Xorg屏幕旋转实现方式

正常显示流程

Xorg无旋转时显示流程如下图所示：

FB Root为屏幕对应的帧存，屏幕显示的最终效果渲染到该帧存中。CRTC负责读取FB Root的数据，并按照用户设置的分辨率时序参数进行输出。VGA或者DVI作为output，将CRTC的输出进行A/D转换或者编码后送给显示器显示，对FB Root的更新会实时显示到屏幕上。

旋转显示流程

Xorg带旋转时显示流程如下图所示：

旋转模式下，屏幕显示内容先渲染到FB Root中，然后由Xorg Block Handler（关于Xorg Handler的介绍可以参考另一篇文章：Xorg Handler简介）将FB Root的数据旋转后存入FB Rotate中，CRTC绑定到FB Rotate进行显示。很明显这种情况下，比正常显示多了一个帧存和无休止的旋转操作，而且对FB Root的更新不会实时显示到屏幕上，必须等旋转操作完成后才能显示出最终效果。

驱动对旋转的支持

驱动要支持旋转功能必须要实现以下4个xf86CrtcFuncsRec结构体成员函数：

shadow_allocate： 负责分配FB Rotate帧存；
shadow_create： Xorg无法直接操作帧存，该函数创建一个Xorg可操作的Pixmap对象，并将FB Rotate绑定到其中；
shadow_destroy： 销毁FB Rotate和对应的Pixmap；
set_mode_major： 初始化旋转参数、安装用于旋转的Block Handler；配置CRTC分辨率，并绑定到FB Rotate；配置output并绑定到CRTC；

xf86CrtcRotate函数

set_mode_major函数中要实现的初始化旋转参数和安装旋转Block Handler由Xorg xf86CrtcRotate函数实现。

该函数先根据屏幕宽高、旋转方向、输入矩阵等参数计算出旋转相关的参数：

Bool
xf86CrtcRotate(xf86CrtcPtr crtc)
{ScrnInfoPtr pScrn = crtc->scrn;xf86CrtcConfigPtr xf86_config = XF86_CRTC_CONFIG_PTR(pScrn);ScreenPtr pScreen = xf86ScrnToScreen(pScrn);PictTransform crtc_to_fb;struct pict_f_transform f_crtc_to_fb, f_fb_to_crtc;xFixed *new_params = NULL;int new_nparams = 0;PictFilterPtr new_filter = NULL;int new_width = 0;int new_height = 0;RRTransformPtr transform = NULL;Bool damage = FALSE;if (pScreen->isGPU)return TRUE;if (crtc->transformPresent)transform = &crtc->transform;if (!RRTransformCompute(crtc->x, crtc->y,crtc->mode.HDisplay, crtc->mode.VDisplay,crtc->rotation,transform,&crtc_to_fb,&f_crtc_to_fb,&f_fb_to_crtc) &&xf86CrtcFitsScreen(crtc, &f_crtc_to_fb)) {/** If the untranslated transformation is the identity,* disable the shadow buffer*/xf86RotateDestroy(crtc);crtc->transform_in_use = FALSE;free(new_params);new_params = NULL;new_nparams = 0;new_filter = NULL;new_width = 0;new_height = 0;}else {

接着调用驱动的shadow_allocate函数分配FB Rotate帧存：

/* Allocate memory for rotation */
if (old_width != width || old_height != height) {if (shadow || shadowData) {crtc->funcs->shadow_destroy(crtc, shadow, shadowData);crtc->rotatedPixmap = NULL;crtc->rotatedData = NULL;}shadowData = crtc->funcs->shadow_allocate(crtc, width, height);if (!shadowData)goto bail1;crtc->rotatedData = shadowData;/* shadow will be damaged in xf86RotatePrepare */
}

最后将xf86RotateBlockHandler注册成为Screen的Block Handler用于完成旋转：

/* Wrap block handler */
if (!xf86_config->BlockHandler) {xf86_config->BlockHandler = pScreen->BlockHandler;pScreen->BlockHandler = xf86RotateBlockHandler;
}

xf86RotateBlockHandler函数

static void
xf86RotateBlockHandler(ScreenPtr pScreen,void *pTimeout, void *pReadmask)
{ScrnInfoPtr pScrn = xf86ScreenToScrn(pScreen);xf86CrtcConfigPtr xf86_config = XF86_CRTC_CONFIG_PTR(pScrn);/* Unwrap before redisplay in case the software* cursor layer wants to add its block handler to the* chain*/pScreen->BlockHandler = xf86_config->BlockHandler;xf86RotateRedisplay(pScreen);(*pScreen->BlockHandler) (pScreen, pTimeout, pReadmask);/* Re-wrap if we still need this hook */if (xf86_config->rotation_damage != NULL) {xf86_config->BlockHandler = pScreen->BlockHandler;pScreen->BlockHandler = xf86RotateBlockHandler;} elsexf86_config->BlockHandler = NULL;
}

xf86RotateBlockHandler先调用xf86RotateRedisplay完成旋转功能，再调用Screen原始的Block Handler，最后判断是否还处于旋转状态，来决定是否继续注册为Screen Block Handler完成后续旋转操作。

xf86RotateCrtcRedisplay函数

xf86RotateBlockHandler调用xf86RotateRedisplay函数进行旋转，xf86RotateRedisplay函数完成一些准备工作后，最后会调用xf86RotateCrtcRedisplay函数完成旋转操作。

static void
xf86RotateCrtcRedisplay(xf86CrtcPtr crtc, RegionPtr region)
{ScrnInfoPtr scrn = crtc->scrn;ScreenPtr screen = scrn->pScreen;WindowPtr root = screen->root;PixmapPtr dst_pixmap = crtc->rotatedPixmap;PictFormatPtr format = PictureWindowFormat(screen->root);int error;PicturePtr src, dst;int n = RegionNumRects(region);BoxPtr b = RegionRects(region);XID include_inferiors = IncludeInferiors;if (crtc->driverIsPerformingTransform)return;src = CreatePicture(None,&root->drawable,format,CPSubwindowMode,&include_inferiors, serverClient, &error);if (!src)return;dst = CreatePicture(None,&dst_pixmap->drawable,format, 0L, NULL, serverClient, &error);if (!dst)return;error = SetPictureTransform(src, &crtc->crtc_to_framebuffer);if (error)return;if (crtc->transform_in_use && crtc->filter)SetPicturePictFilter(src, crtc->filter, crtc->params, crtc->nparams);if (crtc->shadowClear) {CompositePicture(PictOpSrc,src, NULL, dst,0, 0, 0, 0, 0, 0,crtc->mode.HDisplay, crtc->mode.VDisplay);crtc->shadowClear = FALSE;}else {while (n--) {BoxRec dst_box;dst_box = *b;dst_box.x1 -= crtc->filter_width >> 1;dst_box.x2 += crtc->filter_width >> 1;dst_box.y1 -= crtc->filter_height >> 1;dst_box.y2 += crtc->filter_height >> 1;pixman_f_transform_bounds(&crtc->f_framebuffer_to_crtc, &dst_box);CompositePicture(PictOpSrc,src, NULL, dst,dst_box.x1, dst_box.y1, 0, 0, dst_box.x1,dst_box.y1, dst_box.x2 - dst_box.x1,dst_box.y2 - dst_box.y1);b++;}}FreePicture(src, None);FreePicture(dst, None);
}

xf86RotateCrtcRedisplay函数会使用FB Root创建一个源Picture，并设置源的transform和filter属性。使用FB Rotate创建一个目标Picture，最后调用CompositePicture将源融合到目标上去。如果硬件支持这种类型的操作，将会由驱动的Composite函数完成该操作，如果硬件不支持，将会由软件完成。

总结

驱动要支持旋转操作，必须要实现上述的4个xf86CrtcFuncsRec结构体成员函数；
旋转操作实际由源到目标的Composite操作完成，源带transform和filter属性；
旋转操作是持续不断进行的；
如果硬件不支持这种类型的Composite，将会由软件实现，性能影响较大；