LCD DRM驱动框架分析二

本文是基于rk3566 / rk3568平台从LCD代码层面上对LCD DRM框架进行分析。

一、uboot阶段

1、涉及的驱动文件

 2、uboot代码流程分析

2.1）各probe函数的加载

2.1.1)各bind函数是在设备和驱动匹配时（uboot启动阶段）加载的。

2.1.2）各probe函数是在rockchip_display_probe中解析设备树时，通过uclass_get_device_by_xxx（uclass_get_device_by_ofnode/uclass_get_device_by_phandle）系列函数加载的

->rockchip_display_bind
->rockchip_vop_bind
->dw_mipi_dsi_bind
    ->rockchip_display_probe
        ->uclass_get_device_by_ofnode(UCLASS_VIDEO_CRTC, np_to_ofnode(vop_node), &crtc_dev)             
    ->rockchip_vop_probe    
        ->rockchip_of_find_connector        
            ->uclass_get_device_by_ofnode(UCLASS_DISPLAY, conn, &dev)            
                ->dw_mipi_dsi_probe    
        ->rockchip_of_find_phy        
            ->uclass_get_device_by_phandle(UCLASS_PHY, dev, "phys", &phy_dev)            
                ->inno_video_phy_probe    
        ->rockchip_of_find_bridge        
            ->uclass_get_device_by_ofnode(UCLASS_VIDEO_BRIDGE, node, &dev)    
        ->rockchip_of_find_panel        
            ->uclass_get_device_by_ofnode(UCLASS_PANEL, panel_node, &panel_dev)        
                ->rockchip_panel_probe

2.2）开机后uboot阶段LCD的初始化流程

2.2.1）rockchip_show_logo 为显示 U-Boot logo 和 kernel logo。

2.2.2）load_bmp_logo加载logo数据，其中包括查找logo数据（find_or_alloc_logo_cache）和获取显示的缓存buffer（get_display_buffer)

2.2.3）display_logo显示进行logo的显示（传参为logo图像数据）

board_late_init    
    ->rockchip_show_logo        
        ->load_bmp_logo            
            ->find_or_alloc_logo_cache                
                ->rockchip_read_resource_file                    
                    ->get_display_buffer        
                        ->display_logo

2.2.4）display_init函数为各模块进行初始化其中包括：

2.2.4.1）panel_matching进行屏匹配过程，主要是先对各模块上电达到链路为通的状态，接着通过读取硬件panel_id 来决定使用相应的dtsi文件，从而在后续使用匹配的dtsi文件（有效的面板数据）对屏进行初始化、操作时序等。

2.2.4.2）display_set_plane设置图层

2.2.4.3）display_enable重新上电、各模块使能、亮背光等操作。

	->board_late_init
		->rockchip_show_logo
			->display_logo
				->display_init
					->panel_matching
						->conn_funcs->init(state)
						->rockchip_panel_init
						->rockchip_panel_getId
							->panel->funcs->getId(panel)=rockchip_dsi_panel_getId //读取实际panel id和dtsi文件的id进行比较
								->mipi_dsi_dcs_read
						->conn_funcs->disable(state)
						->conn_funcs->unprepare(state)
					->crtc_funcs->preinit(state)
					->rockchip_panel_init
					->conn_funcs->init(state)
					->rockchip_phy_init
					->crtc_funcs->init
				->display_set_plane
					->crtc_funcs->set_plane(state)=rockchip_vop_set_plane
					->display_enable
						->crtc_funcs->prepare(state)=rockchip_vop_prepare
						->conn_funcs->prepare(state)=dw_mipi_dsi_connector_prepare
						->rockchip_bridge_pre_enable(conn_state->bridge)
						->rockchip_panel_prepare(panel_state->panel)=panel_simple_prepare
						->crtc_funcs->enable(state)=rockchip_vop_enable
						->conn_funcs->enable(state)=dw_mipi_dsi_connector_enable
						->rockchip_bridge_enable(conn_state->bridge)
        ->rockchip_panel_enable(panel_state->panel)=panel_simple_enable

二、kernel 阶段

1、涉及的驱动文件

 2、内核LCD驱动加载流程

 3、LCD驱动加载具体分析

通过各模块probe函数和bind函数的执行来实现各模块的初始化，如下：

rockchip_drm_init
->vop2_probe
->dw_hdmi_rockchip_probe
->dw_mipi_dsi_probe
->rockchip_drm_platform_probe
	->rockchip_drm_bind
		->rockchip_drm_mode_config_init
		->component_bind_all
		->show_loader_logo
		->rockchip_drm_fbdev_init
			->drm_fb_helper_prepare
		->drm_dev_register
	->vop2_bind
		->vop2_win_init
		->vop2_create_crtc
			->vop2_plane_init
			->drm_crtc_init_with_planes
			->drm_crtc_helper_add
			->rockchip_register_crtc_funcs
	->dw_hdmi_rockchip_bind
	->dw_mipi_dsi_bind
		->drm_encoder_init
		->drm_encoder_helper_add
		->drm_connector_init
		->drm_connector_helper_add
->panel_simple_dsi_probe
	->panel_simple_probe
->drm_panel_init

注：

drm_device用于抽象一个完整的DRM设备，而其中与Mode Setting相关的部分则由drm_mode_config进行管理。为了让一个drm_device支持KMS相关的API，DRM框架要求驱动：

1）注册drm_driver时，driver_features标志位中需要存在DRIVER_MODESET。

2）在probe函数中调用drm_mode_config_init函数初始化KMS框架，本质上是初始化drm_device中的mode_config结构体。

3）填充mode_config中int min_width, min_height; int max_width, max_height的值，这些值是framebuffer的大小限制。

4）设置mode_config->funcs指针，本质上是一组由驱动实现的回调函数，涵盖KMS中一些相当基本的操作。

5）最后初始化drm_device中包含的drm_connector，drm_crtc等对象.

4、DRM helper架构

基本思想是通过一组回调函数抽象特定组件的操作，比如drm_connector_funcs，同时又使用另外一组helper函数给出了原先那组回调函数的通用实现，让开发最者实现这组helper函数抽象出的回调函数即可。可以保证开发者有足够高的自由度（完全不用helper函数），也能简化开发者的开发（使用helper函数），同时提供给开发者hook特定helper函数的能力。以drm_connector为例说明helper架构的实现方式与使用方式。

正常情况下，创建drm_connector对象时需要提供struct drm_connector_funcs回调函数组，而使用helper函数时，可以直接用helper函数填充对应回调函数：

static const struct drm_connector_funcs dw_mipi_dsi_atomic_connector_funcs = {
	.fill_modes = drm_helper_probe_single_connector_modes,
	.destroy = dw_mipi_dsi_drm_connector_destroy,
	.reset = drm_atomic_helper_connector_reset,
	.atomic_duplicate_state = drm_atomic_helper_connector_duplicate_state,
	.atomic_destroy_state = drm_atomic_helper_connector_destroy_state,
	.atomic_get_property = dw_mipi_dsi_atomic_connector_get_property,
};

事实上helper函数并不万能，只是抽象出了大多数驱动程序应该共享的行为，而特定于硬件的部分，则需要以回调函数的形式提供给helper函数，这个回调函数组由struct drm_connector_helper_funcs提供。在创建drm_connector时，需要通过drm_connector_helper_add函数注册。函数将对应的回调函数对象的地址保存在了drm_connector中的helper_private指针中，如下：

drm_connector_helper_add(connector, &dw_mipi_dsi_connector_helper_funcs);
static inline void drm_connector_helper_add(struct drm_connector *connector,
					    const struct drm_connector_helper_funcs *funcs)
{
	connector->helper_private = funcs;
}
 
static struct drm_connector_helper_funcs dw_mipi_dsi_connector_helper_funcs = {
	.get_modes = dw_mipi_dsi_connector_get_modes,
};

5、用户态和内核态间的交互

驱动会注册一个支持KMS的DRM设备时，会在/dev/drm/下创建一个card%d文件，用户态可以通过打开该文件，并对文件描述符做相应的操作实现相应的功能。该文件描述符对应的文件操作回调函数（filesystem_operations）位于drm_driver中，并由驱动程序填充。典型如下：

static const struct file_operations rockchip_drm_driver_fops = {
	.owner = THIS_MODULE,
	.open = drm_open,
	.mmap = rockchip_gem_mmap,
	.poll = drm_poll,
	.read = drm_read,
	.unlocked_ioctl = drm_ioctl,
	.compat_ioctl = drm_compat_ioctl,
	.release = drm_release,
};
 
long drm_ioctl(struct file *filp,
	      unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
	struct drm_file *file_priv = filp->private_data;
	struct drm_device *dev;
	const struct drm_ioctl_desc *ioctl = NULL;
	drm_ioctl_t *func;
	unsigned int nr = DRM_IOCTL_NR(cmd);
	int retcode = -EINVAL;
	char stack_kdata[128];
	char *kdata = NULL;
	unsigned int in_size, out_size, drv_size, ksize;
	bool is_driver_ioctl;
 
	dev = file_priv->minor->dev;
 
	if (drm_dev_is_unplugged(dev))
		return -ENODEV;
 
	is_driver_ioctl = nr >= DRM_COMMAND_BASE && nr < DRM_COMMAND_END;
 
	if (is_driver_ioctl) {
		/* driver ioctl */
		unsigned int index = nr - DRM_COMMAND_BASE;
 
		if (index >= dev->driver->num_ioctls)
			goto err_i1;
		index = array_index_nospec(index, dev->driver->num_ioctls);
		ioctl = &dev->driver->ioctls[index];
	} else {
		/* core ioctl */
		if (nr >= DRM_CORE_IOCTL_COUNT)
			goto err_i1;
		nr = array_index_nospec(nr, DRM_CORE_IOCTL_COUNT);
		ioctl = &drm_ioctls[nr];
	}
 
	drv_size = _IOC_SIZE(ioctl->cmd);
	out_size = in_size = _IOC_SIZE(cmd);
	if ((cmd & ioctl->cmd & IOC_IN) == 0)
		in_size = 0;
	if ((cmd & ioctl->cmd & IOC_OUT) == 0)
		out_size = 0;
	ksize = max(max(in_size, out_size), drv_size);
 
	DRM_DEBUG("pid=%d, dev=0x%lx, auth=%d, %s\n",
		  task_pid_nr(current),
		  (long)old_encode_dev(file_priv->minor->kdev->devt),
		  file_priv->authenticated, ioctl->name);
 
	/* Do not trust userspace, use our own definition */
	func = ioctl->func;
 
	if (unlikely(!func)) {
		DRM_DEBUG("no function\n");
		retcode = -EINVAL;
		goto err_i1;
	}
 
	if (ksize <= sizeof(stack_kdata)) {
		kdata = stack_kdata;
	} else {
		kdata = kmalloc(ksize, GFP_KERNEL);
		if (!kdata) {
			retcode = -ENOMEM;
			goto err_i1;
		}
	}
 
	if (copy_from_user(kdata, (void __user *)arg, in_size) != 0) {
		retcode = -EFAULT;
		goto err_i1;
	}
 
	if (ksize > in_size)
		memset(kdata + in_size, 0, ksize - in_size);
 
	retcode = drm_ioctl_kernel(filp, func, kdata, ioctl->flags);
	if (copy_to_user((void __user *)arg, kdata, out_size) != 0)
		retcode = -EFAULT;
 
      err_i1:
	if (!ioctl)
		DRM_DEBUG("invalid ioctl: pid=%d, dev=0x%lx, auth=%d, cmd=0x%02x, nr=0x%02x\n",
			  task_pid_nr(current),
			  (long)old_encode_dev(file_priv->minor->kdev->devt),
			  file_priv->authenticated, cmd, nr);
 
	if (kdata != stack_kdata)
		kfree(kdata);
	if (retcode)
		DRM_DEBUG("pid=%d, ret = %d\n", task_pid_nr(current), retcode);
	return retcode;
}

通过访问drmModeSetCrtc相关的legacy接口，从而调用到了drm_ioctl_kernel - > IOCTL上：

return DRM_IOCTL(fd, DRM_IOCTL_MODE_SETCRTC, &crtc);

而所有与drm相关的定义都在drivers/gpu/drm/drm_ioctl.c中：

DRM_IOCTL_DEF(DRM_IOCTL_MODE_SETCRTC, drm_mode_setcrtc, DRM_MASTER),

即最终处理函数是drm_mode_setcrtc。函数首先检查DRM设备的feature：

 if (!drm_core_check_feature(dev, DRIVER_MODESET))                
        return -EOPNOTSUPP;

最终调用的就是drm_crtc_funcs->set_config回调函数，也就是drm_atomic_helper_set_config函数：

if (drm_drv_uses_atomic_modeset(dev))
    ret = crtc->funcs->set_config(&set, &ctx);
else
    ret = __drm_mode_set_config_internal(&set, &ctx);

struct drm_crtc_funcs结构体：

static const struct drm_crtc_funcs vop2_crtc_funcs = 
{
    .gamma_set = vop2_crtc_legacy_gamma_set,
    .set_config = drm_atomic_helper_set_config,
    .page_flip = drm_atomic_helper_page_flip,
    .destroy = vop2_crtc_destroy,
    .reset = vop2_crtc_reset,
    .atomic_get_property = vop2_crtc_atomic_get_property,
    .atomic_set_property = vop2_crtc_atomic_set_property,
    .atomic_duplicate_state = vop2_crtc_duplicate_state,
    .atomic_destroy_state = vop2_crtc_destroy_state,
    .enable_vblank = vop2_crtc_enable_vblank,
    .disable_vblank = vop2_crtc_disable_vblank,
    .set_crc_source = vop2_crtc_set_crc_source,
    .verify_crc_source = vop2_crtc_verify_crc_source,
};

drm_atomic_helper_set_config实现：

int drm_atomic_helper_set_config(struct drm_mode_set *set,
				 struct drm_modeset_acquire_ctx *ctx)
{
	struct drm_atomic_state *state;
	struct drm_crtc *crtc = set->crtc;
	int ret = 0;
 
	state = drm_atomic_state_alloc(crtc->dev);
	if (!state)
		return -ENOMEM;
 
	state->acquire_ctx = ctx;
	ret = __drm_atomic_helper_set_config(set, state);
	if (ret != 0)
		goto fail;
 
	ret = handle_conflicting_encoders(state, true);
	if (ret)
		goto fail;
 
	ret = drm_atomic_commit(state);
 
fail:
	drm_atomic_state_put(state);
	return ret;
}

用户态A-KMS调用的入口函数drmModeAtomicCommit内部使用了不同的IOCTL调用：

 ret = DRM_IOCTL(fd, DRM_IOCTL_MODE_ATOMIC, &atomic);

对应内核态为：

DRM_IOCTL_DEF(DRM_IOCTL_MODE_ATOMIC, drm_mode_atomic_ioctl, DRM_MASTER),

drm_mode_atomic_ioctl实现为：

int drm_mode_atomic_ioctl(struct drm_device *dev,
			  void *data, struct drm_file *file_priv)
{
    //省略无关代码
 
	drm_modeset_acquire_init(&ctx, DRM_MODESET_ACQUIRE_INTERRUPTIBLE);
 
	state = drm_atomic_state_alloc(dev);
	if (!state)
		return -ENOMEM;
 
	state->acquire_ctx = &ctx;
	state->allow_modeset = !!(arg->flags & DRM_MODE_ATOMIC_ALLOW_MODESET);
 
retry:
	copied_objs = 0;
	copied_props = 0;
	fence_state = NULL;
	num_fences = 0;
 
	for (i = 0; i < arg->count_objs; i++) {
		uint32_t obj_id, count_props;
		struct drm_mode_object *obj;
 
		if (get_user(obj_id, objs_ptr + copied_objs)) {
			ret = -EFAULT;
			goto out;
		}
 
		obj = drm_mode_object_find(dev, file_priv, obj_id, DRM_MODE_OBJECT_ANY);
		if (!obj) {
			ret = -ENOENT;
			goto out;
		}
 
		if (!obj->properties) {
			drm_mode_object_put(obj);
			ret = -ENOENT;
			goto out;
		}
 
		if (get_user(count_props, count_props_ptr + copied_objs)) {
			drm_mode_object_put(obj);
			ret = -EFAULT;
			goto out;
		}
 
		copied_objs++;
 
		for (j = 0; j < count_props; j++) {
			uint32_t prop_id;
			uint64_t prop_value;
			struct drm_property *prop;
 
			if (get_user(prop_id, props_ptr + copied_props)) {
				drm_mode_object_put(obj);
				ret = -EFAULT;
				goto out;
			}
 
			prop = drm_mode_obj_find_prop_id(obj, prop_id);
			if (!prop) {
				drm_mode_object_put(obj);
				ret = -ENOENT;
				goto out;
			}
 
			if (copy_from_user(&prop_value,
					   prop_values_ptr + copied_props,
					   sizeof(prop_value))) {
				drm_mode_object_put(obj);
				ret = -EFAULT;
				goto out;
			}
 
			ret = drm_atomic_set_property(state, obj, prop,
						      prop_value);
			if (ret) {
				drm_mode_object_put(obj);
				goto out;
			}
 
			copied_props++;
		}
 
		drm_mode_object_put(obj);
	}
 
	ret = prepare_signaling(dev, state, arg, file_priv, &fence_state,
				&num_fences);
	if (ret)
		goto out;
 
	if (arg->flags & DRM_MODE_ATOMIC_TEST_ONLY) {
		ret = drm_atomic_check_only(state);
	} else if (arg->flags & DRM_MODE_ATOMIC_NONBLOCK) {
		ret = drm_atomic_nonblocking_commit(state);
	} else {
		if (unlikely(drm_debug & DRM_UT_STATE))
			drm_atomic_print_state(state);
 
		ret = drm_atomic_commit(state);
	}
    //省略无关代码
	return ret;
}

6、Atomic KMS 架构

Atomic Mode Setting（后续简称A-KMS）。该架构会弥补之前API的不足，由于原先的API不支持同时更新整个DRM显示pipeline的状态，因此KMS过程中会出现一些中间状态，容易造成开发者不希望看见的结果，影响用户体验。同时，原先的KMS接口也不支持回滚，需要应用程序自己记录原先的配置状态，Atomic Mode Setting也解决了这个问题。Atomic commit 表示：本次 commit 操作，要么成功，要么保持原来的状态不变。即如果中途操作失败了，那些已经生效的配置需要恢复成之前的状态，就像没发生过 commit 操作似的。而Commit，则是因为本次操作可能会修改到多个参数，等修改好这些参数后，再一次性发起操作请求，有点类似与填表后“提交”材料的意思

Atomic Mode Setting接口在用户态看来，是将原先各个KMS object的状态由隐式的通过API更新，变成了显式的对象属性。用户态程序可以通过通用的属性操作接口读写KMS object上的属性，更改不会立即生效，而是缓存起来。当应用程序更新完其所有想要更新的属性时，可以通过Commit操作告知要求KMS层真正的更新硬件的状态。此时驱动程序需要验证应用程序要求进行的修改是否合法，在合法的情况下，可以一次性完成整个显示状态的修改。A-KMS也实现了只用于检查新状态是否合法的接口。

KMS框架提供了一套helper函数以帮助驱动程序作者实现原先的Legacy KMS接口，本质上，就是原先的legacy相关的接口都通过A-KMS兼容层实现的helper函数实现，实质上就是使用带有drm_atomic_helper前缀的helper函数实现原有的legacy接口。

用户态相关接口：

typedef struct _drmModeAtomicReq drmModeAtomicReq, *drmModeAtomicReqPtr;
 
extern drmModeAtomicReqPtr drmModeAtomicAlloc(void);
extern drmModeAtomicReqPtr drmModeAtomicDuplicate(drmModeAtomicReqPtr req);
extern int drmModeAtomicMerge(drmModeAtomicReqPtr base,
                              drmModeAtomicReqPtr augment);
extern void drmModeAtomicFree(drmModeAtomicReqPtr req);
extern int drmModeAtomicGetCursor(drmModeAtomicReqPtr req);
extern void drmModeAtomicSetCursor(drmModeAtomicReqPtr req, int cursor);
extern int drmModeAtomicAddProperty(drmModeAtomicReqPtr req,
                                    uint32_t object_id,
                                    uint32_t property_id,
                                    uint64_t value);
extern int drmModeAtomicCommit(int fd,
                               drmModeAtomicReqPtr req,
                               uint32_t flags,
                               void *user_data);

用户态接口的本质就是扩展原有的属性接口，允许用户描述一个状态集合，然后通过drmModeAtomicCommit函数进行commit操做。从libdrm的代码中可以看到，commit的操作最后实质上调用了DRM_IOCTL_MODE_ATOMIC的ioctl，这就是Native接口唯一的入口。从内核代码中可以看到，该ioctl的处理函数为drm_mode_atomic_ioctl。以drm_mode_atomic_ioctl为线索，可以发现许多相关的实现。

1）状态对象

A-KMS的核心是整个显示控制器的状态集合，由一个独立的状态对象表示。一个DRM显示pipeline的整体状态由struct drm_atomic_state表示：

struct drm_atomic_state {
  struct kref ref;
  struct drm_device *dev;
  bool allow_modeset : 1;
  bool legacy_cursor_update : 1;
  bool async_update : 1;
  bool duplicated : 1;
  struct __drm_planes_state *planes;
  struct __drm_crtcs_state *crtcs;
  int num_connector;
  struct __drm_connnectors_state *connectors;
  int num_private_objs;
  struct __drm_private_objs_state *private_objs;
  struct drm_modeset_acquire_ctx *acquire_ctx;
  struct drm_crtc_commit *fake_commit;
  struct work_struct commit_work;
};

可以看到他由每个独立组件（即drm_mode_object）的状态对象组成。

2）state的创建

drm_atomic_state的创建由drm_atomic_state_alloc实现。函数中可以看到，drm_mode_config_funcs中提供了名为atomic_state_alloc的hook，允许我们自己实现state对象的创建。在默认情况下，函数会调用简单分配内存，然后使用drm_atomic_state_init进行初始化。初始化函数仅仅是简单分配分配drm_atomic_state中几个指针指向的内存区域。

对于各个drm object对应的state，其创建操作由其对应的drm_{object}_funcs->atomic_duplicate_state实现，在驱动程序没有扩展drm_atomic_state的情况下，这个回调函数一般填写为drm_atomic_helper_{object}_duplicate_state。而在commit过程中，是由drm_atomic_get_{object}_state函数触发这个创建操作的。该函数触发复制state操作后，还会将复制后的state及原本的state填入drm_atomic_state中对应的__drm_{object}_state中。

struct __drm_{object}_state {
        struct drm_{object} *ptr;
        struct drm_{object}_state *state, *old_state, *new_state;
    
        /* extra fields may exist */
};

这里的old_state保存drm_{object}现有的state，而state及new_state就保存我们复制后的state。

最后描述一下commit时创建state的简单流程：

2.1）drm_mode_atomic_ioctl函数中会将用户态传入的property更新依次调用drm_atomic_set_property写入前面创建的drm_atomic_state

2.2）drm_atomic_set_property函数会根据传入object的类型调用对应的drm_atomic_get_{object}_state函数，得到对应于该object类型的drm_{object}_state。在这个调用中，如果drm_atomic_mode中对应的__drm_{object}_state不存在，则复制原有的state并填入

2.3）随后drm_atomic_set_property会调用drm_atomic_{object}_set_property将属性更新写入到新的state当中

2.4）最后drm_mode_atomic_ioctl调用对应函数（drm_atomic_commit及其非阻塞版本）进行commit操作（该操作前提是没有设置TEST_ONLY的标志）

3）state更新

state更新由drm_atomic_{object}_set_property函数实现，前面已经分析了整体流程。目前我们看到的state更新是作为一个整体出现的，即通过用户态的commit操作触发。事实上DRM还支持partial update。atomic_duplicate_state和atomic_state_alloc等hook的存在目的是允许驱动程序开发者在原有的state中加入自己的状态，通常情况下用既有helper即可。

4）状态检测 drm_atomic_check_only

由于整个接口是atomic的，这要求实现这套接口的驱动程序能够检测一个特定的显示pipeline（mode）状态是否合法（即能被硬件接受且正确运行）。drm_atomic_check_only函数即为汇总驱动这项功能的的入口。DRM的用户态API提供了DRM_MODE_ATOMIC_TEST_ONLY标志位，其目的是允许用户态直接要求驱动检测配置的合法性而不commit配置。

函数主要操作如下：

4.1）对所有的CRTC，Connector和Plane，分别调用drm_atomic_{crtc,connector,plane}_check对其进行基本的合法性检查，注意这个检查并不涉及驱动实现的回调，完全是DRM框架自己的检查。

4.2）如果mode_config->funcs->atomic_check回调函数存在，则调用其进行检查。注意这个函数一般情况下为drm_atomic_helper_check，或者是驱动自行实现的该函数的wrapper。

4.3）如果state->allow_modeset为false，即要求不进行modeset操作，则对所有的CRTC调用drm_atomic_crtc_needs_modeset函数进行检查。

5）drm_atomic_helper_check

A-KMS的主要操作主要分为两个：

5.1）检查显示mode的合法性，确认硬件确实在该mode下正常工作

5.2）commit操作，将硬件完整的设置成对应的状态

drm_atomic_helper_check就是一般情况下drm_mode_config_funcs->atomic_check内的回调函数。其主要包含两个大的功能点：

5.3）drm_atomic_helper_check_modeset

5.4）drm_atomic_helper_check_planes

前者逐级调用CRTC下面组件的atomic_check回调函数，确认modeset是否合法。

6）commit操作

6.1）drm_crtc_commit

commit操作从感念上来看是基于每一个CRTC的，因此每个commit操作由drm_crtc_commit进行抽象：

struct drm_crtc_commit {
    struct drm_crtc *crtc;
    struct kref ref;
    struct completion flip_done;
    struct completion hw_done;
    struct completion cleanup_done;
    struct list_head commit_entry;
    struct drm_pending_vblank_event *event;
    bool abort_completion;
};

drm_crtc_commit会被放入drm_crtc->commit_list中，且drm_crtc_commit实质上仅仅起到一个同步的作用，分别对应三个事件：

6.1.1）flip_down

6.1.2）hw_down

6.1.3）cleanup_down

6.2）drm_atomic_commit

真正的commit操作由drm_atomic_commit函数实现， 如下：

int drm_atomic_commit(struct drm_atomic_state *state)
{
        struct drm_mode_config *config = &state->dev->mode_config;
        int ret;
 
        ret = drm_atomic_check_only(state);
        if (ret)
                return ret;
 
        DRM_DEBUG_ATOMIC("committing %p\n", state);
 
        return config->funcs->atomic_commit(state->dev, state, false);
}

主要分为检查state合法性和调用drm_mode_config_funcs->atomic_commit函数进行commit操作。默认情况下，atomic_commit回调函数的功能是由drm_atomic_helper_commit实现的。函数内部有两个code path：阻塞和非阻塞。此处以阻塞情况进行分析，因为上面看到，drm_atomic_commit调用的是非阻塞的实现。

6.3）drm_atomic_helper_commit

大多数情况下，驱动程序会使用DRM框架中提供的默认实现。而DRM框架为atomic_commit回调函数提供个的默认实现为drm_atomic_helper_commit，接下来就对该函数进行分析。函数的实现很明显被drm_atomic_state参数中的async_update分成两段，如下：

        if (state->async_update) {
                ret = drm_atomic_helper_prepare_planes(dev, state);
                if (ret)
                        return ret;
 
                drm_atomic_helper_async_commit(dev, state);
                drm_atomic_helper_cleanup_planes(dev, state);
 
                return 0;
        }

在非异步模式下，函数首先调用drm_atomic_helper_setup_commit做合法性检查并且创建drm_crtc_commit。随后函数初始化state->commit_work，后续相应操作可能放到workqueue中完成。

函数最后调用drm_atomic_helper_prepare_planes对所有的state中新出现的plane依次调用其helper中的prepare_fb回调函数。对于非阻塞的情况，调用drm_atomic_helper_wait_for_fences进行等待操作。最后调用软件层核心的drm_atomic_helper_swap_state函数将新的状态更新到旧的状态，注意这里是软件层面的更新，单纯的是修改state对象。

如果函数调用时使用非阻塞模式，则直接调度起workqueue执行后续操作，反之则直接调用commit_tail函数，如下：

       if (nonblock)
                queue_work(system_unbound_wq, &state->commit_work);
        else
                commit_tail(state);

实际上state->commit_work的处理函数也是直接调用commit_tail：

static void commit_work(struct work_struct *work)
{
        struct drm_atomic_state *state = container_of(work,
                                                      struct drm_atomic_state,
                                                      commit_work);
        commit_tail(state);
}

而commit_tail的实现用到了多个helper：

static void commit_tail(struct drm_atomic_state *old_state)
{
        struct drm_device *dev = old_state->dev;
        const struct drm_mode_config_helper_funcs *funcs;
 
        funcs = dev->mode_config.helper_private;
 
        drm_atomic_helper_wait_for_fences(dev, old_state, false);
 
        drm_atomic_helper_wait_for_dependencies(old_state);
 
        if (funcs && funcs->atomic_commit_tail)
                funcs->atomic_commit_tail(old_state);
        else
                drm_atomic_helper_commit_tail(old_state);
 
        drm_atomic_helper_commit_cleanup_done(old_state);
 
        drm_atomic_state_put(old_state);
}

6.4）drm_atomic_helper_setup_commit

函数首先遍历所有状态发生改变的CRTC，然后对其创建drm_crtc_commit，前面看到这个对象是对Commit操作的进度进行追踪用的。创建之后的drm_crtc_commit就保存在new_crtc_state->commit中。之后函数会调用stall_checks检查当前的commit队列中是否有停滞的commit：

        list_for_each_entry(commit, &crtc->commit_list, commit_entry) {
                if (i == 0) {
                        completed = try_wait_for_completion(&commit->flip_done);
                        /* Userspace is not allowed to get ahead of the previous
                         * commit with nonblocking ones. */
                        if (!completed && nonblock) {
                                spin_unlock(&crtc->commit_lock);
                                return -EBUSY;
                        }
                } else if (i == 1) {
                        stall_commit = drm_crtc_commit_get(commit);
                        break;
                }
 
                i++;
        }
        spin_unlock(&crtc->commit_lock);

从逻辑上来看，从commit队列中取下第一个drm_commit，然后检查其flip_done的completion是否已经被完成了。如果没有完成，且运行drm_atomic_helper_commit时为为非阻塞模式（nonblock参数为true），则直接让整次commit操作返回-EBUSY。随后，取下第二个drm_commit（如果存在的话），并认为其为stall的，直接以10秒为timeout等待其cleanup_done完成。

函数接下来做了两个简单的优化：

                /* Drivers only send out events when at least either current or
                 * new CRTC state is active. Complete right away if everything
                 * stays off. */
                if (!old_crtc_state->active && !new_crtc_state->active) {
                        complete_all(&commit->flip_done);
                        continue;
                }
 
                /* Legacy cursor updates are fully unsynced. */
                if (state->legacy_cursor_update) {
                        complete_all(&commit->flip_done);
                        continue;
                }

新旧两个状态的CRTC都为关闭状态时肯定flip_done是直接完成的。且使用Legacy Cursor相关的API时，因为这个API本身就不同步，所以可以直接视为完成了flip_done。随后函数为每个CRTC创建drm_pending_event并放入new_crtc_state->event中，注意新创建的drm_pending_event的completion指针直接指向前面创建的drm_commit->flip_event，也就是这个drm_pending_event进行处理的时候，会直接完成相应的flip_done。

6.5）drm_atomic_helper_wait_for_fences

这个函数对于所有的新状态涉及的plane都会依次对new_plane_state->fence调用dma_wait_fence。也就是单纯研究这个函数没有什么意义，需要结合plane相关的实现进行分析。

6.6）drm_atomic_helper_wait_for_dependencies

该函数依次对本次commit的旧状态，即原先的状态对应的commit（将显示控制器置成oldstate的commit）中相应的事件进行等待。简单来说，就是等待old_{crtc,plane,connector}_state->commit 上的hw_done和flip_done。

6.7）drm_atomic_helper_commit_tail

commit_tail中调用了drm_cmode_config_helpers->atomic_commit_tail回调函数，在其为空的情况下，则直接调用drm_atomic_helper_commit_tail

void drm_atomic_helper_commit_tail(struct drm_atomic_state *old_state)
{
        struct drm_device *dev = old_state->dev;
 
        drm_atomic_helper_commit_modeset_disables(dev, old_state);
        drm_atomic_helper_commit_planes(dev, old_state, 0);
        drm_atomic_helper_commit_modeset_enables(dev, old_state);
        drm_atomic_helper_fake_vblank(old_state);
        drm_atomic_helper_commit_hw_done(old_state);
        drm_atomic_helper_wait_for_vblanks(dev, old_state);
        drm_atomic_helper_cleanup_planes(dev, old_state);
}