FrameBuffer

FrameBuffer
FrameBuffer 是出现在 2.2.xx 内核当中的一种驱动程序接口。这种接口将显示设
备抽象为帧缓冲区。用户可以将它看成是显示内存的一个映像，将其映射到进程地
址空间之后，就可以直接进行读写操作，而写操作可以立即反应在屏幕上。该驱动
程序的设备文件一般是 /dev/fb0、/dev/fb1 等等。比如，假设现在的显示模式是
1024x768-8 位色，则可以通过如下的命令清空屏幕：

$ dd if=/dev/zero of=/dev/fb0 bs=1024 count=768

在应用程序中，一般通过将 FrameBuffer 设备映射到进程地址空间的方式使用，
比如下面的程序就打开 /dev/fb0 设备，并通过 mmap 系统调用进行地址映射，随
后用 memset 将屏幕清空（这里假设显示模式是 1024x768-8 位色模式，线性内存
模式）：

int fb;
unsigned char* fb_mem;

fb = open ("/dev/fb0", O_RDWR);
fb_mem = mmap (NULL, 1024*768, PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fb,0);

memset (fb_mem, 0, 1024*768);

FrameBuffer 设备还提供了若干 ioctl 命令，通过这些命令，可以获得显示设备
的一些固定信息（比如显示内存大小）、与显示模式相关的可变信息（比如分辨
率、象素结构、每扫描线的字节宽度），以及伪彩色模式下的调色板信息等等。

通过 FrameBuffer 设备，还可以获得当前内核所支持的加速显示卡的类型（通过
固定信息得到），这种类型通常是和特定显示芯片相关的。比如目前最新的内核
（2.4.9）中，就包含有对 S3、Matrox、nVidia、3Dfx 等等流行显示芯片的加速
支持。在获得了加速芯片类型之后，应用程序就可以将 PCI 设备的内存I/O
（memio）映射到进程的地址空间。这些 memio 一般是用来控制显示卡的寄存器，
通过对这些寄存器的操作，应用程序就可以控制特定显卡的加速功能。

PCI 设备可以将自己的控制寄存器映射到物理内存空间，而后，对这些控制寄存器
的访问，给变成了对物理内存的访问。因此，这些寄存器又被称为"memio"。一旦
被映射到物理内存，Linux 的普通进程就可以通过 mmap 将这些内存 I/O 映射到
进程地址空间，这样就可以直接访问这些寄存器了。

当然，因为不同的显示芯片具有不同的加速能力，对memio 的使用和定义也各自不
同，这时，就需要针对加速芯片的不同类型来编写实现不同的加速功能。比如大多
数芯片都提供了对矩形填充的硬件加速支持，但不同的芯片实现方式不同，这时，
就需要针对不同的芯片类型编写不同的用来完成填充矩形的函数。

说到这里，读者可能已经意识到 FrameBuffer 只是一个提供显示内存和显示芯片
寄存器从物理内存映射到进程地址空间中的设备。所以，对于应用程序而言，如果
希望在 FrameBuffer 之上进行图形编程，还需要完成其他许多工作。举个例子来
讲，FrameBuffer 就像一张画布，使用什么样子的画笔，如何画画，还需要你自己
动手完成。