最簡單的DRM應用程式 （single-buffer）

在上一篇DRM (Direct Rendering Manager) 學習簡介 中，我們學習了DRM的基本概念以及基本組成元素。從本篇開始，我将以示例代碼的形式，給大家分享學習DRM驅動開發的整個學習過程。

在學習DRM驅動之前，應該首先了解如何使用DRM驅動。以下使用僞代碼的方式，簡單介紹如何編寫一個最簡單的DRM應用程式。

僞代碼：

int main(int argc, char **argv)
{
	/* open the drm device */
	open("/dev/dri/card0");

	/* get crtc/encoder/connector id */
	drmModeGetResources(...);

	/* get connector for display mode */
	drmModeGetConnector(...);

	/* create a dumb-buffer */
	drmIoctl(DRM_IOCTL_MODE_CREATE_DUMB);

	/* bind the dumb-buffer to an FB object */
	drmModeAddFB(...);

	/* map the dumb buffer for userspace drawing */
	drmIoctl(DRM_IOCTL_MODE_MAP_DUMB);
	mmap(...);

	/* start display */
	drmModeSetCrtc(crtc_id, fb_id, connector_id, mode);
}
           

當執行完

mmap

之後，我們就可以直接在應用層對framebuffer進行繪圖操作了。

詳細參考代碼如下：

modeset-single-buffer.c

#define _GNU_SOURCE
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/mman.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>
#include <xf86drm.h>
#include <xf86drmMode.h>

struct buffer_object {
	uint32_t width;
	uint32_t height;
	uint32_t pitch;
	uint32_t handle;
	uint32_t size;
	uint8_t *vaddr;
	uint32_t fb_id;
};

struct buffer_object buf;

static int modeset_create_fb(int fd, struct buffer_object *bo)
{
	struct drm_mode_create_dumb create = {};
 	struct drm_mode_map_dumb map = {};

	/* create a dumb-buffer, the pixel format is XRGB888 */
	create.width = bo->width;
	create.height = bo->height;
	create.bpp = 32;
	drmIoctl(fd, DRM_IOCTL_MODE_CREATE_DUMB, &create);

	/* bind the dumb-buffer to an FB object */
	bo->pitch = create.pitch;
	bo->size = create.size;
	bo->handle = create.handle;
	drmModeAddFB(fd, bo->width, bo->height, 24, 32, bo->pitch,
			   bo->handle, &bo->fb_id);

	/* map the dumb-buffer to userspace */
	map.handle = create.handle;
	drmIoctl(fd, DRM_IOCTL_MODE_MAP_DUMB, &map);

	bo->vaddr = mmap(0, create.size, PROT_READ | PROT_WRITE,
			MAP_SHARED, fd, map.offset);

	/* initialize the dumb-buffer with white-color */
	memset(bo->vaddr, 0xff, bo->size);

	return 0;
}

static void modeset_destroy_fb(int fd, struct buffer_object *bo)
{
	struct drm_mode_destroy_dumb destroy = {};

	drmModeRmFB(fd, bo->fb_id);

	munmap(bo->vaddr, bo->size);

	destroy.handle = bo->handle;
	drmIoctl(fd, DRM_IOCTL_MODE_DESTROY_DUMB, &destroy);
}

int main(int argc, char **argv)
{
	int fd;
	drmModeConnector *conn;
	drmModeRes *res;
	uint32_t conn_id;
	uint32_t crtc_id;

	fd = open("/dev/dri/card0", O_RDWR | O_CLOEXEC);

	res = drmModeGetResources(fd);
	crtc_id = res->crtcs[0];
	conn_id = res->connectors[0];

	conn = drmModeGetConnector(fd, conn_id);
	buf.width = conn->modes[0].hdisplay;
	buf.height = conn->modes[0].vdisplay;

	modeset_create_fb(fd, &buf);

	drmModeSetCrtc(fd, crtc_id, buf.fb_id,
			0, 0, &conn_id, 1, &conn->modes[0]);

	getchar();

	modeset_destroy_fb(fd, &buf);

	drmModeFreeConnector(conn);
	drmModeFreeResources(res);

	close(fd);

	return 0;
}
           

上面代碼有一個關鍵的函數，它就是

drmModeSetCrtc()

，該函數需要crtc_id、connector_id、fb_id、drm_mode 這幾個參數。可以看到，幾乎所有的代碼都是為了該函數能夠順利傳參而編寫的：

為了擷取 crtc_id 和 connector_id，需要調用

drmModeGetResources()

為了擷取 fb_id，需要調用

drmModeAddFB()

為了擷取 drm_mode，需要調用

drmModeGetConnector

通過調用

drmModeSetCrtc()

，整個底層顯示pipeline硬體就都初始化好了，并且還在螢幕上顯示出了FB的内容，非常簡單。

以上代碼其實是基于kernel DRM maintainer David Herrmann 所寫的drm-howto/modeset.c 檔案修改的，需要注意的是，以上參考代碼删除了許多異常錯誤處理，且隻有在以下條件都滿足時，才能正常運作：

1. DRM驅動支援MODESET；
2. DRM驅動支援dumb-buffer(即連續實體記憶體)；
3. DRM驅動至少支援1個CRTC，1個Encoder，1個Connector；
4. DRM驅動的Connector至少包含1個有效的drm_display_mode。

運作結果：（模拟效果）

描述：程式運作後，顯示全屏白色，等待使用者輸入按鍵；當使用者按下任意按鍵後，程式退出，顯示黑屏。

注意：程式運作之前，請確定沒有其它應用或服務占用/dev/dri/card0節點，否則将出現 Permission Denied 錯誤。

源碼下載下傳：modeset-single-buffer

參考資料：

David Herrmann’s Blog: Linux DRM Mode-Setting API

David Herrmann’s Github: drm-howto/modeset.c

文章彙總：DRM (Direct Rendering Manager) 學習簡介