Linux FrameBuf介绍

1. 概述

fbdev用于为显示图形硬件提供一层软件抽象.它代理了显示图形硬件的帧内存，并且提供了一些良好定义的接口让应用软件去访问图形硬件，而不用去关心底层图形硬件的具体控制细节。

访问fbdev通常通过一些特定的设备节点，例如位于/dev目录下的 /dev/fb*.

一个简单的framebuffer 使用场景：

3个application 通过fb0这个fb device 节点对framebuffer进行修改，然后由图形硬件将修改之后的内容输出到显示端

2. User’s View of /dev/fb*

fbdev 目前是一个字符设备，首设备号29，尾设备号标志frame buffer的编号

方便起见， 设备节点会如下生成(数字表示问设备号):

0 = /dev/fb0 First frame buffer

1 = /dev/fb1 Second frame buffer

…

31 = /dev/fb31 32nd frame buffer
fbdev同时也是一个普通的内存设备。这就意味着，你可以读写它的内容。比如:

1.你可以通过如下操作截屏:

cp /dev/fb0 myfile
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2.往屏幕的左上角画一个白色的像素点:

echo -en '\xFF\xFF\xFF\x00' > /dev/fb0
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3.mmap /dev/fb0 用于更精细的绘图(这部分会在其它章节详述):

int fb = open("/dev/fb0", O_RDWR);
assert(fb > 0);
struct fb_var_screeninfo info;
assert(0 == ioctl(fb, FBIOGET_VSCREENINFO, &info));
size_t len = 4 * info.xres * info.yres;
uint32_t *buf = mmap(NULL, len, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fb, 0);
assert(buf != MAP_FAILED);
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通过给buf[y * info.xres + x] 赋值就可以轻松的修改 (x,y)这个点的像素。

3. Closer look to /dev/fb*

简介提到fbdev代理了图形硬件的显示帧内存，并且提供了一些接口控制这部分内存，对比上文的framebuffer简单应用场景。

下图是framebuffer的memory layout:

• 不同的fbdev的实现，让fbdev代理的图形硬件的显示帧内存（framebuffer）会具备不同的初始属性.有些是可配置的属性（通过ioctl(fb，FBIOGET_VSCREENINFO， &info)获取struct fb_var_screeninfo defined in “linux/fb.h”），有些则是固定属性（通过ioctl(fb， FBIOGET_FSCREENINFO，&info)获取struct fb_fix_screeninfo defined in “linux/fb.h”）.

以上图为例我们需要关注几个主要属性：

• 颜色格式(colorformat)

framebuffer的颜色格式可以通过ioctl(fb， FBIOPUT_VSCREENINFO， &info) 设定，通常我们都是在初始化fbdev的时候就决定好. 对fbdev的用户来说，确定了颜色格式用户就知道如何修改对应pixel的内容。

• bitsperpixel

一个pixel的宽度，与颜色格式协调的变量，颜色格式确定了pixel的宽度也确定了。

• xres_virtual/yres_virtual

可通过ioctl FBIOGET_VSCREENINFO/FBIOPUT_VSCREENINFO获取。通常fbdev 代理的framebuffer总大小为:xres_virtualyres_virtualbitsperpixel。

• xres/yres,xoffset/yoffset

(xoffset,yoffset) (xoffset+xres,yoffset+yres) 在framebuffer中标记了一个矩形框，即当前显示的buffer区域.也就是说display buffer 用于显示的有效区域可以是从framebuffer开始地址开始。

为何 display buffer 在 framebuffer内

• 支持不同分辨率的内容.

有时候framebuffer的内存大小在FBDEV初始化的时候已经申请好了. 我们可能需要申请一个能够容纳最大分辨的framebuffer，比如1080p，此时我们使用的display buffer 可能是720p.

• double buffer.

使用单buffer无法避免画面撕裂的问题，因为你可能总是修改未显示的内容，造成已经被graphic hardware显示的部分和被修改将要显示的部分时空错位。使用双buffer，显示一张display buffer#0，修改另一张显示一张display buffer#1，修改完成之后交换.显示一张display buffer#1，修改另一张显示一张display buffer#0.