Linux下的Framebuffer编程

---

前言

本篇文章将会介绍Linux下的Framebuffer编程，这里将会引用到百问网韦东山老师讲的一些知识。

一、LCD操作原理

在Linux系统中通过Framebuffer驱动程序来控制LCD。Frame是帧的意思，buffer是缓冲的意思，这意味着Framebuffer就是一块内存，里面保存着一帧图像。Framebuffer中保存着一帧图像的每一个像素颜色值，假设LCD的分辨率是1024x768，每一个像素的颜色用32位来表示，那么Framebuffer的大小就是：1024x768x32/8=3145728字节。

二、代码解析及编写程序的步骤

0.定义各类参数

下面这些参数后面我们会一 一介绍。

int fd_fb;
struct fb_var_screeninfo var;	/* Current var */
int screen_size;
unsigned char *fbmem;
unsigned int line_width;
unsigned int pixel_width;
1
2
3
4
5
6

1.打开LCD设备节点

这些的fd_fb就是打开LCD设备返回的文件句柄。
/dev/fb0 ：LCD设备节点(根据自己板子上面的节点填写)

	fd_fb = open("/dev/fb0", O_RDWR);
	if (fd_fb < 0)
	{
		printf("can't open /dev/fb0\n");
		return -1;
	}
1
2
3
4
5
6

2.获取触摸屏数据

使用ioctl获取LCD的一些参数信息，并将这些参数的信息放入var结构体中。

	if (ioctl(fd_fb, FBIOGET_VSCREENINFO, &var))
	{
		printf("can't get var\n");
		return -1;
	}
1
2
3
4
5

var结构体解析:
这个结构体里面保存了LCD的相关信息，比如xres和yres就是代表了x方向的分辨率和y方向的分辨率。
大家的手机都有分辨率，最常见的就是1080×1920了。对应到xres和yres就是xres=1080，yres=1920。
大家只需要知道var这个结构体是用来保存ioctl获取到的LCD的参数信息即可。
bits_per_pixel：每一个像素的颜色用多少位表示

struct fb_var_screeninfo {
	__u32 xres;			/* visible resolution		*/
	__u32 yres;
	__u32 xres_virtual;		/* virtual resolution		*/
	__u32 yres_virtual;
	__u32 xoffset;			/* offset from virtual to visible */
	__u32 yoffset;			/* resolution			*/

	__u32 bits_per_pixel;		/* guess what			*/
	__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 */
};
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39

3.mmap映射Framebuffer，在Framebuffer中写入数据

line_width：var.xres * var.bits_per_pixel代表每一行有多少个像素
/8就代表了每一行有多少个字节
pixel_width ：每一个像素多少个字节
screen_size ：计算出整个屏幕所占字节的大小
fbmem ：Framebuffer是存在于驱动程序当中的，在应用程序中不可直接使用，需要使用mmap将驱动程序的内存映射到应用程序中才可进行操作。

	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;
	fbmem = (unsigned char *)mmap(NULL , screen_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_fb, 0);
	if (fbmem == (unsigned char *)-1)
	{
		printf("can't mmap\n");
		return -1;
	}
1
2
3
4
5
6
7
8
9

三、LCD操作函数解析

1.描点函数

pen_8 ，pen_16，pen_32参数代表的是起笔点，因为我使用的LCD每个像素是8位的，所以我这里只需要计算pen_8 即可，其他两个只需要进行一次转换即可。
pen_8 的计算

void lcd_put_pixel(int x, int y, unsigned int color)
{
	unsigned char *pen_8 = fbmem+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
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42

2.显示字符函数

void lcd_put_ascii(int x, int y, unsigned char c, unsigned int color)
{
	unsigned char *dots = (unsigned char *)&fontdata_8x16[c*16];
	int i, b;
	unsigned char byte;

	for (i = 0; i < 16; i++)
	{
		byte = dots[i];
		for (b = 7; b >= 0; b--)
		{
			if (byte & (1<<b))
			{
				/* show */
				lcd_put_pixel(x+7-b, y+i, color); /* 白 */
			}
			else
			{
				/* hide */
				lcd_put_pixel(x+7-b, y+i, 0); /* 黑 */
			}
		}
	}
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

总结

本篇文章就介绍到这里，Framebuffer编程的编程其实并不算很难，大家只要理清楚这些参数即可。具体的代码请参考百问网，这里我只做重要部分介绍。