Linux幀緩沖注冊OLED驅動(上)

1.幀緩沖Framebuff

在 linux 系統中 LCD 這類設備稱為幀緩沖設備，英文 frameBuffer 設備。

frameBuffer 是出現在 2.2.xx 內核當中的一種驅動程序接口。

幀緩沖（ framebuffer）是 Linux 系統為顯示設備提供的一個接口，它將顯示緩沖區抽象，屏蔽圖像硬件的底層差異，允許上層應用程序在圖形模式下直接對顯示緩沖區進行讀寫操作。用戶不必關心物理顯示緩沖區的具體位置及存放方式，這些都由幀緩沖設備驅動本身來完成。

用戶可以將 Framebuffer 看成是顯示內存的一個映像， 將其映射到進程地址空間之后，就可以直接進行讀寫操作，而寫操作可以立即反應在屏幕上。

幀緩沖驅動是字符類設備的一種，主設備號為29，生成的設備節點為/dev/fb*。

使用幀緩沖完成屏幕驅動注冊，應用層只需調用open函數打開失敗，再通過ioctl函數獲取屏幕的參數信息，再調用mmap函數將屏幕顯存地址映射到進程空間，接下來對地址的寫入即是對屏幕的刷。

2.幀緩沖Framebuff應用編程

幀緩沖應用層編程步驟
打開LCD設備open(“/dev/fb0”,2);
獲取固定參數和可變參數ioctl;
將屏幕緩沖區映射到進程空間mmap;
實現屏幕最核心函數畫點函數；

2.1 幀緩沖Framebuff設備節點

通過幀緩沖完成屏幕驅動注冊，會在/dev下生成設備節點，主設備號為29，注冊的一個設備驅動為/dev/fb0，第二個為/dev/fb1，依此類推，最大可以注冊32個設備。

2.2 固定參數

通過ioctl函數，命令參數為FBIOGET_FSCREENINFO，固定參數結構體為struct fb_fix_screeninfo。在固定參數可獲得的屏幕信息有：smem_len屏幕緩沖區大小、line_length一行的字節數。

#define FBIOGET_FSCREENINFO	0x4602 /*獲取屏幕固定參數*/
/*固定參數結構體*/
struct fb_fix_screeninfo {
	char id[16];			/* identification string eg "TT Builtin" */
	unsigned long smem_start;	/* Start of frame buffer mem 屏幕物理地址 */
					/* (physical address) */
	__u32 smem_len;			/* Length of frame buffer mem 屏幕緩沖區大小*/
	__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 一行的字節數   */
	unsigned long mmio_start;	/* Start of Memory Mapped I/O   */
					/* (physical address) */
	__u32 mmio_len;			/* Length of Memory Mapped I/O  */
	__u32 accel;			/* Indicate to driver which	*/
					/*  specific chip/card we have	*/
	__u16 capabilities;		/* see FB_CAP_*			*/
	__u16 reserved[2];		/* Reserved for future compatibility */
};

2.3 可變參數

??通過ioctl函數，命令參數為FBIOGET_VSCREENINFO，固定參數結構體為struct fb_fix_screeninfo。在固定參數可獲得的屏幕信息有：屏幕寬度xres、屏幕高度yres、顏色位數bits_per_pixel。

#define FBIOGET_VSCREENINFO	0x4600 /*獲取屏幕可變參數*/
/*可變參數結構體*/
struct fb_var_screeninfo {
	__u32 xres;			/* visible resolution屏幕寬度		*/
	__u32 yres;			/*屏幕高度*/
	__u32 xres_virtual;		/* virtual resolution		*/
	__u32 yres_virtual;
	__u32 xoffset;			/* offset from virtual to visible */
	__u32 yoffset;			/* resolution			*/

	__u32 bits_per_pixel;		/* guess what	顏色位數		*/
	__u32 grayscale;		/* 0 = color, 1 = grayscale,	*/
					/* >1 = FOURCC			*/
	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;		/* (OBSOLETE) see fb_info.flags */

	/* 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 rotate;			/* angle we rotate counter clockwise */
	__u32 colorspace;		/* colorspace for FOURCC-based modes */
	__u32 reserved[4];		/* Reserved for future compatibility */
};

2.4 將屏幕緩沖區映射到進空間

#include 
void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags,int fd, off_t offset);
函數功能： 將文件映射到進程空間
形參： addr --映射的虛擬地址，一般填NULL，有系統自行分配
???length --要映射的空間大小
???prot --PROT_READ可讀；PROT_WRITE可寫
???flags --MAP_SHARED可讀寫，讀寫內容同步到文件;MAP_PRIVATE修改的內容不會同步到文件
???fd --文件描述符
???offset --一般填0，表示映射整個文件
返回值： 成功返回映射的地址
???失敗返回-1


int munmap(void *addr, size_t length);
形參： addr --mamp函數返回值
???length --映射空間大小

2.5 幀緩沖獲取固定參數和可變參數示例

int main()
{
	/*1.打開設備*/
	int fd=open("/dev/fb0", 2);
	if(fd<0)
	{
		printf("打開設備失敗n");
	}
	/*2.獲取固定參數*/
	memset(&fb_fix,0, sizeof(fb_fix));
 	ioctl(fd,FBIOGET_FSCREENINFO,&fb_fix);
	printf("屏幕緩存大小:%dn",fb_fix.smem_len);
	printf("一行的字節數:%dn",fb_fix.line_length);
	/*3.獲取屏幕可變參數*/
	memset(&fb_var,0, sizeof(fb_var));
	ioctl(fd,FBIOGET_VSCREENINFO,&fb_var);
	printf("屏幕尺寸:%d*%dn",fb_var.xres,fb_var.yres);
	printf("顏色位數:%dn",fb_var.bits_per_pixel);
	/*4.將屏幕緩沖區映射到進程空間*/
	lcd_p=mmap(NULL,fb_fix.smem_len,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0);
	close(fd);
	if(lcd_p==(void *)-1)
	{
		printf("內存映射失敗n");
		return 0;
	}
	memset(lcd_p,0xff,fb_fix.smem_len);//將屏幕清空為白色
	//取消映射
	munmap(lcd_p,fb_fix.smem_len);
	return 0;
}
/*畫點函數實現*/
static inline void LCD_DrawPoint(int x,int y,int c)
{
	//獲取要繪制的點的地址
	unsigned int *p= (unsigned int *)(lcd_p+y*fb_fix.line_length+x*fb_var.bits_per_pixel/8);
	*p=c;//寫入顏色值
}