转自:

http://manpages.ubuntu.com/manpages/utopic/man7/drm-kms.7.html

根据自己的理解来转述一下：

摘要:

DRM 是linux 下的图形渲染架构(Direct Render Manager) , 　具体的说是显卡驱动的一种架构（驱动如何玩？　把功能封装成 open/close/ioctl 等标准接口，应用程序调用这些接口来驱动设备）。

作为显卡，最基本的功能就是把用户的绘图输出到显示屏上，DRM 如何去实现呢，先看看DRM 把“这件事”给你概括的几个基本要素：

画布(FrameBuffer) ,  绘图现场(CRTC) , 输出转换器(Encoder) ,  连接器(Connector)  ,  然后就到显示屏了

1  画布( FrameBuffer )

对计算机来说，FrameBuffer 就是一块驱动和应用层都能访问的内存，当然画图之前要有一定的格式化，比方说我可以规定什么样的色彩模式(RGB24 , I420 , YUUV 等等），　分辨率是多大，还有啥参数，那就要到绘图现场去看了 :p

2  绘图现场(CRTC)

简写翻译过来是阴级摄像管上下文，在DRM 里 CRTC 就表示显示输出的上下文了，首先 CRTC 内指一个 FrameBuffer 地址，　外连一个Encoder。　它们俩之间如何沟通？　这就是显示模式（ModeSet）要做的事情，ModeSet 包括了像前面提到的色彩模式　，　还有说显示的时序（timings , ModeLines 等都代表了这个意西）等，　通常时序可以按以下来表达　

PCLK HFP HBP HSW X_RES VFP VBP VSW Y_RES

像素时钟 水平前回扫 水平后回扫 水平同步头 水平有效长度 垂直前回扫 垂直后回扫 垂直同步头 垂直有效长度

一个CRTC 可以连接多个 Encoder ，　干啥用，实现复制屏幕功能。

3  输出转换器（Encoder ）

想想 CRT 这种土疙瘩就够复杂了，我们的显卡很牛奔的可以连接各种不同的设备，显然输出需要不同的信号转换器，将内存的像素转换成显示器需要的信号(DVID , VGA , YPbPr , CVBS 等等……）

4 连接器 (Connector )

不是指物理线，回到DRM 这是一个抽象的数据结构 ，代表连接的显示设备，从这里我们可以得到设备的EDID , DPMS 连接状态等.

5 显示面(Planner)

咦，怎么多出来一个。我也很呐闷，以上的东东不够地干活？　其实很多创新往往源于人对现实界的不满足。你又要看文字学习，又要看电影打游戏，　还有厉害的可以一边聊天一边看电影。　这里对立出来两个概念，像文字交互这种小范围更新的Graphics 模式，和全幅更新速度奇快的 Video 模式，这两种模式将显卡的使用拉上了两个极端。

于是 Planner 的概念就发挥了很好的作用，它给视频刷新提供了一条绿色通道，偶不和图形搞在一起了，偶是一个新的图层(或overlay)，可以叠加在Graphic之上或之下，偶还可以缩放…

文档上说 Planner 也在 FrameBuffer 上，这个没关系，这里我们看出来 CRTC 里要显示的东东应该是一种组合(blending)了。　

看懂了概念，下一篇来分析具体的数据结构和接口。

参考文档:

http://manpages.ubuntu.com/manpages/utopic/man7/drm-kms.7.html

http://events.linuxfoundation.org/sites/events/files/lcjpcojp13_pinchart.pdf

http://landley.net/kdocs/htmldocs/drm.html

http://events.linuxfoundation.org/sites/events/files/slides/brezillon-drm-kms.pdf

http://elinux.org/images/7/71/Elce11_dae.pdf

一 上一篇介绍了 linux 的显示驱动drm 的架构，在这里按一定顺序回顾一下:

１ 我把显示器连到显卡的DVI输出口， 这个连接抽象成 Connector

2    在 DVI 的 Connector 上驱动会分配 DVI 信号的 Encoder ,  如果没分配， connector 资源上会找到 所有可用的 encoders

3    encoder 是为图像扫描现场 crtc 服务的， 驱动可能会给encoder 分配crtc , 或者从 encoder 的 possible_crtc 上能找到可用的

4    crtc 扫描现场要配置显示图像的物理内存区 fb

5    fb -> crtc -> encoder - > connector 这种关系绑定之后，绘图工作已经开始， 你可以在fb 上任意写画，然后立马得到显示！

６ 然而为了避免图像撕裂，可以建立多 fb (缓冲) 通过 pageFlip 操作来刷新画图。

７ 当然还有专为video 刷新用的plane , plane 也要绑定到 crtc  才能工作。

二 总结 + drm api 的使用:

api 使用参考 David Herrmann <dh.herrmann@googlemail.com> 的 drm-howto 以及 weston 还有 drm自带的 modetest 程序

drm api 核心配置就是要绑定一个 crtc 的关系 fb -> crtc -> encoder - > connector

我们来看“一”的回顾，咋是按照逆向的顺序？哈哈其实这样才顺理成章， api 如何用，往下看:

1 首先要打开drm 驱动模块，然后获取所有的资源

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

drmModeRes res = drmModeGetResources(fd);

res 里有啥， res 里告诉了有几个connector , 几个 encoder , 几个 crtc 等以及他们的id ， 完全不成套！

2 从 connector 开始， 顺藤摸瓜

先获取 connecotr 的具体资源

drmModeConnector *  conn = drmModeGetConnector(fd, res->connectors[i]);

conn资源里重要的有两部分，一部分是通过线缆读出来显示器的 "modes " 如 1920x1080@60 等， 当然你要选一个最喜欢的

另一部分是encoder 按照一章节的2顺序开始找 encoder (看 drmModeConnector 的定义)  :p

3 给encoder 寻找合适的 crtc

按照一章节的 3 顺序找 crtc

4 为 crtc 创建fb

drm 的例子 modetest 写的很详细,  ARGB  可以直接 drmModeAddFB , 多平面的fb 可以用 drmModeAddFB2

5 绑定

核心四元组 < fb , crtc , conn ,  mode >

int drmModeSetCrtc(int fd, uint32_t crtcId, uint32_t bufferId,

uint32_t x, uint32_t y, uint32_t *connectors, int count,

drmModeModeInfoPtr mode);

6 pageFlip

extern int drmModePageFlip(int fd, uint32_t crtc_id, uint32_t fb_id,
                 uint32_t flags, void *user_data);

这个的玩法得好好记下，

首先 poll (drm_fd ) 可以收到 drm 的 POLLIN  消息， 消息里面无非两种一种是 VBLANK , 一种是 pageFlip complete

其次 收到 消息后必须要 调用drmHandleEvent(drm_fd , &evctx); 来处理消息 ，记得必须把你的 pageFlip 处理函数填到evctx里，

pageFlip 处理函数里干啥呢， pageFlip 一帧结束了，当然要 pageFlip 下一帧！

7 plane

plane 的玩法没搞明白，尝试了下，使用多缓冲 调 drmModeSetPlane 来换页可以实现视频的播放，但遇到两个问题：

其一是 SetPlane 的时机， 如何等待一个显示器的场同步？ 看了 vblank 的code 感觉 vblank 是针对一个显卡的同步，但我有多个显示器呢？

其二是SetPlane 的运行耗时，我的 i3 cpu 执行一次用了 22 ~ 23 ms , 莫名其妙。

本想着plane 的yuv 通道可以节省资源，有这两大问题在就没法办了， pageFlip 的 fb 只能跟显示器相同颜色空间，并且通常是 ARGB !!

---------------------
作者：walletiger
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/walletiger/article/details/46596399

linux ModeSetting学习

2014年04月13日 20:35:24 Libresoft 阅读数：3725 标签： linux kernel mode setting drm

1、数据及数据结构：

Connector：代表显卡上的插口，有几个Connector表示会有几个输出。

CRTC：crt controller，负责将帧缓存中的数据传送到Connector，数据在传送到Connector之前会经过Encoder。 帧缓存 --> CRTC --> Encoder --> Connector --> 显示器。

FrameBuffer：在这里帧缓存并不是指的显存上的某一块区域，而是Linux DRM抽象出来的一个概念，用fb_id表示。

drm_mode_create_dumb：drmIoctl的参数，意思是请求内核创建缓存。 这个才是真正的内存块，可以使用mmap映射到程序虚拟内存中。Framebuffer的创建中必须指定一个缓存的id。

2、函数：

drmModeSetCrtc：最核心的函数之一，它负责将建立从帧缓存到Connector的关联。只有调用它，显示器才能显示缓存中的数据。

drmModePageFlip：直译就是翻页，笔者的理解是 drm_mode_create_dumb类型的缓存其实是双缓存，只有调用此函数之后，crtc才能将之前写入的数据传送给显示器。

3、代码：

找到处于连接状态的Connector

  1. drmModeConnector* FindConnector(int fd)

  2. {

  3. drmModeRes *resources = drmModeGetResources(fd); //drmModeRes描述了计算机所有的显卡信息：connector，encoder，crtc，modes等。

  4. if (!resources)

  5. {

  6. return NULL;

  7. }

  8. drmModeConnector* conn = NULL;

  9. int i = 0;

  10. for (i = 0; i < resources->count_connectors; i++)

  11. {

  12. conn = drmModeGetConnector(fd, resources->connectors[i]);

  13. if (conn != NULL)

  14. {

  15. //找到处于连接状态的Connector。

  16. if (conn->connection == DRM_MODE_CONNECTED && conn->count_modes > 0 && conn == NULL)

  17. {

  18. break;

  19. }

  20. else

  21. {

  22. drmModeFreeConnector(conn);

  23. }

  24. }

  25. }

  26. drmModeFreeResources(resources);

  27. return conn;

  28. }

查找与Connector匹配的Crtc

  1. int FindCrtc(int fd, drmModeConnector *conn)

  2. {

  3. drmModeRes *resources = drmModeGetResources(fd);

  4. if (!resources)

  5. {

  6. fprintf(stderr, "drmModeGetResources failed\n");

  7. return -1;

  8. }

  9. unsigned int i, j;

  10. for (i = 0; i < conn->count_encoders; ++i)

  11. {

  12. drmModeEncoder *enc = drmModeGetEncoder(fd, conn->encoders[i]);

  13. if (NULL != enc)

  14. {

  15. for (j = 0; j < resources->count_crtcs; ++j)

  16. {

  17. // connector下连接若干encoder，每个encoder支持若干crtc，possible_crtcs的某一位为1代表相应次序（不是id哦）的crtc可用。

  18. if ((enc->possible_crtcs & (1 << j)))

  19. {

  20. int id = resources->crtcs[j];

  21. drmModeFreeEncoder(enc);

  22. drmModeFreeResources(resources);

  23. return id;

  24. }

  25. }

  26. drmModeFreeEncoder(enc);

  27. }

  28. }

  29. drmModeFreeResources(resources);

  30. return -1;

  31. }

绘制一张全色的图：

  1. void SetColor(unsigned char *dest, int stride, int w, int h)

  2. {

  3. struct color {

  4. unsigned r, g, b;

  5. };

  6. struct color ccs[] = {

  7. { 255, 0, 0 },

  8. { 0, 255, 0 },

  9. { 0, 0, 255 },

  10. { 255, 255, 0 },

  11. { 0, 255, 255 },

  12. { 255, 0, 255 }

  13. };

  14. static int i = 0;

  15. unsigned int j, k, off;

  16. unsigned int r = 255;

  17. unsigned int g = 1;

  18. unsigned int b = 1;

  19. for (j = 0; j < h; ++j)

  20. {

  21. for (k = 0; k < w; ++k)

  22. {

  23. off = stride * j + k * 4;

  24. *(uint32_t*)&(dest[off]) = (ccs[i].r << 16) | (ccs[i].g << 8) | ccs[i].b;

  25. }

  26. }

  27. i++;

  28. printf("draw picture\n");

  29. }

主函数：

  1. #define _FILE_OFFSET_BITS 64

  2. #include <inttypes.h>

  3. #include <stdio.h>

  4. #include <stdlib.h>

  5. #include <sys/mman.h>

  6. #include <xf86drm.h>

  7. #include <xf86drmMode.h>

  8. #include <fcntl.h>

  9. #include <unistd.h>

  10. #include <string.h>

  11. int main(int argc, char *argv[])

  12. {

  13. int ret, fd;

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

  15. if (fd < 0)

  16. {

  17. /* Probably permissions error */

  18. fprintf(stderr, "couldn't open %s, skipping\n", "");

  19. return -1;

  20. }

  21. drmSetMaster(fd);

  22. drmModeConnectorPtr connector = FindConnector(fd);

  23. int width = connector->modes[0].hdisplay;

  24. int height = connector->modes[0].vdisplay;

  25. printf("display is %d*%d.\n", width, height);

  26. int crtcid = FindCrtc(fd, connector);

  27. struct drm_mode_create_dumb creq;

  28. memset(&creq, 0, sizeof(creq));

  29. creq.width = width;

  30. creq.height = height;

  31. creq.bpp = 32;

  32. creq.flags = 0;

  33. ret = drmIoctl(fd, DRM_IOCTL_MODE_CREATE_DUMB, &creq);

  34. if (ret)

  35. {

  36. printf("create dumb failed!\n");

  37. }

  38. uint32_t framebuffer = -1;

  39. uint32_t stride = creq.pitch;

  40. //使用缓存的handel创建一个FB，返回fb的id：framebuffer。

  41. ret = drmModeAddFB(fd, width, height, 24, 32, creq.pitch, creq.handle, &framebuffer);

  42. if (ret)

  43. {

  44. printf("failed to create fb\n");

  45. return -1;

  46. }

  47. struct drm_mode_map_dumb mreq; //请求映射缓存到内存。

  48. mreq.handle = creq.handle;

  49. ret = drmIoctl(fd, DRM_IOCTL_MODE_MAP_DUMB, &mreq);

  50. if (ret)

  51. {

  52. printf("map dumb failed!\n");

  53. }

  54. // 猜测：创建的缓存位于显存上，在使用之前先使用drm_mode_map_dumb将其映射到内存空间。

  55. // 但是映射后缓存位于内核内存空间，还需要一次mmap才能被程序使用。

  56. unsigned char* buf = mmap(0, creq.size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, mreq.offset);

  57. if (buf == MAP_FAILED)

  58. {

  59. printf("mmap failed!\n");

  60. }

  61. memset(buf, 255, creq.size);

  62. //一切准备完毕，只差连接在一起了！

  63. ret = drmModeSetCrtc(fd, crtcid, framebuffer, 0, 0, &connector->connector_id, 1, connector->modes);

  64. if (ret)

  65. {

  66. fprintf(stderr, "failed to set mode: %m\n");

  67. return -1;

  68. }

  69. int cc = 0;

  70. while (cc < 5)

  71. {

  72. SetColor(buf, stride, width, height);

  73. drmModePageFlip(fd, crtcid, framebuffer, DRM_MODE_PAGE_FLIP_EVENT, 0);

  74. cc++;

  75. sleep(2);

  76. }

  77. printf("over\n");

  78. getchar();

  79. close(fd);

  80. exit(0);

  81. return ret;

  82. }

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