framebuffer 子系统分析

fb_info->screen_base = dma_alloc_writecombine(fbi->dev, map_size,

&map_dma, GFP_KERNEL);

fb_info->screen_base 　是framebuffer起始虚拟地址，也就是mmap后程序写入fb的地址，该地址会直接写入到fb_info->fix.smem_start指向的物理地址。

在用户空间的Surfaceflinger把数据写入screen_base时候，改数据通过DMA直接映射到smem_start，LCD控制器就能读到数据。

fb_info->fb_fix_screeninfo->smem_start地址
是LCD直接读的物理地址，在LCD初始化的时候会通过函数设置：

static
void s3c2410fb_set_lcdaddr(struct fb_info *info)

{

unsigned long saddr1, saddr2, saddr3;

struct s3c2410fb_info *fbi = info->par;

void __iomem *regs = fbi->io;

saddr1 = info->fix.smem_start >> 1;

saddr2 = info->fix.smem_start;

saddr2 += info->fix.line_length * info->var.yres;

saddr2 >>= 1;

saddr3 = S3C2410_OFFSIZE(0) |

S3C2410_PAGEWIDTH((info->fix.line_length / 2) & 0x3ff);

dprintk("LCDSADDR1 = 0x%08lx\n", saddr1);

dprintk("LCDSADDR2 = 0x%08lx\n", saddr2);

dprintk("LCDSADDR3 = 0x%08lx\n", saddr3);

writel(saddr1, regs + S3C2410_LCDSADDR1);

writel(saddr2, regs + S3C2410_LCDSADDR2);

writel(saddr3, regs + S3C2410_LCDSADDR3);

}

1、页对齐内存大小：dma_map_size = PAGE_ALIGN(MY_DATA_SIZE + PAGE_SIZE);

MY_DATA_SIZE是你想分配的大小.

2、调用

A = dma_alloc_writecombine(B,C,D,GFP_KERNEL);

含义：

A: 内存的虚拟起始地址，在内核要用此地址来操作所分配的内存

B: struct device指针，可以平台初始化里指定，主要是dma_mask之类，可参考framebuffer

C: 实际分配大小，传入dma_map_size即可

D: 返回的内存物理地址，dma就可以用。

所以，A和D是一一对应的，只不过，A是虚拟地址，而D是物理地址。对任意一个操作都将改变缓冲区内容。当然要注意操作环境。

参见S3C2410 LCD驱动中的函数s3c2410fb_map_video_memory():
unsigned map_size = PAGE_ALIGN(info->fix.smem_len);
info->screen_base = dma_alloc_writecombine(fbi->dev, map_size,&map_dma, GFP_KERNEL);

★LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)概述：可分为依驱动方式之静态驱动(Static)、单纯矩阵驱动(Simple Matrix)以及主动矩阵驱动(Active
Matrix)三种。而其中单纯矩阵型又是俗称的被动式(Passive)，可分为扭转向列型(Twisted Nematic，简称TN)和超扭转式向列型(Super Twisted Nematic，简称STN)两种；而主动矩阵型则以薄膜式晶体管型(Thin Film Transistor，简称TFT)为目前主流。

★S3C2410内置LCD控制器详解：一块LCD屏显示图像，不但需要LCD驱动器，还需要有相应的LCD控制器。通常LCD驱动器会以COF/COG的形式与LCD玻璃基板制做在一起，而LCD控制器则有外部电路来实现。而S3C2410内部已经集成了LCD控制器，因此可以很方便地去控制各种类型的LCD屏，例如：STN和TFT屏。由于TFT屏将是今后应用的主流，因此重点介绍TFT屏。

★S3C2410内置LCD控制器的特性：提供了驱动STN/TFT LCD所需的所有信号。

●对STN屏---支持3种扫描方式：4bit单扫、4位双扫和8位单扫；---支持单色、4级灰度和16级灰度屏；---支持256色和4096色彩色STN屏(CSTN)；---支持分辩率为640*480、320*240、160*160以及其它规格的多种LCD。

●对TFT屏---支持单色、4级灰度、256色的调色板显示模式；---支持64K和16M色非调色板显示模式；---支持分辩率为640*480，320*240及其它多种规格的LCD；对于控制TFT屏来说，除了要给它送视频资料(VD[23:0])以外，还有以下一些信号是必不可少的，VSYNC(VFRAME)---帧同步信号；HSYNC(VLINE)---行同步信号；VCLK---像数时钟信号；VDEN(VM)---数据有效标志信号。

★LCD控制器的寄存器：LCD控制器逻辑示意图如下所示



●REGBANK---LCD控制器的寄存器组，含17个寄存器及一块256x16的调色板内存，用来设置各项参数。LCD控制寄存器：LCDCON1~LCDCON5(LCDCON1用于选择LCD类型、设置像素时钟、使能LCD信号的输出等；LCDCON2用于设置垂直方向各信号的时间参数；LCDCON3用于设置水平方向各信号的时间参数；LCDCON4对TFT只用来设置HSYNC信号的脉冲宽度；LCDCON5用于设置各个控制信号的极性，并可从中读到一些状态信息)；帧内存地址寄存器：LCDSADDR1~LCDSADDR3(帧内存可以很大，而真正要显示的区域被称为视口(View
Point)，这3个寄存器用于确定帧内存的起始地址，定位视口在帧内存中的位置)；临时调色板寄存器：TPAL(对输出一帧单色图像，可以在TPAL寄存器中设定这个颜色值，然后使能TPAL寄存器，这种方法可以避免修改整个调色板或帧缓冲区)；其他寄存器(LCD中断、专用STN LCD及专用SEC(Samsung Electronics Company) TFT LCD)。

●LCDCDMA---LCD控制器专用的DMA信道。可自动从系统总线(System Bus)上取到图像数据，使得显示图像时不需要CPU的干涉(VIDPRCS将LCDDMA中的数据组合成特定的格式，然后从VD[23:0]发送给LCD屏；同时TIMEGEN和LPC3600(三星TFT专用)负责产生LCD屏所需要的控制时序)。LCDCDMA中含有两个FIFO：FIFOH容量为16个字，FIFOL容量为12个字，双扫方式两者分别对应上/下半屏数据，单扫方式只用到FIFOH。FIFO为空或其中数据减少到设定的阈值时LCDDMA自动发起DMA传输从内存中获得图像数据。

★LCD控制器可以支持单色(1BPP)、4级灰度(2BPP)、16级灰度(4BPP)、256色(8BPP)的调色板显示模式、64K(16BPP)和16M(24BPP)非调色板显示模式。图像数据的存储格式：

●16M(24BPP)色---使用24位的数据来表示一个像素的颜色，每种原色使用8位。LCD控制器从内存中获得某个像素的24位颜色值后，直接通过VD[23:0]数据线发送给LCD，为了方便DMA传输，内存中使用4字节来表示一个像素(其中3字节从高到低分别表示红、绿、蓝，剩余的1字节无效，此字节为最低字节还是最高字节是可以由BPP24BL值选择的)。

●64K(16BPP)色---使用16位的数据来表示一个像素的颜色，数据格式分5:6:5(高5位表示红色，中间6位表示绿色，最低5位表示蓝色)和5:5:5:1(从高到低依次为红：绿：蓝：透明度，故又称RGBA)两种，4个字节可以表示2个16BPP的像素，高2字节还是低2字节表示第一像素可以通过HWSWP值决定。

●256(8BPP)色---使用8位的数据来表示一个像素的颜色，直接用其表示对应的3原色的值时显示能力太弱，故引进调色板(Palette，就是一块内存，可以对每个索引值设置颜色，可以使用16BPP或24BPP)，用这8位数据表示其在调色板中的索引值，S3C2410/S3C2440中的调色板是一块256x16的内存，使用16BPP的格式表示256色(8BPP)显示模式下各个索引值的颜色，这样即使使用256色的显示模式，最终显示在LCD数据总线上的仍是16BPP的数据。一个4字节可以表示4个8BPP的像素，字节与像素的对应顺序可通过BSWP值设置。

1、fb_info

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struct fb_info {

int node;

int flags;

struct mutex lock; /* 调用open/release/ioctl时的锁 */

struct mutex mm_lock; /* fb_mmap和smem_*的锁 */

struct fb_var_screeninfo var; /* 当前LCD的可变参数 */

struct fb_fix_screeninfo fix; /* 当前LCD的固定参数 */

struct fb_monspecs monspecs; /* 当前LCD标准 */

struct work_struct queue; /* 帧缓冲工作队列 */

struct fb_pixmap pixmap; /* 图像硬件mapper */

struct fb_pixmap sprite; /* 光标硬件mapper */

struct fb_cmap cmap; /* 当前LCD的颜色表 */

struct list_head modelist; /* mode list */

struct fb_videomode *mode; /* 当前的video模式 */

#ifdef CONFIG_FB_BACKLIGHT

/* 对应的背光设备，在framebuffer之前注册及其之后注销 */

struct backlight_device *bl_dev;

/* 背光等级调整 */

struct mutex bl_curve_mutex;

u8 bl_curve[FB_BACKLIGHT_LEVELS];

#endif

#ifdef CONFIG_FB_DEFERRED_IO

struct delayed_work deferred_work;

struct fb_deferred_io *fbdefio;

#endif

struct fb_ops *fbops; /* 帧缓冲底层操作函数接口 */

struct device *device; /* 父设备 */

struct device *dev; /* fb设备*/

int class_flag; /* 私有sysfs标志 */

#ifdef CONFIG_FB_TILEBLITTING

struct fb_tile_ops *tileops; /* Tile Blitting */

#endif

char __iomem *screen_base; /* 虚拟基地址即framebuffer起始虚拟地址 */

unsigned long screen_size; /* 显存大小 */

void *pseudo_palette; /* 伪16色颜色表 */

#define FBINFO_STATE_RUNNING 0

#define FBINFO_STATE_SUSPENDED 1

u32 state; /* Hardware state i.e suspend */

void *fbcon_par; /* fbcon use-only private area */

/* 私有数据 */

void *par;

/* we need the PCI or similiar aperture base/size not

smem_start/size as smem_start may just be an object

allocated inside the aperture so may not actually overlap */

struct apertures_struct {

unsigned int count;

struct aperture {

resource_size_t base;

resource_size_t size;

} ranges[0];

} *apertures;

};

帧缓冲设备中最关键的数据结构就是fb_info，其中记录了设备的全部信息，包括设备的设置参数、状态以及操作函数指针，每一个帧缓冲设备必须对应一个fb_info结构体。

2、fb_var_screeninfo 和 fb_fix_screeninfo

[cpp] view
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struct fb_var_screeninfo {

__u32 xres; /* 可视分辨率 */

__u32 yres;

__u32 xres_virtual; /* 虚拟分辨率 */

__u32 yres_virtual;

__u32 xoffset; /* 虚拟到可视之间的偏移 */

__u32 yoffset;

__u32 bits_per_pixel; /* 每个像素点占用的位数 */

__u32 grayscale; /* 非0时指灰度值 */

struct fb_bitfield red; /* fb内存的RGB位域 */

struct fb_bitfield green;

struct fb_bitfield blue;

struct fb_bitfield transp; /* 透明度 */

__u32 nonstd; /* 非0时代指非标准像素格式 */

__u32 activate; /* see FB_ACTIVATE_* */

__u32 height; /* 高度 mm */

__u32 width; /* 宽度 mm */

__u32 accel_flags; /* (OBSOLETE) see fb_info.flags */

/* 时序: 除pixel以外，其他的都以像素时钟为单位 */

__u32 pixclock; /* 像素时钟（皮秒） */

__u32 left_margin; /* 行前肩：从行同步信号到有效数据开始的时钟数 */

__u32 right_margin; /* 行后肩：从有效数据末尾到行同步信号的时钟数 */

__u32 upper_margin; /* 帧前肩：从帧同步信号到有效行开始的行数 */

__u32 lower_margin; /* 帧后肩：从有效行末尾到帧同步信号的行数 */

__u32 hsync_len; /* 行同步信号占用的时钟数 */

__u32 vsync_len; /* 帧同步信号占用的行数 */

__u32 sync; /* see FB_SYNC_* */

__u32 vmode; /* see FB_VMODE_* */

__u32 rotate; /* 旋转角度 */

__u32 reserved[5]; /* 保留备用 */

};

[cpp] view
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struct fb_fix_screeninfo {

char id[16]; /* 标识符 */

unsigned long smem_start; /* framebuffer的物理起始地址 */

__u32 smem_len; /* framebuffer的长度 */

__u32 type; /* see FB_TYPE_* */

__u32 type_aux; /* 隔行扫描参数 */

__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; /* 一行的字节数 */

unsigned long mmio_start; /* 内存映射I/O的物理起始地址 */

__u32 mmio_len; /* 内存映射I/O的长度 */

__u32 accel;

__u16 reserved[3]; /* 保留备用 */

};