在後續的幾篇裡面會詳細介紹如何編寫一個顯示卡的驅動程式。
framebuffer device
在核心裡面作為顯示卡驅動模型，許多函數和資料結構都是特定，正是這些特定的東西為我?
塹謀喑燙峁┝朔獎恪?
要開發frame buffer device驅動，你應該閱讀Source\Source\Documentation\fb
下面的說明檔案，三個重要檔案00-INDEX，framebuffer.txt，internals.txt
，其他檔案都是針對具體顯示卡晶片的說明了。
檔案00-INDEX譯文
文檔/documentation/fb的索引檔案。如果你對frame buffer裝置有什麼想法，mail：
Geert Uytterhoeven <[email protected]>
00-index 這個檔案
framebuffer.txt--- frame buffer 裝置介紹
internals.txt----frame buffer裝置内部快速浏覽
modedb.txt----關于視訊模式的資料
aty128fb.txt----關于ATI Rage128顯示卡的frame buffer裝置
clgenfb.txt-----關于Cirrus Logic的顯示卡
matroxfb.txt----關于Matrox的顯示卡
pvr2fb.txt----關于PowerVR 2的顯示卡
tgafb.txt----關于TGA（DECChip 21030）顯示卡
vesafb.txt----關于VESA顯示卡
幀緩沖裝置(framebuffer.txt譯文)
維護： Geert Uytterhoeven
最後校正： May 10, 2001
翻譯：[email protected]
0.介紹
幀緩沖裝置提供了顯示卡的抽象描述。他同時代表了顯示卡上的顯存，應用程式通過定義好的?
湧诳梢苑夢氏鑰ǎ恍枰賴撞愕娜魏尾僮鳌?
該裝置使用特殊的裝置節點，通常位于/dev目錄，如/dev/fb*.
1.使用者角度的/dev/fb*
從使用者的角度看，幀緩沖裝置和其他位于/dev下面的裝置類似。他是一個字元裝置，通常
主裝置号是29，次裝置号定義幀緩沖的個數。
通常，使用如下方式（前面的數字代碼次裝置号）
0 = /dev/fb0 First frame buffer
1 = /dev/fb1 Second frame buffer
...
31 = /dev/fb31 32nd frame buffer
考慮到向下相容，你可以建立符号連結：
/dev/fb0current -> fb0
/dev/fb1current -> fb1
and so on...
幀緩沖裝置也是一種普通的記憶體裝置，你可以讀寫其内容。例如，對螢幕抓屏：
cp /dev/fb0 myfile
你也可以同時有多個顯示裝置，例如你的主機闆上出了内置的顯示卡還有另一獨立的
顯示卡。對應的幀緩沖裝置(/dev/fb0 and /dev/fb1 etc.)可以獨立工作。
應用程式如 X server一般使用/dev/fb0作為預設的顯示幀緩沖區。你可以自定
把某個裝置作為預設的幀緩沖裝置，設定$FRAMEBUFFER環境變量即可。在sh/bash：
export FRAMEBUFFER=/dev/fb1
在csh中：
setenv FRAMEBUFFER /dev/fb1
設定後，X server将使用第二個幀緩沖區裝置。
2.程式員角度看/dev/fb*
正如你所知，一個幀緩沖裝置和記憶體裝置類似/dev/mem，并且有許多共性。你可以
read,write,seek以及mmap()。不同僅僅是幀緩沖的記憶體不是所有的記憶體區，而是顯示卡
專用的那部分記憶體。
/dev/fb*也允許盡心ioctl操作，通過ioctl可以讀取或設定裝置參數。顔色映射表
也是通過Ioctl設定。檢視 就知道有多少ioctl應用以及相關資料結構。
這裡給出摘要：
- 你可以擷取裝置一些不變的資訊，如裝置名，螢幕的組織（平面，象素,...)
對應記憶體區
的長度和起始位址。
-
也可以擷取能夠發生變化的資訊，例如位深，顔色格式，時序等。如果你改變這些值，
驅動程式将對值進行優化，以滿足裝置特性（傳回EINVAL
，如果你的設定，裝置不支援）
- 你也可以擷取或設定部分顔色表。
所有這些特性讓應用程式十分容易的使用裝置。X server可以使用/dev/fb
*而不需知道硬體
的寄存器是如何組織的。 XF68_FBDev是一個用于位映射（單色）X server
，唯一要做的就是
在應用程式在相應的位置設定是否顯示。
在新核心中，幀緩沖裝置可以工作于子產品中，允許動态加載。這類驅動必須調用
register_framebuffer()在系統中注冊。使用子產品更友善！
3.幀緩沖分辨率設定
幀緩沖的分辨率可以用工具fbset設定。他可以改變視訊裝置的顯示模式。主要就是
改變目前視訊模式，如在啟動過程中，在/etc/rc.* 或 /etc/init.d
#define FB_MAJOR 29
#define FB_MAX 32
#define FBIOGET_VSCREENINFO 0x4600
#define FBIOPUT_VSCREENINFO 0x4601
#define FBIOGET_FSCREENINFO 0x4602
#define FBIOGETCMAP 0x4604
#define FBIOPUTCMAP 0x4605
#define FBIOPAN_DISPLAY 0x4606
#define FBIOGET_CON2FBMAP 0x460F
#define FBIOPUT_CON2FBMAP 0x4610
#define FBIOBLANK 0x4611
#define FBIOGET_VBLANK _IOR(‘F‘, 0x12, struct fb_vblank)
#define FBIO_ALLOC 0x4613
#define FBIO_FREE 0x4614
#define FBIOGET_GLYPH 0x4615
#define FBIOGET_HWCINFO 0x4616
#define FBIOPUT_MODEINFO 0x4617
#define FBIOGET_DISPINFO 0x4618
#define FB_TYPE_PACKED_PIXELS 0
#define FB_TYPE_PLANES 1
#define FB_TYPE_INTERLEAVED_PLANES 2
#define FB_TYPE_TEXT 3
#define FB_TYPE_VGA_PLANES 4
#define FB_AUX_TEXT_MDA 0
#define FB_AUX_TEXT_CGA 1
#define FB_AUX_TEXT_S3_MMIO 2
#define FB_AUX_TEXT_MGA_STEP16 3
#define FB_AUX_TEXT_MGA_STEP8 4
#define FB_AUX_VGA_PLANES_VGA4 0
#define FB_AUX_VGA_PLANES_CFB4 1
#define FB_AUX_VGA_PLANES_CFB8 2
#define FB_VISUAL_MONO01 0
#define FB_VISUAL_MONO10 1
#define FB_VISUAL_TRUECOLOR 2
#define FB_VISUAL_PSEUDOCOLOR 3
#define FB_VISUAL_DIRECTCOLOR 4
#define FB_VISUAL_STATIC_PSEUDOCOLOR 5
#define FB_ACCEL_NONE 0
#define FB_ACCEL_ATARIBLITT 1
#define FB_ACCEL_AMIGABLITT 2
#define FB_ACCEL_S3_TRIO64 3
#define FB_ACCEL_NCR_77C32BLT 4
#define FB_ACCEL_S3_VIRGE 5
#define FB_ACCEL_ATI_MACH64GX 6
#define FB_ACCEL_DEC_TGA 7
#define FB_ACCEL_ATI_MACH64CT 8
#define FB_ACCEL_ATI_MACH64VT 9
#define FB_ACCEL_ATI_MACH64GT 10
#define FB_ACCEL_SUN_CREATOR 11
#define FB_ACCEL_SUN_CGSIX 12
#define FB_ACCEL_SUN_LEO 13
#define FB_ACCEL_IMS_TWINTURBO 14
#define FB_ACCEL_3DLABS_PERMEDIA2 15
#define FB_ACCEL_MATROX_MGA2064W 16
#define FB_ACCEL_MATROX_MGA1064SG 17
#define FB_ACCEL_MATROX_MGA2164W 18
#define FB_ACCEL_MATROX_MGA2164W_AGP 19
#define FB_ACCEL_MATROX_MGAG100 20
#define FB_ACCEL_MATROX_MGAG200 21
#define FB_ACCEL_SUN_CG14 22
#define FB_ACCEL_SUN_BWTWO 23
#define FB_ACCEL_SUN_CGTHREE 24
#define FB_ACCEL_SUN_TCX 25
#define FB_ACCEL_MATROX_MGAG400 26
#define FB_ACCEL_NV3 27
#define FB_ACCEL_NV4 28
#define FB_ACCEL_NV5 29
#define FB_ACCEL_CT_6555x 30
#define FB_ACCEL_3DFX_BANSHEE 31
#define FB_ACCEL_ATI_RAGE128 32
#define FB_ACCEL_IGS_CYBER2000 33
#define FB_ACCEL_IGS_CYBER2010 34
#define FB_ACCEL_IGS_CYBER5000 35
#define FB_ACCEL_SIS_GLAMOUR 36
#define FB_ACCEL_3DLABS_PERMEDIA3 37
struct fb_fix_screeninfo {
char id[16];
unsigned long smem_start;
__u32 smem_len;
__u32 type;
__u32 type_aux;
__u32 visual;
__u16 xpanstep;
__u16 ypanstep;
__u16 ywrapstep;
__u32 line_length;
unsigned long mmio_start;
__u32 mmio_len;
__u32 accel;
__u16 reserved[3];
};
struct fb_bitfield {
__u32 offset;
__u32 length;
__u32 msb_right;
};
#define FB_NONSTD_HAM 1
#define FB_ACTIVATE_NOW 0
#define FB_ACTIVATE_NXTOPEN 1
#define FB_ACTIVATE_TEST 2
#define FB_ACTIVATE_MASK 15
#define FB_ACTIVATE_VBL 16
#define FB_CHANGE_CMAP_VBL 32
#define FB_ACTIVATE_ALL 64
#define FB_ACCELF_TEXT 1
#define FB_SYNC_HOR_HIGH_ACT 1
#define FB_SYNC_VERT_HIGH_ACT 2
#define FB_SYNC_EXT 4
#define FB_SYNC_COMP_HIGH_ACT 8
#define FB_SYNC_BROADCAST 16
struct fb_cmap {
__u32 start;
__u32 len;
__u16 *red;
__u16 *green;
__u16 *blue;
__u16 *transp;
};
該結構在fb.h檔案中定義，在struct fb_ops結構中有兩個成員函數與其相關：
int (*fb_get_cmap)(struct fb_cmap *cmap, int kspc, int con, struct
fb_info *info);
int (*fb_set_cmap)(struct fb_cmap *cmap, int kspc, int con, struct
fb_info *info);
在struct fb_info結構中有變量：
struct fb_cmap cmap;
在fpgen基礎操作下提供：
extern int fbgen_get_cmap(struct fb_cmap *cmap, int kspc, int con, struct
fb_info *info);
extern int fbgen_set_cmap(struct fb_cmap *cmap, int kspc, int con, struct
fb_info *info);
在檔案中提供更多的cmap應用
extern int fb_alloc_cmap(struct fb_cmap *cmap, int len, int transp);
extern void fb_copy_cmap(struct fb_cmap *from, struct fb_cmap *to, int
fsfromto);
extern int fb_get_cmap(struct fb_cmap *cmap, int kspc,
int (*getcolreg)(u_int, u_int *, u_int *, u_int *,u_int *, struct fb_info *),
struct fb_info *fb_info);
extern int fb_set_cmap(struct fb_cmap *cmap, int kspc,
int (*setcolreg)(u_int, u_int, u_int, u_int,
u_int,struct fb_info *),
struct fb_info *fb_info);
extern struct fb_cmap *fb_default_cmap(int len);
extern void fb_invert_cmaps(void);
2． 通過檔案解析
在anakinfb.c檔案中，cmap如圖
點選在新視窗檢視原始圖檔
點選在新視窗檢視原始圖檔
在stifb.c
點選在新視窗檢視原始圖檔
framebuffer驅動全篇（四）
本文介紹的裝置是位于/video目錄下面的anakinfb.c
驅動程式。雖然我不清楚那個裝置的特性，但是從對程式的分析中我們仍然知道如何編寫?
桓鰂rame buffer裝置驅動。
本文是個标準的fb驅動。共221行，包含函數如下：
1. static int anakinfb_getcolreg(u_int regno, u_int *red, u_int *
green, u_int *blue, u_int *transp, struct fb_info *info) 31行
2. static int anakinfb_setcolreg(u_int regno, u_int red, u_int green,
u_int blue,u_int transp, struct fb_info *info) 45行
3. static int anakinfb_get_fix(struct fb_fix_screeninfo *fix, int con
, struct fb_info *info) 57行
4. static int anakinfb_get_var(struct fb_var_screeninfo *var, int con
, struct fb_info *info) 75行
5. static int anakinfb_set_var(struct fb_var_screeninfo *var, int con
, struct fb_info *info) 111行
6. static int anakinfb_get_cmap(struct fb_cmap *cmap, int kspc, int
con, struct fb_info *info) 117行
7. static int anakinfb_set_cmap(struct fb_cmap *cmap, int kspc, int
con, struct fb_info *info) 130行
8. static int anakinfb_switch_con(int con, struct fb_info *info) 147行
9. static int anakinfb_updatevar(int con, struct fb_info *info) 155行
10. static void anakinfb_blank(int blank, struct fb_info *info) 161行
11. int __init anakinfb_init(void) 178行
函數1，2是寄存器操作用。
函數3，4，5，6，7是fb_ops函數
函數8用于切換控制台
函數9用于更新變量
函數10用于閃爍螢幕
函數11用于初始化裝置
很奇怪，對fb裝置的讀寫函數怎麼沒有！值得說明的是open,release,read,write,
ioctl,mmap等函數的實作是由fbmem.c檔案實作了。也就是說所有的fb裝置在給定了
fb_info後，所有的操作都是一樣的。在明确的fb_info前提下，fbmem.c
中的函數可以工作的很好。這樣大家應該感到非常輕松了吧，隻要完成上述的幾個裝置相?
氐暮琭rame buffer裝置的驅動就寫完了：）
系統的結構如圖：
點選在新視窗檢視原始圖檔
Stifb驅動模型
linux/drivers/video/stifb.c - Generic frame buffer driver for HP *
workstations with STI (standard text interface) video firmware.
這個驅動程式和前面的anakin裝置完全不同，因為他不是采用标準的格式，而是根據
based on skeletonfb, which wasCreated 28 Dec 1997 by Geert Uytterhoeven也就是
skeletonfb.c提供的架構完成的。
共230行，包含函數如下：
1. static int sti_encode_fix(struct fb_fix_screeninfo *fix, const
void *par, struct fb_info_gen *info) 60行
2. static int sti_decode_var(const struct fb_var_screeninfo *var,void
*par, struct fb_info_gen *info) 71行
3. static int sti_encode_var(struct fb_var_screeninfo *var, const
void *par, struct fb_info_gen *info) 78行
4. static void sti_get_par(void *par, struct fb_info_gen *info) 94行
5. static void sti_set_par(const void *par, struct fb_info_gen *info)
99行
6. static int sti_getcolreg(unsigned regno, unsigned *red, unsigned *
green, unsigned *blue, unsigned *transp, struct fb_info *info) 104行
7. static int sti_setcolreg(unsigned regno, unsigned red, unsigned
green, unsigned blue, unsigned transp, struct fb_info *info) 111行
8. static void sti_set_disp(const void *par, struct display *disp,
struct fb_info_gen *info) 118行
9. static void sti_detect(void) 127行
10. static int sti_blank(int blank_mode, const struct fb_info *info) 132行
11. int __init stifb_init(void) 161行
12. void stifb_cleanup(struct fb_info *info) 201行
13. int __init stifb_setup(char *options) 208行
其中1到10是必須的，參考下面的圖。
11是初始化代碼
12．13沒有完成具體功能
點選在新視窗檢視原始圖檔
再給出fb_fix_screeninfo系統調用結構圖：
點選在新視窗檢視原始圖檔
Frame buffer與console
Framebuffer作為顯示卡在核心中的注冊裝置，為了滿足應用需要，通常還要為console
操作提供專用操作函數。
Console是系統提供的一種特殊的文本輸出終端，如圖所示。常用的console
已經不再是從前的單色顯示，而是16
色或者更多顔色顯示。根據文本的代表的不同屬性，顯示不同的顔色。
把對console的支援内嵌到fb
的驅動中，或許有其自己的道理，我沒有看出來。不過既然要提供這種支援，我們的驅動?
縧蚓鴕碇右讀恕?
點選在新視窗檢視原始圖檔
在準fb裝置裝置驅動中是沒有對console支援的。
隻有在非标準的fb驅動，也就是基于skeletonfb.c架構的程式，需要提供這部分代碼。
下面從各個方面介紹framebuffer對console的支援。
1. 各個檔案中的支援
fb.h檔案中
struct fb_info結構中：
struct display *disp;
struct vc_data *display_fg;
int (*changevar)(int);
int (*switch_con)(int, struct fb_info*);
fbgen.c檔案中：
void fbgen_set_disp(int con, struct fb_info_gen *info)
int fbgen_update_var(int con, struct fb_info *info)
int fbgen_switch(int con, struct fb_info *info)
新增加檔案fbcon.c
struct display fb_display[MAX_NR_CONSOLES];
char con2fb_map[MAX_NR_CONSOLES];
…..
新增加檔案fbcon.h：
struct display_switch
struct display
新增檔案console_struct.h:
struct vc_data
……
2. console中的顔色設定
該部分内容準備略掉，可以自行參考fbcon-cfb*.c檔案。
3. console和fb的高層了解
當我們在fb中引入console後，就相當于把一張白紙變成了一個日記本。本來對于fb
來說隻有顔色和位置的關系，引入console後，首先就是console的描述。
每個console相當于日記本的一頁，不同的console可以切換。Console
因為是要顯示文本，又和字型聯系到一起。Console的管理是十分複雜的，遠遠超過了
framebuffer本身。在RH9中，我們可以自己體驗一下console和fb的協調問題。
使用Init3多使用者模式登陸，這裡是沒有X server支援的。所有的輸入輸出都是基于
console的。Framebuffer就相當于你的顯示器。通過ALT+CTRL+F
*，我們可以切換到不同的console，而每個console的設定都可以很獨立的完成。每隔
console會在自己的資料區記錄曆史指令，在不同的console
可以登陸不同的使用者到系統。但是，因為隻有一個螢幕，是以目前可視的console
隻有一個。Frame buffer驅動程式要能夠根據ALT+CTRL+F*切換指令去完成console
的切換顯示。
這樣大家應該明白frame buffer和console的關系了吧。後續我們會具體講述fb對
console的支援。但是對console本身不會設計太多，具體參考tty或console
的設計。當完成了fb對console的支援，frame buffer device driver設計就完了：）
framebuffer驅動全篇（五）
Fb console中的字型
/driver/video目錄下:
font_6x11.c,font_8x8.c,font_8x16.c
font_acorn_8x8.c,font_pearl_8x8.c,
font_sun8x16.c,font_sun12x22.c
fonts.c
這些檔案都是用來處理在fbcon中的字型顯示問題。其中除最後一個檔案fonts.c
外，其他都是字模檔案由cpi2fnt産生。
/include/video/目錄下：
font.h
1． 首先介紹font.h檔案
font.h檔案中，定義了字型的描述結構
struct fbcon_font_desc {
int idx; /字型的索引号
char *name;/字型的描述
int width, height;/字模的寬和高
void *data;/字模的起始指針
int pref; /額外資訊，平台用
};
width的值不一定是8的整數倍，考慮到計算機存儲的問題，即使width小于8
的整數倍，存儲時仍以位元組為機關，不足的右補齊0。
Linux核心自帶了7種字型，name依次為：
font_vga_8x8,
font_vga_8x16,
font_pearl_8x8,
font_vga_6x11,
font_sun_8x16,
font_sun_12x22,
font_acorn_8x8;
根據定義name長度不大于32位元組。
2． Font.c檔案
struct fbcon_font_desc *fbcon_find_font(char *name);
struct fbcon_font_desc *fbcon_get_default_font(int xres, int yres);
由此看來，linux中基于fbcon
的字型比較單一，描述和使用也相對簡單。主要是由于采用字模描述，隻描述256個ascii
字元，故存儲空間不大，從2048到11264不等。
Fbcon中的顔色查找表
Fbcon-cfbx表示該console使用的是xbpp顔色描述。顔色數為2^x。
在此，我們僅以x=8,x=24舉例，使用顔色分别是256色和真彩16M。
/driver/video/fbcon-cfb8.c
/driver/video/fbcon-cfb24.c
/include/video/fbcon-cfb8.h
/include/video/fbcon-cfb24.h
這4個檔案實作的具體的操作，而fbcon的底層操作，參考前面的fbcon
的介紹，不重複了：）
實作fbcon的顔色映射隻需完成下面的功能，以fb8為例：
struct display_switch fbcon_cfb8;
void fbcon_cfb8_setup(struct display *p);
void fbcon_cfb8_bmove(struct display *p, int sy, int sx, int dy, int dx, int
height, int width);
void fbcon_cfb8_clear(struct vc_data *conp, struct display *p, int sy, int sx
, int height, int width);
void fbcon_cfb8_putc(struct vc_data *conp, struct display *p, int c, int yy,
int xx);
void fbcon_cfb8_putcs(struct vc_data *conp, struct display *p, const unsigned
short *s, int count, int yy, int xx);
void fbcon_cfb8_revc(struct display *p, int xx, int yy);
void fbcon_cfb8_clear_margins(struct vc_data *conp, struct display *p,int
bottom_only);
fbcon_cfb8是系統的實作關鍵，具體解釋參考fbcon介紹。
fbcon_cfb8_setup函數完成設定display結構中next_line和next_palne的值。
fbcon_cfb8_bmove函數完成目前坐标的移動。
fbcon_cfb8_clear函數通過調用rectfill函數清螢幕緩沖區。
fbcon_cfb8_putc函數向螢幕輸出單字元，字型寬度必須小于等于16。
fbcon_cfb8_putcs函數向螢幕輸出字元串。
fbcon_cfb8_revc函數從螢幕輸入單個字元，并回顯到fb上。
fbcon_cfb8_clear_margins函數和fbcon_cfb8_clear類似，調用rectfill清除區域。
其中，fb_writel函數和fb_readl函數實作輸入輸出的底層操作。這兩個函數實際上實在
fbcon_h中定義的宏操作，IOMEM操作而已。
關注一下“(nibbletab_cfb8[*cdat++ >> 4] & eorx) ^ bgx,”
這是所謂8bpp的具體實作，不同的位深就在寫fb緩沖時展現了。讓我們從後向前分析，
1.()^bgx，顔色和背景色異或，隻有這樣才能保證背景色改變時，文字一直顯示。
2．~&eorx，eorx是前景色和背景色異或後的值，隻有在前景色和背景色一緻的時候，
eorx才是0。
3. nibbletab_cfb8[~]，根據字型的~值，調用查找表，取顔色值
4．~從字型檔案中去讀字模的值。
還有點疑問，就是這兩句的作用，attr_fgcol在fbcon_h中定義：
fgx=attr_fgcol(p,c);
bgx=attr_bgcol(p,c);
從前面的看，c應該是個字元的ascii碼，ascii與顔色有什麼關系呢？研究中….