FrameBuffer操作入门

来源：互联网发布：香港记者跑的快知乎编辑：程序博客网时间：2024/05/05 00:26

所有的这些操作，都是在控制台界面下，root登录。

一，先变一个魔法

$ cat /dev/fb0 > sreensnap /*获取一屏的数据*/

$ clear /*清楚屏幕的输出*/

$ cat sreensnap > /dev/fb0 /*将刚才的屏幕数据显示*/

二，操作/dev/fb0

1）查看/dev/fb0 的信息

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#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <linux/fb.h>
#include <sys/mman.h>
#include <stdlib.h>
int main ()
{
int fp=0;
struct fb_var_screeninfo vinfo;
struct fb_fix_screeninfo finfo;
fp = open ("/dev/fb0",O_RDWR);
if (fp < 0){
printf("Error : Can not open framebuffer device/n");
exit(1);
}
if (ioctl(fp,FBIOGET_FSCREENINFO,&finfo)){
printf("Error reading fixed information/n");
exit(2);
}
if (ioctl(fp,FBIOGET_VSCREENINFO,&vinfo)){
printf("Error reading variable information/n");
exit(3);
}
printf("The mem is :%d\n",finfo.smem_len);
printf("The line_length is :%d\n",finfo.line_length);
printf("The xres is :%d\n",vinfo.xres);
printf("The yres is :%d\n",vinfo.yres);
printf("bits_per_pixel is :%d\n",vinfo.bits_per_pixel);
close (fp);
}

2）改变屏幕上某一个点的颜色

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#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <linux/fb.h>
#include <sys/mman.h>
int main ()
{
int fp=0;
struct fb_var_screeninfo vinfo;
struct fb_fix_screeninfo finfo;
long screensize=0;
char *fbp = 0;
int x = 0, y = 0;
long location = 0;
fp = open ("/dev/fb0",O_RDWR);
if (fp < 0)
{
printf("Error : Can not open framebuffer device/n");
exit(1);
}
if (ioctl(fp,FBIOGET_FSCREENINFO,&finfo))
{
printf("Error reading fixed information/n");
exit(2);
}
if (ioctl(fp,FBIOGET_VSCREENINFO,&vinfo))
{
printf("Error reading variable information/n");
exit(3);
}
screensize = vinfo.xres * vinfo.yres * vinfo.bits_per_pixel / 8;
/*这就是把fp所指的文件中从开始到screensize大小的内容给映射出来，得到一个指向这块空间的指针*/
fbp =(char *) mmap (0, screensize, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fp,0);
if ((int) fbp == -1)
{
printf ("Error: failed to map framebuffer device to memory./n");
exit (4);
}
/*这是你想画的点的位置坐标,(0，0)点在屏幕左上角*/
x = 100;
y = 100;
location = x * (vinfo.bits_per_pixel / 8) + y * finfo.line_length;
*(fbp + location) = 100; /* 蓝色的色深 */ /*直接赋值来改变屏幕上某点的颜色*/
*(fbp + location + 1) = 15; /* 绿色的色深*/
*(fbp + location + 2) = 200; /* 红色的色深*/
*(fbp + location + 3) = 0; /* 是否透明*/
munmap (fbp, screensize); /*解除映射*/
close (fp); /*关闭文件*/
return 0;
}

三，framebuffer 内部结构

数据结构：framebuffer 设备很大程度上依靠了下面四个数据结构。这三个结构在fb.h 中声明。

Struct fb_var_screeninfo //用来描述图形卡的特性的。通常是被用户设置的。

Struct fb_fix_screeninfo // 定义了图形卡的硬件特性，是不能改变的，用户选定了哪一个图形卡，那么它的硬件特性也就定下来了。

Struct fb_info //定义了当前图形卡framebuffer 设备的独立状态，一个图形卡可能有两个framebuffer，在这种情况下，就需要两个fb_info 结构。这个结构是唯一在内核空间可见的。

1）fb_var_screeninfo解析

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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 Graylevels instead of colors*/
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; /* acceleration flags (hints) */
/* 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 reserved[6]; /* Reserved for future compatibility*/
};

前几个成员决定了分辨率。

xres和yres是在屏幕上可见的实际分辨率，

xres-virtual决定了构建屏幕时视频卡读取屏幕内存的方式。

bits_per_pixel 设为1，2，4，8，16，24或32来改变颜色深度

2) fb_fix_screeninfo

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struct fb_fix_screeninfo {
char id[16]; /* identification string eg "TT Builtin" */
unsigned long smem_start; /* Start of frame buffer mem */
/* (physical address) */
__u32 smem_len; /* Length of frame buffer mem */
__u32 type; /* see FB_TYPE_* */
__u32 type_aux; /* Interleave for interleaved Planes */
__u32 visual; /* see FB_VISUAL_* */
__u16 xpanstep; /* zero if no hardware panning */
__u16 ypanstep; /* zero if no hardware panning */
__u16 ywrapstep; /* zero if no hardware ywrap */
__u32 line_length; /* length of a line in bytes */
unsigned long mmio_start; /* Start of Memory Mapped I/O */
/* (physical address) */
__u32 mmio_len; /* Length of Memory Mapped I/O */
__u32 accel; /* Type of acceleration available */
__u16 reserved[3]; /* Reserved for future compatibility */
};

3) 显示说明

【双显示器例子】

一个例子，可能就是双显示，最近刚刚看到实际某开发者的系统，就是两个显示器，鼠标移动超过单个显示器，到最右边的时候，就跑到另一个显示器了。对于常常用多系统或者需要打开很多东西的开发人员，这个功能很实用。

帧缓冲可以用于 页面交换page flipping（也常叫做 双缓冲double buffering），许多游戏都是采用此技术，以实现更流畅的视频输出，以便用户获得更好的游戏体验。此技术也被用于3D图形加速。

【双缓冲的主要实现原理】

假如你的显示器是VGA模式，640×400，也就是虚拟的分辨率是640X800，也就是800线（每一行的数据，称为一条线，也就是640X1的数据了）。800线的数据存储于Framebuffer，而实际的显示内容，只是400线，

Linux内核中的Framebuffer模型中，对应有个变量yoffset，就是表示的这个具体的纵坐标，默认是0，所以显示的内容就是，0－399线，由于和实际显示页面大小等同，所以此处可以简称为第一帧。

如果yoffset改变了，比如此例中变为400，那就是显示剩余的部分，400－799线。此处简称为第二帧。

在系统显示第一帧的时候，系统在后台悄悄地准备第二帧的数据，所以，等第一帧显示完成，多数时候，第二帧的数据也准备好了，就可以直接显示，同时系统又在准备接下来的一帧的数据，这样就可以大大提高显示效率。

【平滑地滚动页面的实现原理】

同上，在显示完第一帧数据的时候，也就是0－399线的时候，将yoffset设置为1，就可以显示1－400线的数据了，显示完成后，再设置yoffset为2，就显示2－401线的数据，这样，就可以一点点地，平滑地显示整个滚动画面了。其实也就是画面在垂直方向的滚动。其中yoffset的增加，可以使用定时器，各个一段时间，比如10us，增加1，系统自动会更新显示对应的内容，这样我们所看到的内容就是滚动的画面了。

此外，linux中的Framebuffer模型中，提供了一些ioctl功能，给定一些参数，然后系统可以实现对应的功能，其中有个参数就是FBIOPAN_DISPLAY。具体也就是类似如下调用：

ioctl (framebuffer_handler, FBIOPAN_DISPLAY, &variable_info);

而这个调用，如果显示不支持framebuffer的双缓冲的话，那么其framebuffer的缓冲大小，就是和物理上的显示器大小等同，那么对应的yoffset也就不会像双缓冲那样变化了。

也就是说，如果显卡/显示屏控制器不支持双缓冲，那么yoffset就应该一直为0，并且在运行时候，也不应该改变，也不应该去给FBIOPAN_DISPLAY的参数调用ioctl。

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0 0