《嵌入式操作系统》_framebuffer驱动_20261008

framebuffer介绍

framebuffer 帧缓冲，是linux内核虚拟出来的一个设备，向应用层提供的一个统一标准接口的显示设备。

从驱动视角来看，framebuffer是一个典型的字符设备，而且创建类 /sys/class/graphics

显示原理

裸机中lcd的显示原理

soc中有cpu、ddr、lcd控制器。

lcd显示器主要包括lcd驱动器和lcd屏幕。

lcd控制器与lcd驱动器通过排线链接，我们通过初始化lcd控制器，在ddr中划分出一部分内存作为显存，与lcd显示形成一种映射。cpu之后仅仅需要将需要显示的内容放在ddr中即可，lcd控制器会自己把ddr中的内容刷新到lcd驱动器中。

操作系统中lcd显示原理

驱动负责建立ddr与lcd显示的映射关系，需要申请内存，初始化lcd控制器，并使用不同的虚拟内存映射同一个物理内存，两个不同的虚拟地址分别是内核空间和应用空间，即mmap技术。

应用负责把要显示的内容放在ddr中。

framebuffer使用

（1）获取设备文件 /dev/fb0

（2）获取设备信息 #include <linux/fb.h>

（3）mmap做映射

（4）填充framebuffer

framebuffer应用

编写应用代码如下，使用交叉编译工具编译后放到nfs中，方便开发板运行。

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <linux/fb.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/mman.h>

#define DEVICE_NAME     "/dev/fb0"
#define WIDTH           1024
#define HEIGHT          600

void draw_pixel(unsigned int width,unsigned int height,unsigned int color);

unsigned int *mapped_mem = NULL;

int main() {
    int fd = -1, ret = -1;
    struct fb_var_screeninfo vinfo;
    struct fb_fix_screeninfo finfo;

    //获取设备文件描述符
    fd = open(DEVICE_NAME, O_RDWR);

    if (fd == -1) {
        perror("Error opening device");
        return 1;
    }
    printf("Framebuffer device opened successfully: %s\n", DEVICE_NAME);

    //获取设备信息
    ret = ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &vinfo);
    if (ret == -1) {
        perror("Error getting video screen info");
        close(fd);
        return 1;
    }

    ret = ioctl(fd, FBIOGET_FSCREENINFO, &finfo);
    if (ret == -1) {
        perror("Error getting fixed screen info");
        close(fd);
        return 1;
    }

    printf("Video screen info:\n");
    printf("  xres: %d\n", vinfo.xres);
    printf("  yres: %d\n", vinfo.yres);
    printf("  bits_per_pixel: %d\n", vinfo.bits_per_pixel);

    printf("  xres_virtual: %d\n", vinfo.xres_virtual);
    printf("  yres_virtual: %d\n", vinfo.yres_virtual);
    printf("  xoffset: %d\n", vinfo.xoffset);
    printf("  yoffset: %d\n", vinfo.yoffset);

    printf("Fixed screen info:\n");
    printf("  smem_start: %p\n", (void*)finfo.smem_start);
    printf("  smem_len: %u\n", finfo.smem_len);

    //mmap映射地址
    
    mapped_mem = mmap(NULL, finfo.smem_len, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);

    if (mapped_mem == MAP_FAILED) {
        perror("Error mapping framebuffer memory");
        close(fd);
        return 1;
    }
    printf("Framebuffer memory mapped to: %p\n", mapped_mem);

    draw_pixel(WIDTH, HEIGHT, 0x00FF0000); 
    close(fd);
    printf("Framebuffer device closed successfully: %s\n", DEVICE_NAME);
    return 0;
}



void draw_pixel(unsigned int width,unsigned int height,unsigned int color) {
    unsigned int x,y;
    for(y=0;y<height;y++) {
        for(x=0;x<width;x++) {
            //在此处添加绘制像素的代码
            *(mapped_mem + y * width + x) = color;
        }
    }
}

重要头文件<linux/fb.h>

该头文件在交叉编译工具中自带

可用命令宏定义

cpp 复制代码

#define FBIOGET_VSCREENINFO	0x4600  // Get video screen info
#define FBIOPUT_VSCREENINFO	0x4601  // Set video screen info
#define FBIOGET_FSCREENINFO	0x4602  // Get fixed screen info