linux中基于DRM的图形显示系统概述

Linux系统中图形显示方案

1FBDEV

Framebuffer device

社区参与度不高，基本转移到了DRM。

DRM/KMS

Direct Rendering Manager / KernelMode Setting

主流的图形显示方法，社区参与度高，支持图形系统精细化操作，基本形成了一套图显系统开发的生态标准。

V4L2

Video For Linux 2

主要用于视频捕获的应用场景，并且需要特定输出设备，对复杂图显控制器的支持不佳

DRM系统组成

2kernel层面的DRM系统包含两大部分，一部分是图显设备的DRM抽象，另外一部分是图显设备的显存控制。

图片来源于网络

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图片来源于网络

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上图涵盖了linux系统中DRM系统组成，kernel为用户层提供标准的DRM接口，在用户层依据DRM库构建各种图显协议，图显应用层基于这些中间件完成应用程序的开发。

##显存Framebuffer

申请的一块用于存储显示数据的内存区域，主要包括：
1）内存区域大小范围
2）内存中待显示数据的帧格式
3）内存中有效的区域，该部分是待显示数据

其实现方法主要有3种：
1）基于CMA的
drivers/gpu/drm/drm_fb_cma_helper.c
2）基于Scatter Gather
drivers/gpu/drm/tegra/
3）基于IOMMU
drivers/gpu/drm/exynos/exynos_drm_iommu.c

显存区域定义

帧格式定义

支持的帧格式以FOURCC格式来呈现，其定义形式如下：
1/* 24 bpp RGB */
2#define DRM_FORMAT_RGB888    fourcc_code('R', 'G', '2', '4')
3#define DRM_FORMAT_BGR888    fourcc_code('B', 'G', '2', '4')
4
5/* 32 bpp RGB */
6#define DRM_FORMAT_XRGB8888    fourcc_code('X', 'R', '2', '4')
7#define DRM_FORMAT_XBGR8888    fourcc_code('X', 'B', '2', '4')
8#define DRM_FORMAT_RGBX8888    fourcc_code('R', 'X', '2', '4')
9#define DRM_FORMAT_BGRX8888    fourcc_code('B', 'X', '2', '4')


创建FRAME BUFFER

创建成功可在dev下看见fb设备

##CRTC

CRT Controller, 阴极射线管控制，对显示buffer进行扫描，并产生时序信号。

CRTC funcs

1static const struct drm_crtc_funcs ade_crtc_funcs = {
2    .destroy    = drm_crtc_cleanup,
3    .set_config = drm_atomic_helper_set_config,
4    .page_flip  = drm_atomic_helper_page_flip,
5    .reset      = drm_atomic_helper_crtc_reset,
6 .atomic_duplicate_state = drm_atomic_helper_crtc_duplicate_state,
7    .atomic_destroy_state   = drm_atomic_helper_crtc_destroy_state,
8    .enable_vblank  = ade_crtc_enable_vblank,
9    .disable_vblank = ade_crtc_disable_vblank,
10};


CRTC helper funcs

1static const struct drm_crtc_helper_funcs ade_crtc_helper_funcs = {
2    .mode_fixup = ade_crtc_mode_fixup,
3    .mode_set_nofb  = ade_crtc_mode_set_nofb,
4    .atomic_begin   = ade_crtc_atomic_begin,
5    .atomic_flush   = ade_crtc_atomic_flush,
6    .atomic_enable  = ade_crtc_atomic_enable,
7    .atomic_disable = ade_crtc_atomic_disable,
8};


##PLANE

图片来源于网络

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PLANE funcs

1static struct drm_plane_funcs ade_plane_funcs = {
2    .update_plane   = drm_atomic_helper_update_plane,
3    .disable_plane  = drm_atomic_helper_disable_plane,
4    .destroy = drm_plane_cleanup,
5    .reset = drm_atomic_helper_plane_reset,
6    .atomic_duplicate_state = drm_atomic_helper_plane_duplicate_state,
7    .atomic_destroy_state = drm_atomic_helper_plane_destroy_state,
8};


PLANE helper funcs

1static const struct drm_plane_helper_funcs ade_plane_helper_funcs = {
2    .atomic_check = ade_plane_atomic_check,
3    .atomic_update = ade_plane_atomic_update,
4    .atomic_disable = ade_plane_atomic_disable,
5};


##ENCODER/CONNECTOR

ENCODER负责将CRTC输出的timing时序转换成外部设备所需要的信号的模块，如HDMI转换器。CONNECTOR   连接物理显示设备的连接器，如HDMI、DisplayPort、DSI总线，通常和Encoder驱动绑定在一起。

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ENCODER/helper funcs

1static const struct drm_encoder_helper_funcs dw_encoder_helper_funcs = {
2    .atomic_check   = dsi_encoder_atomic_check,
3    .mode_valid = dsi_encoder_mode_valid,
4    .mode_set   = dsi_encoder_mode_set,
5    .enable     = dsi_encoder_enable,
6    .disable    = dsi_encoder_disable
7};
8
9static const struct drm_encoder_funcs dw_encoder_funcs = {
10    .destroy = drm_encoder_cleanup,
11};


CONNECTOR/helper funcs

1static const struct drm_connector_helper_funcs
2panel_bridge_connector_helper_funcs = {
3    .get_modes = panel_bridge_connector_get_modes,
4};
5
6static const struct drm_connector_funcs panel_bridge_connector_funcs = {
7    .reset = drm_atomic_helper_connector_reset,
8    .fill_modes = drm_helper_probe_single_connector_modes,
9    .destroy = drm_connector_cleanup,
10    .atomic_duplicate_state = drm_atomic_helper_connector_duplicate_state,
11    .atomic_destroy_state = drm_atomic_helper_connector_destroy_state,
12};


##ioctl注册

component组件系统
3kernel中的component框架是为了subsystem能够按照一定的顺序初始化设备而提出的架构。
subsystem中由较多设备模块组成，而内核加载每个模块时间不定。则需要component框架来保证需最后初始化的设备加载前，所需设备全部加载完毕。 

在component中，包含两个基本概念，master和component。master是设备树中的“超级设备（superdevice）”，负责管理该超级设备下的普通设备。component是由master管理的普通设备，要先初始化。

 

#初始化分为两部分

master即超级设备，执行probe使用component_master_add_with_match函数注册自己到component框架中。component即普通设备，执行probe使用component_add函数注册自己到component框架中。

##Master初始化

1static int kirin_drm_platform_probe(struct platform_device *pdev)
2{
3    struct device *dev =