Linux framebuffer 编程入门：直接操作显存画图

在 Linux 下，我们可以通过 framebuffer（帧缓冲） 技术直接在屏幕上画图，而不需要复杂的 GUI 库。

1. 什么是 framebuffer？

framebuffer 是 Linux 内核为图形显示提供的一套接口，允许用户空间程序直接访问显存数据。

通过 /dev/fb0 这个设备文件，我们可以获取屏幕参数、映射显存，然后直接修改像素。

2. 基本流程

操作 framebuffer 的基本步骤如下：

打开显示设备
复制代码
```
int fd = open("/dev/fb0", O_RDWR);
```
获取显示设备参数
- 分辨率（xres、yres）
- 虚拟分辨率（xres_virtual、yres_virtual）
- 像素格式（RGB888、RGB565等）
  
  ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &vinfo);

建立显存映射

复制代码

unsigned int *pmem = mmap(
    NULL, screensize, PROT_READ | PROT_WRITE,
    MAP_SHARED, fd, 0
);

写入像素值
- 例如在 (x, y) 位置画一个像素：
  复制代码
```
*(pmem + y * vinfo.xres_virtual + x) = 0x00FF0000; // 红色
```
解除映射
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```
munmap(pmem, screensize);
```
关闭设备
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```
close(fd);
```

3. 显存与坐标的关系

假设屏幕分辨率是 800 × 600，像素格式是 RGB888（4 字节对齐）：

(x, y) 像素在显存中的偏移：

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偏移 = y * xres_virtual + x

例如 (400, 300) 的像素地址：

复制代码

pmem + 800 * 300 + 400

对应像素值示例：

复制代码

0x00FF0000  → 红色
0x0000FF00  → 绿色
0x000000FF  → 蓝色

4. mmap 参数解析

复制代码

void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags,
           int fd, off_t offset);

addr：用户空间起始地址

一般传 NULL 让系统自动分配

length：映射的长度（字节数）

prot：映射区域权限

PROT_READ 允许读

PROT_WRITE 允许写

flags ：常用 MAP_SHARED（修改会同步到显存）

fd ：open("/dev/fb0", O_RDWR) 得到的文件描述符

offset：映射偏移量（一般 0 表示从显存开头）

返回值：

成功 → 映射的用户空间首地址

失败 → MAP_FAILED

5. 像素格式

RGB888：每像素 3 字节（但一般对齐到 4 字节）

RGB565：每像素 2 字节常见 24 位

RGB888 存储顺序：

RGB（红绿蓝）

BGR（蓝绿红）例如纯白色：

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R: 0xFF
G: 0xFF
B: 0xFF

6. 示例：画两个点

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// 红色
unsigned int red = 0x00FF0000;

// 在 (100, 100) 画一个像素
*(pmem + 100 * vinfo.xres_virtual + 100) = red;

// 在 (400, 300) 画一个像素
*(pmem + 300 * vinfo.xres_virtual + 400) = red;

总结

framebuffer 编程直接操作显存，适合做嵌入式 UI、简单绘图、屏幕测试等场景。掌握了分辨率、像素格式和显存映射后，就可以自由地绘制任意图形了。