般不可少。旁邊沒有漢字，要么很簡單沒必要加注，要么就用不到！注釋：
good02xaut@hotmail.com
#ifndef _LINUX_FB_H
#define _LINUX_FB_H
#include
#include
/* Definitions of framebuffers                    */
[color="#ff0000"]#defineFB_MAJOR       29  /*主設(shè)備號*/
#defineFB_MAX         32  /* sufficient for now */
/* ioctls
   0x46 is'F'                             */
[color="#ff0000"]#define FBIOGET_VSCREENINFO 0x4600
#define FBIOPUT_VSCREENINFO 0x4601
#define FBIOGET_FSCREENINFO 0x4602
#define FBIOGETCMAP     0x4604
#define FBIOPUTCMAP     0x4605
#define FBIOPAN_DISPLAY     0x4606
/* 0x4607-0x460B are defined below */
/* #define FBIOGET_MONITORSPEC  0x460C */
/* #define FBIOPUT_MONITORSPEC  0x460D */
/* #define FBIOSWITCH_MONIBIT   0x460E */
#define FBIOGET_CON2FBMAP   0x460F
#define FBIOPUT_CON2FBMAP   0x4610
#defineFBIOBLANK      0x4611      /* arg: 0 orvesa level + 1 */
#defineFBIOGET_VBLANK     _IOR('F', 0x12, struct fb_vblank)
#defineFBIO_ALLOC             0x4613
#defineFBIO_FREE              0x4614
#defineFBIOGET_GLYPH          0x4615
#defineFBIOGET_HWCINFO        0x4616
#defineFBIOPUT_MODEINFO       0x4617
#defineFBIOGET_DISPINFO       0x4618
[color="#ff0000"]#defineFB_TYPE_PACKED_PIXELS      0   /* Packed Pixels    */
#defineFB_TYPE_PLANES         1   /* Non interleaved planes */
#define FB_TYPE_INTERLEAVED_PLANES  2   /*Interleaved planes   */
#defineFB_TYPE_TEXT           3   /* Text/attributes  */
#defineFB_TYPE_VGA_PLANES     4   /* EGA/VGA planes   */
#define FB_AUX_TEXT_MDA    0   /* Monochrome text */
#define FB_AUX_TEXT_CGA    1   /* CGA/EGA/VGA Color text */
#define FB_AUX_TEXT_S3_MMIO 2   /* S3 MMIO fasttext */
#define FB_AUX_TEXT_MGA_STEP16  3   /* MGAMillenium I: text, attr, 14 reserved bytes */
#define FB_AUX_TEXT_MGA_STEP8   4  /* other MGAs:      text,attr,  6 reserved bytes */
#defineFB_AUX_VGA_PLANES_VGA4     0   /* 16 color planes (EGA/VGA) */
#defineFB_AUX_VGA_PLANES_CFB4     1   /* CFB4 in planes (VGA) */
#defineFB_AUX_VGA_PLANES_CFB8     2   /* CFB8 in planes (VGA) */
[color="#ff0000"]#defineFB_VISUAL_MONO01       0   /* Monochr. 1=Black 0=White */
#defineFB_VISUAL_MONO10       1   /* Monochr. 1=White 0=Black */
#define FB_VISUAL_TRUECOLOR    2   /* True color   */
#defineFB_VISUAL_PSEUDOCOLOR      3   /* Pseudo color (like atari) */
#defineFB_VISUAL_DIRECTCOLOR      4   /* Direct color */
#define FB_VISUAL_STATIC_PSEUDOCOLOR   5   /* Pseudo color readonly */
#defineFB_ACCEL_NONE      0   /* no hardware accelerator  */
#define FB_ACCEL_ATARIBLITT 1   /* AtariBlitter       */
#define FB_ACCEL_AMIGABLITT 2   /* AmigaBlitter               */
#define FB_ACCEL_S3_TRIO64  3   /*Cybervision64 (S3 Trio64)    */
#define FB_ACCEL_NCR_77C32BLT   4  /* RetinaZ3 (NCR77C32BLT)      */
#define FB_ACCEL_S3_VIRGE   5   /*Cybervision64/3D (S3 ViRGE)  */
#define FB_ACCEL_ATI_MACH64GX   6  /* ATI Mach 64GX family     */
#define FB_ACCEL_DEC_TGA   7   /* DEC 21030TGA       */
#define FB_ACCEL_ATI_MACH64CT   8  /* ATI Mach 64CT family     */
#define FB_ACCEL_ATI_MACH64VT   9  /* ATI Mach 64CT family VT class */
#define FB_ACCEL_ATI_MACH64GT   10  /* ATIMach 64CT family GT class */
#define FB_ACCEL_SUN_CREATOR    11 /* Sun Creator/Creator3D    */
#define FB_ACCEL_SUN_CGSIX  12  /* Suncg6         */
#define FB_ACCEL_SUN_LEO    13  /*Sunleo/zx          */
#define FB_ACCEL_IMS_TWINTURBO  14  /* IMS TwinTurbo       */
#define FB_ACCEL_3DLABS_PERMEDIA2 15    /*3Dlabs Permedia2       */
#define FB_ACCEL_MATROX_MGA2064W 16 /* Matrox MGA2064W(Millenium)  */
#define FB_ACCEL_MATROX_MGA1064SG 17    /*Matrox MGA1064SG (Mystique)  */
#define FB_ACCEL_MATROX_MGA2164W 18 /* Matrox MGA2164W (Millenium II) */
#define FB_ACCEL_MATROX_MGA2164W_AGP 19 /* Matrox MGA2164W (MilleniumII) */
#define FB_ACCEL_MATROX_MGAG100 20  /* Matrox G100 (ProductivaG100) */
#define FB_ACCEL_MATROX_MGAG200 21  /* Matrox G200 (Myst,Mill, ...) */
#define FB_ACCEL_SUN_CG14   22  /* Suncgfourteen      */
#define FB_ACCEL_SUN_BWTWO  23  /* Sunbwtwo           */
#define FB_ACCEL_SUN_CGTHREE    24 /* Suncgthree         */
#define FB_ACCEL_SUN_TCX    25  /*Suntcx         */
#define FB_ACCEL_MATROX_MGAG400 26  /* MatroxG400         */
#defineFB_ACCEL_NV3       27  /* nVidia RIVA128             */
#defineFB_ACCEL_NV4       28  /* nVidia RIVATNT      */
#defineFB_ACCEL_NV5       29  /* nVidia RIVATNT2     */
#define FB_ACCEL_CT_6555x   30  /*C&T6555x           */
#define FB_ACCEL_3DFX_BANSHEE   31  /* 3DfxBanshee        */
#define FB_ACCEL_ATI_RAGE128    32 /* ATI Rage128family       */
#define FB_ACCEL_IGS_CYBER2000  33  /* CyberPro2000       */
#define FB_ACCEL_IGS_CYBER2010  34  /* CyberPro2010       */
#define FB_ACCEL_IGS_CYBER5000  35  /* CyberPro5000       */
#define FB_ACCEL_SIS_GLAMOUR    36 /* SiS300/630/540             */
#define FB_ACCEL_3DLABS_PERMEDIA3 37    /*3Dlabs Permedia3       */
/*上面的宏定義不用關(guān)心*/
/*不可修改的屏幕信息，用戶空間可見*/
struct fb_fix_screeninfo {
   [color="#ff0000"]charid[16];        /* identification string eg "TT Builtin" */
    unsigned longsmem_start;   /* Start of frame buffer mem 顯存的起始地址*/
                 /* (physical address) */
[color="#ff0000"]   __u32smem_len;         /* Length of frame buffer mem 顯存的大小 */
    __u32type;         /* see FB_TYPE_*     */
    __u32type_aux;         /* Interleave for interleaved Planes */
    __u32visual;       /* seeFB_VISUAL_*      */
    __u16xpanstep;         /* zero if no hardware panning  */
    __u16ypanstep;         /* zero if no hardware panning  */
    __u16ywrapstep;     /* zero if nohardware ywrap    */
[color="#ff0000"]   __u32line_length;      /* length of a line in bytes  每行的字節(jié)數(shù)  */
    unsigned longmmio_start;   /* Start of Memory MappedI/O   */
                 /* (physical address) */
    __u32mmio_len;         /* Length of Memory Mapped I/O  */
    __u32accel;          /* Type of acceleration available */
    __u16reserved[3];      /* Reserved for future compatibility */
};
/* Interpretation of offset for color fields: All offsets arefrom the right,
* inside a "pixel" value, which is exactly 'bits_per_pixel' wide(means: you
* can use the offset as right argument to Framebuffer 驅(qū)動程序模型
  下圖會向你展示目前的framebuffer設(shè)備驅(qū)動的結(jié)構(gòu)，最常用的是非標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動。很明顯他所處的層次最高，程序編寫是最容易的。理解了這個圖的，你已經(jīng)很輕松的去完成一個fb驅(qū)動，比如給sa1100,s2410,s2440系列的ARM的LCD控制器寫驅(qū)動。

圖1
Color Map 剖析在framebuffer驅(qū)動程序設(shè)計中，cmap這個東東太暈了�，F(xiàn)在我要把他赤裸裸的剖析給大家：）
1． struct fb_cmap

圖2
/*顏色映射表*/
struct fb_cmap {
       __u32start;                 /* First entry   */
       __u32len;                   /* Number of entries */
       __u16*red;                 /* 紅色   */
       __u16*green;              /*綠色*/
       __u16*blue;                /*藍(lán)色*/
       __u16*transp;                    /* 透明度,允許 NULL */
};
該結(jié)構(gòu)在fb.h文件中定義，在struct fb_ops結(jié)構(gòu)中有兩個成員函數(shù)與其相關(guān)：
    /*獲取顏色表*/
    int (*fb_get_cmap)(struct fb_cmap *cmap,int kspc, int con, struct fb_info *info);
    /*設(shè)定顏色表*/
    int (*fb_set_cmap)(struct fb_cmap *cmap,int kspc, int con, struct fb_info *info);
在struct fb_info結(jié)構(gòu)中有變量：
  struct fb_cmapcmap;                /* Current cmap */
在fpgen基礎(chǔ)操作下提供：
extern int fbgen_get_cmap(struct fb_cmap *cmap, int kspc, int con,struct fb_info *info);
extern int fbgen_set_cmap(struct fb_cmap *cmap, int kspc, int con,struct fb_info *info);
在文件/* drivers/video/fbcmap.c */中提供更多的cmap應(yīng)用
extern int fb_alloc_cmap(struct fb_cmap *cmap, int len, int transp);
extern void fb_copy_cmap(struct fb_cmap *from, struct fb_cmap *to, intfsfromto);
extern int fb_get_cmap(struct fb_cmap *cmap, int kspc,
int (*getcolreg)(u_int, u_int *, u_int *, u_int *,u_int *, structfb_info *),
                               struct fb_info *fb_info);
extern int fb_set_cmap(struct fb_cmap *cmap, int kspc,
                             int (*setcolreg)(u_int, u_int, u_int, u_int, u_int,struct fb_info *),
                             struct fb_info *fb_info);
extern struct fb_cmap *fb_default_cmap(int len);
extern void fb_invert_cmaps(void);
2．通過文件解析在anakinfb.c文件中，cmap如圖
[color="#993300"]


圖3

圖4
在stifb.c

圖5
本文介紹的設(shè)備是位于/video目錄下面的anakinfb.c驅(qū)動程序。雖然我不清楚那個設(shè)備的特性，但是從對程序的分析中我們?nèi)匀恢�道如何編寫一個frame buffer設(shè)備驅(qū)動。
   本文是個標(biāo)準(zhǔn)的fb驅(qū)動。共221行，包含函數(shù)如下：
  

static int  anakinfb_getcolreg(u_int regno, u_int*red, u_int *green, u_int *blue, u_int *transp, struct fb_info *info)31行  

static int anakinfb_setcolreg(u_int regno, u_int red, u_intgreen, u_int blue,u_int transp, struct fb_info *info) 45行  

static int anakinfb_get_fix(struct fb_fix_screeninfo *fix,int con, struct fb_info *info) 57行  

static int anakinfb_get_var(struct fb_var_screeninfo *var,int con, struct fb_info *info) 75行  

static int anakinfb_set_var(struct fb_var_screeninfo *var,int con, struct fb_info *info) 111行  

static int anakinfb_get_cmap(struct fb_cmap *cmap, intkspc, int con,     struct fb_info*info) 117行  

static int anakinfb_set_cmap(struct fb_cmap *cmap, intkspc, int con,     struct fb_info*info) 130行  

static int anakinfb_switch_con(int con, struct fb_info*info) 147行  

static int anakinfb_updatevar(int con, struct fb_info*info) 155行  

static void anakinfb_blank(int blank, struct fb_info *info)161行  

int __init anakinfb_init(void) 178行函數(shù)1，2是寄存器操作用。函數(shù)3，4，5，6，7是fb_ops函數(shù)。函數(shù)8用于切換控制臺。函數(shù)9用于更新變量。函數(shù)10用于閃爍屏幕。函數(shù)11用于初始化設(shè)備。
   很奇怪，對fb設(shè)備的讀寫函數(shù)怎么沒有！值得說明的是open,release,read,write,ioctl,mmap等函數(shù)的實(shí)現(xiàn)是由fbmem.c文件實(shí)現(xiàn)了。也就是說所有的fb設(shè)備在給定了fb_info后，所有的操作都是一樣的。在明確的fb_info前提下，fbmem.c中的函數(shù)可以工作的很好。這樣大家應(yīng)該感到非常輕松了吧，只要完成上述的幾個設(shè)備相關(guān)的函數(shù)，framebuffer設(shè)備的驅(qū)動就寫完了：）
    系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖：

圖6
Stifb驅(qū)動模型
linux/drivers/video/stifb.c - Genericframe buffer driver for HP * workstations with STI (standard textinterface) video firmware.
這個驅(qū)動程序和前面的anakin設(shè)備完全不同，因?yàn)樗�不是采用�?biāo)準(zhǔn)的格式，而是根據(jù)based on skeletonfb, which wasCreated 28 Dec 1997 by GeertUytterhoeven也就是skeletonfb.c提供的框架完成的。
共230行，包含函數(shù)如下：
  

static int sti_encode_fix(struct fb_fix_screeninfo *fix,const void *par, struct fb_info_gen *info) 60行  

static int sti_decode_var(const struct fb_var_screeninfo*var,void *par, struct fb_info_gen *info) 71行  

static int sti_encode_var(struct fb_var_screeninfo *var,const void *par, struct fb_info_gen *info) 78行  

static void sti_get_par(void *par, struct fb_info_gen*info) 94行  

static void sti_set_par(const void *par, struct fb_info_gen*info) 99行  

staticint sti_getcolreg(unsigned regno, unsigned *red, unsigned *green,unsigned *blue, unsigned *transp, struct fb_info *info) 104行  

staticint sti_setcolreg(unsigned regno, unsigned red, unsigned green,unsigned blue, unsigned transp, struct fb_info *info) 111行  

static void sti_set_disp(const void *par, struct display*disp, struct fb_info_gen *info) 118行  

static void sti_detect(void) 127行  

static int sti_blank(int blank_mode, const struct fb_info*info) 132行  

int __init stifb_init(void) 161行  

void stifb_cleanup(struct fb_info *info) 201行  

int __init stifb_setup(char *options) 208行其中1到10是必須的，參考下面的圖。11是初始化代碼。12．13沒有完成具體功能。

圖7
再給出fb_fix_screeninfo系統(tǒng)調(diào)用結(jié)構(gòu)圖：

圖8
Framebuffer與console
Framebuffer作為顯卡在內(nèi)核中的注冊設(shè)備，為了滿足應(yīng)用需要，通常還要為console操作提供專用操作函數(shù)。Console是系統(tǒng)提供的一種特殊的文本輸出終端，如圖所示。常用的console已經(jīng)不再是從前的單色顯示，而是16色或者更多顏色顯示。根據(jù)文本的代表的不同屬性，顯示不同的顏色。

圖9
把對console的支持內(nèi)嵌到fb的驅(qū)動中，或許有其自己的道理，我沒有看出來。不過既然要提供這種支持，我們的驅(qū)動程序就要添枝加葉了。
在準(zhǔn)fb設(shè)備設(shè)備驅(qū)動中是沒有對console支持的。只有在非標(biāo)準(zhǔn)的fb驅(qū)動，也就是基于skeletonfb.c架構(gòu)的程序，需要提供這部分代碼。下面從各個方面介紹framebuffer對console的支持。
1.各個文件中的支持
fb.h文件中
struct fb_info結(jié)構(gòu)中：
struct display*disp;             /* initial display variable */
    struct vc_data*display_fg;          /* Console visible on this display */
int(*changevar)(int);           /* tell console var has changed */
    int (*switch_con)(int, struct fb_info*);/* tell fb to switch consoles */
fbgen.c文件中：
void fbgen_set_disp(int con, struct fb_info_gen *info)
int fbgen_update_var(int con, struct fb_info *info)
int fbgen_switch(int con, struct fb_info *info)
新增加文件fbcon.c
struct display fb_display[MAX_NR_CONSOLES];
char con2fb_map[MAX_NR_CONSOLES];
…..
新增加文件fbcon.h：
struct display_switch
struct display
新增文件console_struct.h:
struct vc_data
……
2.console中的顏色設(shè)定
該部分內(nèi)容準(zhǔn)備略掉，可以自行參考fbcon-cfb*.c文件。
3.console和fb的高層理解
當(dāng)我們在fb中引入console后，就相當(dāng)于把一張白紙變成了一個日記本。本來對于fb來說只有顏色和位置的關(guān)系，引入console后，首先就是console的描述。
  每個console相當(dāng)于日記本的一頁，不同的console可以切換。Console因?yàn)槭且�顯示文本，又和字體聯(lián)系到一起。Console的管理是十分復(fù)雜的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了framebuffer本身。在RH9中，我們可以自己體驗(yàn)一下console和fb的協(xié)調(diào)問題。
   使用Init3多用戶模式登陸，這里是沒有Xserver支持的。所有的輸入輸出都是基于console的。Framebuffer就相當(dāng)于你的顯示器。通過ALT+CTRL+F*，我們可以切換到不同的console，而每個console的設(shè)置都可以很獨(dú)立的完成。每隔console會在自己的數(shù)據(jù)區(qū)記錄歷史命令，在不同的console可以登陸不同的用戶到系統(tǒng)。但是，因?yàn)橹挥幸粋�屏幕，所以當(dāng)前可視的console只有一個。Framebuffer驅(qū)動程序要能夠根據(jù)ALT+CTRL+F*切換命令去完成console的切換顯示。
   這樣大家應(yīng)該明白framebuffer和console的關(guān)系了吧。后續(xù)我們會具體講述fb對console的支持。但是對console本身不會設(shè)計太多，具體參考tty或console的設(shè)計。當(dāng)完成了fb對console的支持，frame buffer device driver設(shè)計就完了：）
Fbconsole中的字體
/driver/video目錄下:
font_6x11.c,font_8x8.c,font_8x16.c
font_acorn_8x8.c,font_pearl_8x8.c,
font_sun8x16.c,font_sun12x22.c
fonts.c
這些文件都是用來處理在fbcon中的字體顯示問題。其中除最后一個文件fonts.c外，其他都是字模文件由cpi2fnt產(chǎn)生。
/include/video/目錄下：
font.h
1．          首先介紹font.h文件
font.h文件中，定義了字體的描述結(jié)構(gòu)
struct fbcon_font_desc {
    intidx;     //字體的索引號
    char *name;//字體的描述
    int width, height;//字模的寬和高
    void *data;//字模的起始指針
    int pref;   //額外信息，平臺用
};
width的值不一定是8的整數(shù)倍，考慮到計算機(jī)存儲的問題，即使width小于8的整數(shù)倍，存儲時仍以字節(jié)為單位，不足的右補(bǔ)齊0。
Linux內(nèi)核自帶了7種字體，name依次為：
font_vga_8x8,
                           font_vga_8x16,
                           font_pearl_8x8,
                           font_vga_6x11,
                           font_sun_8x16,
                           font_sun_12x22,
                           font_acorn_8x8;
根據(jù)定義name長度不大于32字節(jié)。
2．          Font.c文件
/* 根據(jù)字體名返回該字體的描述結(jié)構(gòu) */
struct fbcon_font_desc *fbcon_find_font(char *name);
/*根據(jù)屏幕大小，獲取默認(rèn)字體描述 */
struct fbcon_font_desc *fbcon_get_default_font(int xres, int yres);
由此看來，linux中基于fbcon的字體比較單一，描述和使用也相對簡單。主要是由于采用字模描述，只描述256個ascii字符，故存儲空間不大，從2048到11264不等。
Fbcon中的顏色查找表
Fbcon-cfbx表示該console使用的是xbpp顏色描述。顏色數(shù)為2^x。
在此，我們僅以x=8,x=24舉例，使用顏色分別是256色和真彩16M。
/driver/video/fbcon-cfb8.c
/driver/video/fbcon-cfb24.c
/include/video/fbcon-cfb8.h
/include/video/fbcon-cfb24.h
這4個文件實(shí)現(xiàn)的具體的操作，而fbcon的底層操作，參考前面的fbcon的介紹，不重復(fù)了：）
實(shí)現(xiàn)fbcon的顏色映射只需完成下面的功能，以fb8為例：
struct display_switch fbcon_cfb8;   
void fbcon_cfb8_setup(struct display *p);
void fbcon_cfb8_bmove(struct display *p, int sy, int sx, int dy, intdx, int height, int width);
void fbcon_cfb8_clear(struct vc_data *conp, struct display *p, int sy,int sx, int height, int width);
void fbcon_cfb8_putc(struct vc_data *conp, struct display *p, int c,int yy, int xx);
void fbcon_cfb8_putcs(struct vc_data *conp, struct display *p, constunsigned short *s, int count, int yy, int xx);
void fbcon_cfb8_revc(struct display *p, int xx, int yy);
void fbcon_cfb8_clear_margins(struct vc_data *conp, struct display*p,int bottom_only);
fbcon_cfb8是系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵，具體解釋參考fbcon介紹。
fbcon_cfb8_setup函數(shù)完成設(shè)定display結(jié)構(gòu)中next_line和next_palne的值。
fbcon_cfb8_bmove函數(shù)完成當(dāng)前坐標(biāo)的移動。
fbcon_cfb8_clear函數(shù)通過調(diào)用rectfill函數(shù)清屏幕緩沖區(qū)。
fbcon_cfb8_putc函數(shù)向屏幕輸出單字符，字體寬度必須小于等于16。
fbcon_cfb8_putcs函數(shù)向屏幕輸出字符串。
fbcon_cfb8_revc函數(shù)從屏幕輸入單個字符，并回顯到fb上。
fbcon_cfb8_clear_margins函數(shù)和fbcon_cfb8_clear類似，調(diào)用rectfill清除區(qū)域。
其中，fb_writel函數(shù)和fb_readl函數(shù)實(shí)現(xiàn)輸入輸出的底層操作。這兩個函數(shù)實(shí)際上實(shí)在fbcon_h中定義的宏操作，IOMEM操作而已。
關(guān)注一下“(nibbletab_cfb8[*cdat++ >> 4] & eorx) ^ bgx,”
這是所謂8bpp的具體實(shí)現(xiàn)，不同的位深就在寫fb緩沖時體現(xiàn)了。讓我們從后向前分析，
1.()^bgx，顏色和背景色異或，只有這樣才能保證背景色改變時，文字一直顯示。
2．~&eorx，eorx是前景色和背景色異或后的值，只有在前景色和背景色一致的時候，eorx才是0。
3. nibbletab_cfb8[~]，根據(jù)字體的~值，調(diào)用查找表，取顏色值
4．~從字體文件中去讀字模的值。
還有點(diǎn)疑問，就是這兩句的作用，attr_fgcol在fbcon_h中定義：
fgx=attr_fgcol(p,c);
    bgx=attr_bgcol(p,c);
從前面的看，c應(yīng)該是個字符的ascii碼，ascii與顏色有什么關(guān)系呢？研究中….

               
               

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