显示学习2（基于树莓派Pico） -- Framebuffer

书接上回：显示学习1（基于树莓派Pico） -- 基础-优快云博客

如果是基于树莓派Pico，那么看这个文档最权威的。

framebuf — 帧缓冲操作 — mPython掌控 2.2.0 documentation

我的理解显示屏其实还是一堆LED点的组合，在内存中有映射到显示屏的显示数据，记录了每个点的详细信息，比如色彩，亮度等等的信息，这部分信息先在内存中进行预处理，处理完成后，再将这段内存送到显示器逐个点进行显示。如果是30帧的视频，那么基本上要在0.03秒内处理完毕。

在Micropython中，常规是将驱动继承Framebuffer，这样方便操作。如下：

i2c = I2C(1, scl=Pin(7), sda=Pin(6), freq=200000)#Grove - OLED Display 0.96" (SSD1315)
oled = SSD1306_I2C(128, 64, i2c)
 
while True:  
    oled.fill(0)#clear
    oled.text("Hello,World!",0,0)
    oled.show()

其中SSD1306_I2C就是继承的Framebuffer。可以提供最基础的显示功能。

从python的接口来看，FB还提供了一些简易接口，line画线，fill_rect画矩形，text写文字。

图形的格式看起来也不少，MONO_VLSB，MONO_HLSB，MONO_HMSB，RGB565，GS2_HMSB，GS4_HMSB，GS8，每一种都要能基本了解吧。

MONO_VLSB	1位。单色（单通道）垂直扫描低位优先。这是一种单色图像格式，每个像素仅使用一个位来表示颜色，按垂直方向从上到下扫描，低位优先存储。
MONO_HLSB	1位。单色（单通道）水平扫描低位优先。类似于 MONO_VLSB，但是按水平方向从左到右扫描。
MONO_HMSB	1位。单色（单通道）水平扫描高位优先。类似于 MONO_VLSB 和 MONO_HLSB，但是高位优先存储。
RGB565	16位，2个字节。彩色（三通道）格式，每个像素使用 16 位表示，其中 5 位用于红色通道，6 位用于绿色通道，5 位用于蓝色通道。
GS2_HMSB	2位。灰度级（单通道）2 位 高位优先。每个像素使用 2 位表示灰度级别，高位优先存储。
GS4_HMSB	4位。灰度级（单通道）4 位 高位优先。每个像素使用 4 位表示灰度级别，高位优先存储。
GS8	8位，1个字节。灰度级（单通道）8 位。每个像素使用 8 位表示灰度级别。

分析完功能，我个人觉得基础版本的FB不是太复杂，1000行代码以内也许可以搞定。

还有几点我觉得可以看看。

1 双缓冲区。

很早很早就看到这个概念了，我觉得本质上还是处理速度和IO速度的异步导致的，所以使用两个来加速。看起来使用也很简单，应该算是编程技巧的一种，下面是从GPT要的示例代码：

import framebuf
import utime

# 设置屏幕分辨率
WIDTH = 128
HEIGHT = 64

# 创建两个 Framebuffer 对象
buf1 = bytearray(WIDTH * HEIGHT // 8)
fb1 = framebuf.FrameBuffer(buf1, WIDTH, HEIGHT, framebuf.MONO_HLSB)

buf2 = bytearray(WIDTH * HEIGHT // 8)
fb2 = framebuf.FrameBuffer(buf2, WIDTH, HEIGHT, framebuf.MONO_HLSB)

# 渲染函数，渲染到 buf1
def render(fb):
    fb.fill(0)  # 清空 Framebuffer
    fb.text('Hello', 0, 0, 1)  # 在 Framebuffer 上绘制文本
    fb.text('MicroPython', 0, 16, 1)
    fb.text('Double Buffering', 0, 32, 1)

# 初始化屏幕
# display.init()  # 初始化显示器，具体操作可能因硬件平台而异

while True:
    # 渲染到 buf1
    render(fb1)
    # 将 buf1 写入显示器的内存中，显示到屏幕上
    # display.update(buf1)  # 更新显示，具体操作可能因硬件平台而异
    utime.sleep_ms(100)  # 等待一段时间，以便观察显示效果

    # 渲染到 buf2
    render(fb2)
    # 将 buf2 写入显示器的内存中，显示到屏幕上
    # display.update(buf2)  # 更新显示，具体操作可能因硬件平台而异
    utime.sleep_ms(100)  # 等待一段时间，以便观察显示效果

核心就是display.update这个接口很依赖硬件，IO也有延时。

2 GPU如何操作Framebuffer

我理解是共享内存，然后通过信号量或者其它来进行同步，后面有时间再看看吧。

3 OpenCV和Framebuffer的关系

两个的功能好像有点重叠。。。后面再看看这部分。

4 Framebuffer和显存的关系

Framebuffer是在内存之中，对投射到屏幕的点阵进行处理。那么和显存是什么关系呢？

• 在很多系统中，Framebuffer 和显存可以是同一个内存区域的不同部分，也就是说，Framebuffer 的数据可能直接位于显存中。（From GPT）