LInux中的帧缓冲设备

本文介绍了Linux中的帧缓冲设备概念及其应用。详细解释了如何通过帧缓冲设备进行屏幕的读写操作、映射屏幕缓冲区以及设置显示参数。此外,还提供了一个简单的示例程序,演示如何使用ioctl和mmap来获取和映射帧缓冲设备。

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部分转载自:Linux的帧缓冲设备

一、Linux的帧缓冲设备

帧缓冲(framebuffer)是 Linux 为显示设备提供的一个接口,把显存抽象后的一种设备,他允许上层应用程序在图形模式下直接对显示缓冲区进行读写操作。这种操作是抽象的,统一的。用户不必关心物理显存的位置、换页机制等等具体细节。这些都是由Framebuffer 设备驱动来完成的。帧缓冲驱动的应用广泛,在 linux 的桌面系统中,Xwindow 服务器就是利用帧缓冲进行窗口的绘制。尤其是通过帧缓冲可显示汉字点阵,成为 Linux汉化的唯一可行方案。

帧缓冲设备对应的设备文件为/dev/fb*,如果系统有多个显示卡,Linux 下还可支持多个帧缓冲设备,最多可达 32个,分别为/dev/fb0 到/dev/fb31,而/dev/fb 则为当前缺省的帧缓冲设备,通常指向/dev/fb0。当然在嵌入式系统中支持一个显示设备就够了。帧缓冲设备为标准字符设备,主设备号为29,次设备号则从0到31。分别对应/dev/fb0-/dev/fb31。

二、对帧缓冲设备(显示设备)的常见操作

通过/dev/fb,应用程序的操作主要有这几种:

  • 读/写(read/write)/dev/fb:相当于读/写屏幕缓冲区。例如用 cp /dev/fb0 tmp 命令可将当前屏幕的内容拷贝到一个文件中,而命令 cp tmp > /dev/fb0 则将图形文件tmp显示在屏幕上。
  • 映射(map)操作:由于 Linux 工作在保护模式,每个应用程序都有自己的虚拟地址空间,在应用程序中是不能直接访问物理缓冲区地址的。为此,Linux 在文件操作 file_operations 结构中提供了 mmap 函数,可将文件的内容映射到用户空间。对于帧缓冲设备,则可通过映射操作,可将屏幕缓冲区的物理地址映射到用户空间的一段虚拟地址中,之后用户就可以通过读写这段虚拟地址访问屏幕缓冲区,在屏幕上绘图了。
  • I/O控制:对于帧缓冲设备,对设备文件的 ioctl操作可读取/设置显示设备及屏幕的参数,如分辨率,显示颜色数,屏幕大小等等。ioctl 的操作是由底层的驱动程序来完成的。

在应用程序中,操作/dev/fb的一般步骤如下:


1.打开/dev/fb设备文件。

2.用 ioctrl 操作取得当前显示屏幕的参数,如屏幕分辨率,每个像素点的比特数。根据屏幕参数可计算屏幕缓冲

区的大小。(具体ioctl的相关内容可以查看:转载自:linux ioctl()详解 )

3.将屏幕缓冲区映射到用户空间(mmap)。

4.映射后就可以直接读写屏幕缓冲区,进行绘图和图片显示了。


典型程序段如下:

//通过ioctl函数获取fb0中的设备信息、分辨率、长宽等
struct fb_var_screeninfo fbinfo;

int main(int argc, char const *argv[])
{
	//打开屏幕设备
	int fd = open("/dev/fb0", O_RDWR);
	if(fd == -1)
	{
		perror("open failed");
		return -1;
	}

	//通过ioctl获取显示设备各种信息,分辨率等等
	ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &fbinfo);

	//将显存映射内存中
	//buf 相当于显存用于显示图片
	buf = mmap(NULL, fbinfo.xres * fbinfo.yres * fbinfo.bits_per_pixel/8, PROT_WRITE | PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0);
	if(buf == MAP_FAILED)
	{
		perror("mmap failed");
		return -1;
	}
        /*各种操作*/
        ......

	//关闭文件
	//接触映射
	close(fd);
	munmap(buf, fbinfo.xres * fbinfo.yres * fbinfo.bits_per_pixel/8);

	return 0;
}

 

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