https://cloud.tencent.com/developer/article/2021477

前面的 DRM 应用程序系列文章中,我们学习了如何使用 libdrm 接口编写 DRM 应用程序。本篇我们将进入一个全新的世界,一起来学习如何在 kernel 空间编写 DRM 驱动程序。

DRM 驱动相关的概念

Objects

在开始编写 DRM 驱动程序之前,我有必要对 DRM 内部的 Objects 进行一番介绍。因为这些 Objects 是 DRM 框架的核心,它们缺一不可。

上图蓝色部分则是对物理硬件的抽象,黄色部分则是对软件的抽象。虚线以上的为 drm_mode_object,虚线以下为 drm_gem_object

之前曾对这些 objects 做过简要介绍,这里有必要再强调一下这些 objects 的概念:

这些 objects 之间的关系:

通过上图可以看到,plane 是连接 framebuffer 和 crtc 的纽带,而 encoder 则是连接 crtc 和 connector 的纽带。与物理 buffer 直接打交道的是 gem 而不是 framebuffer。

需要注意的是,上图蓝色部分即使没有实际的硬件与之对应,在软件驱动中也需要实现这些 objects,否则 DRM 子系统无法正常运行。

drm_panel

drm_panel 不属于 objects 的范畴,它只是一堆回调函数的集合。但它的存在降低了 LCD 驱动与 encoder 驱动之间的耦合度。

耦合的产生:

  1. connector 的主要作用就是获取显示参数,所以会在 LCD 驱动中去构造 connector object。但是 connector 初始化时需要 attach 上一个 encoder object,而这个 encoder object 往往是在另一个硬件驱动中生成的,为了访问该 encoder object,势必会产生一部分耦合的代码。
  2. encoder 除了扮演信号转换的角色,还担任着通知显示设备休眠唤醒的角色。因此,当 encoder 通知 LCD 驱动执行相应的 enable/disable 操作时,就一定会调用 LCD 驱动导出的全局函数,这也必然会产生一部分的耦合代码。

为了解决该耦合的问题,DRM 子系统为开发人员提供了 drm_panel 结构体,该结构体封装了 connector & encoder 对 LCD 访问的常用接口。

于是,原来的 Encoder 驱动和 LCD 驱动之间的耦合,就转变成了上图中 Encoder 驱动与 drm_panel、drm_panel 与 LCD 驱动之间的“耦合”,从而实现了 Encoder 驱动与 LCD 驱动之间的解耦合。

为了方便驱动程序设计,通常都将 encoder 与 connector 放在同一个驱动中初始化,即 encoder 在哪,connector 就在哪。

如何抽象硬件

对于初学者来说,往往让他们迷惑的不是 DRM 中 objects 的概念,而是如何去建立这些 objects 与实际硬件的对应关系。因为并不是所有的 Display 硬件都能很好的对应上 plane/crtc/encoder/connector 这些 objects。下面我们就来一起学习,如何去抽象显示硬件到具体的 DRM object。

  • MIPI DSI 接口

下图为一个典型的 MIPI DSI 接口屏的硬件连接框图:

它在软件架构上与 DRM object 的对应关系如下图:

多余的细节不做介绍,这里只说明为何如此分配 drm object:

  • MIPI DPI 接口

DPI 接口也就是我们常说的 RGB 并行接口,Video 数据通过 RGB 并行总线传输,控制命令(如初始化、休眠、唤醒等)则通过 SPI/I2C 总线传输,比如早期的 S3C2440 SoC 平台。下图为一个典型的 MIPI DPI 接口屏的硬件连接框图:

该硬件连接在软件架构上与 DRM object 的对应关系如下图:

多余的细节不做介绍,这里只说明为何如此分配 drm object:

VKMS 学习

VKMS 是 “Virtual Kernel Mode Setting” 的缩写,它于2018年7月5日被合入到 linux-4.19 主线版本中,并存放在 drivers/gpu/drm/vkms 目录下。之所以称它为 Virtual KMS,是因为该驱动不需要真实的硬件,它完全是一个软件虚拟的“显示”设备,甚至连显示都算不上,因为当它运行时,你看不到任何显示内容。它唯一能提供的,就是一个由高精度 timer 模拟的 VSYNC 中断信号!该驱动存在的目的,主要是为了 DRM 框架自测试,以及方便那些无头显示器设备的调试应用。虽然我们看不到 VKMS 的显示效果,但是在驱动流程上,它实现了 modesetting 该有的基本操作。因其逻辑简单,代码量少,拿来做学习案例讲解再好不过。

随着内核版本的不断升级,添加到 VKMS 的功能也越来越多,截止到内核版本 kernel 5.7-rc2,该 VKMS 驱动已经集成了如下功能:

  • Atomic Modeset
  • VBlank
  • Dumb Buffer
  • Cursor & Primary Plane
  • Framebuffer CRC 校验
  • Plane Composition
  • GEM Prime Import

下面就跟着我一起来学习,如何从0到1实现一个 VKMS 驱动吧!

示例 1

这是一个最简单的 DRM 驱动代码:

#include <drm/drmP.h>

static struct drm_device drm;

static struct drm_driver vkms_driver = {
.name = “vkms”,
.desc = “Virtual Kernel Mode Setting”,
.date = “20180514”,
.major = 1,
.minor = 0,
};

static int __init vkms_init(void)
{
drm_dev_init(&drm, &vkms_driver, NULL);
drm_dev_register(&drm, 0);

return 0;
}

module_init(vkms_init);复制

DRM 框架还为我们做了下面这些事情:

  1. 创建设备节点:/dev/dri/card0
  2. 创建 sysfs 节点:/sys/class/drm/card0
  3. 创建 debugfs 节点:/sys/kernel/debug/dri/0

不过该驱动目前什么事情也做不了,你唯一能做的就是查看该驱动的名字:

$ cat /sys/kernel/debug/dri/0/name
vkms unique=vkms

复制

你甚至都无法对 /dev/dri/card0 进行 open 操作,因为该驱动还没有实现 fops 接口。

示例 2

接下来我们给 vkms 添加上 fops 操作接口。

#include <drm/drmP.h>

static struct drm_device drm;

static const struct file_operations vkms_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = drm_open,
.release = drm_release,
.unlocked_ioctl = drm_ioctl,
.poll = drm_poll,
.read = drm_read,
};

static struct drm_driver vkms_driver = {
.fops = &vkms_fops,

.name = “vkms”,
.desc = “Virtual Kernel Mode Setting”,
.date = “20180514”,
.major = 1,
.minor = 0,
};

static int __init vkms_init(void)
{
drm_dev_init(&drm, &vkms_driver, NULL);
drm_dev_register(&drm, 0);

return 0;
}

module_init(vkms_init);复制

有了 fops,我们就可以对 card0 进行 open,read,ioctl 操作了。让我们看看现在可以执行哪些 IOCTL:

但是到目前为止,凡是和 modesetting 相关的操作,还是操作不了。

示例 3

添加 drm mode objects:

#include <drm/drmP.h>
#include <drm/drm_encoder.h>

static struct drm_device drm;
static struct drm_plane primary;
static struct drm_crtc crtc;
static struct drm_encoder encoder;
static struct drm_connector connector;

static const struct drm_plane_funcs vkms_plane_funcs;
static const struct drm_crtc_funcs vkms_crtc_funcs;
static const struct drm_encoder_funcs vkms_encoder_funcs;
static const struct drm_connector_funcs vkms_connector_funcs;

static const u32 vkms_formats[] = {
DRM_FORMAT_XRGB8888,
};

static void vkms_modeset_init(void)
{
drm_mode_config_init(&drm);

drm_universal_plane_init(&drm, &primary, 0, &vkms_plane_funcs,
vkms_formats, ARRAY_SIZE(vkms_formats),
NULL, DRM_PLANE_TYPE_PRIMARY, NULL);

drm_crtc_init_with_planes(&drm, &crtc, &primary, NULL, &vkms_crtc_funcs, NULL);

drm_encoder_init(&drm, &encoder, &vkms_encoder_funcs, DRM_MODE_ENCODER_VIRTUAL, NULL);

drm_connector_init(&drm, &connector, &vkms_connector_funcs, DRM_MODE_CONNECTOR_VIRTUAL);
}

static const struct file_operations vkms_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = drm_open,
.release = drm_release,
.unlocked_ioctl = drm_ioctl,
.poll = drm_poll,
.read = drm_read,
};

static struct drm_driver vkms_driver = {
.driver_features = DRIVER_MODESET,
.fops = &vkms_fops,

.name = “vkms”,
.desc = “Virtual Kernel Mode Setting”,
.date = “20180514”,
.major = 1,
.minor = 0,
};

static int __init vkms_init(void)
{
drm_dev_init(&drm, &vkms_driver, NULL);

vkms_modeset_init();

drm_dev_register(&drm, 0);

return 0;
}

module_init(vkms_init);复制

重点:

  1. 给 driver_features 添加上 DRIVER_MODESET 标志位,告诉 DRM Core 当前驱动支持 modesetting 操作;
  2. drm_mode_config_init() 初始化一些全局的数据结构。注意,那些 Standard Properties 就是在这里创建的。
  3. drm_xxx_init() 则分别用于创建 plane、crtc、encoder、connector 这4个 drm_mode_object。

由于上面4个 objects 在创建时,它们的 callback funcs 没有赋初值,所以真正的 modeset 操作目前还无法正常执行,不过我们至少可以使用下面这些只读的 modeset IOCTL 了:

示例 4

添加 FB 和 GEM 支持:

#include <drm/drmP.h>
#include <drm/drm_encoder.h>
#include <drm/drm_fb_cma_helper.h>
#include <drm/drm_gem_cma_helper.h>

static struct drm_device drm;
static struct drm_plane primary;
static struct drm_crtc crtc;
static struct drm_encoder encoder;
static struct drm_connector connector;

static const struct drm_plane_funcs vkms_plane_funcs;
static const struct drm_crtc_funcs vkms_crtc_funcs;
static const struct drm_encoder_funcs vkms_encoder_funcs;
static const struct drm_connector_funcs vkms_connector_funcs;

/* add here */
static const struct drm_mode_config_funcs vkms_mode_funcs = {
.fb_create = drm_fb_cma_create,
};

static const u32 vkms_formats[] = {
DRM_FORMAT_XRGB8888,
};

static void vkms_modeset_init(void)
{
drm_mode_config_init(&drm);
drm.mode_config.max_width = 8192;
drm.mode_config.max_height = 8192;
/* add here */
drm.mode_config.funcs = &vkms_mode_funcs;

drm_universal_plane_init(&drm, &primary, 0, &vkms_plane_funcs,
vkms_formats, ARRAY_SIZE(vkms_formats),
NULL, DRM_PLANE_TYPE_PRIMARY, NULL);

drm_crtc_init_with_planes(&drm, &crtc, &primary, NULL, &vkms_crtc_funcs, NULL);

drm_encoder_init(&drm, &encoder, &vkms_encoder_funcs, DRM_MODE_ENCODER_VIRTUAL, NULL);

drm_connector_init(&drm, &connector, &vkms_connector_funcs, DRM_MODE_CONNECTOR_VIRTUAL);
}

static const struct file_operations vkms_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = drm_open,
.release = drm_release,
.unlocked_ioctl = drm_ioctl,
.poll = drm_poll,
.read = drm_read,
/* add here */
.mmap = drm_gem_cma_mmap,
};

static struct drm_driver vkms_driver = {
.driver_features = DRIVER_MODESET | DRIVER_GEM,
.fops = &vkms_fops,

/* add here */
.dumb_create = drm_gem_cma_dumb_create,
.gem_vm_ops = &drm_gem_cma_vm_ops,
.gem_free_object_unlocked = drm_gem_cma_free_object,

.name = “vkms”,
.desc = “Virtual Kernel Mode Setting”,
.date = “20180514”,
.major = 1,
.minor = 0,
};

static int __init vkms_init(void)
{
drm_dev_init(&drm, &vkms_driver, NULL);

vkms_modeset_init();

drm_dev_register(&drm, 0);

return 0;
}

module_init(vkms_init);复制

重点:

  1. 给 driver_features 添加上 DRIVER_GEM 标志位,告诉 DRM Core 该驱动支持 GEM 操作;
  2. dumb_create 回调接口用于创建 gem object,并分配物理 buffer。这里直接使用 CMA helper 函数来实现;
  3. fb_create 回调接口用于创建 framebuffer object,并绑定 gem objects。这里直接使用 CMA helper 函数实现。
  4. fops 中的 mmap 接口,用于将 dumb buffer 映射到 userspace,它依赖 drm driver 中的 gem_vm_ops 实现。这里也直接使用 CMA helper 函数来实现。

现在,我们可以使用如下 IOCTL 来进行一些标准的 GEM 和 FB 操作了!

示例 5

实现 callback funcs,添加 Legacy Modeset 支持:

#include <drm/drm_crtc_helper.h>
#include <drm/drm_plane_helper.h>
#include <drm/drm_fb_cma_helper.h>
#include <drm/drm_gem_cma_helper.h>

static struct drm_device drm;
static struct drm_plane primary;
static struct drm_crtc crtc;
static struct drm_encoder encoder;
static struct drm_connector connector;

static void vkms_crtc_dpms(struct drm_crtc *crtc, int mode)
{
}

static int vkms_crtc_mode_set(struct drm_crtc crtc,
struct drm_display_mode mode,
struct drm_display_mode adjusted_mode,
int x, int y, struct drm_framebuffer old_fb)
{
return 0;
}

static void vkms_crtc_prepare(struct drm_crtc *crtc)
{
}

static void vkms_crtc_commit(struct drm_crtc *crtc)
{
}

static int vkms_crtc_page_flip(struct drm_crtc crtc,
struct drm_framebuffer fb,
struct drm_pending_vblank_event event,
uint32_t page_flip_flags,
struct drm_modeset_acquire_ctx ctx)
{
unsigned long flags;

crtc->primary->fb = fb;
if (event) {
spin_lock_irqsave(&crtc->dev->event_lock, flags);
drm_crtc_send_vblank_event(crtc, event);
spin_unlock_irqrestore(&crtc->dev->event_lock, flags);
}
return 0;
}

static const struct drm_crtc_helper_funcs vkms_crtc_helper_funcs = {
.dpms = vkms_crtc_dpms,
.mode_set = vkms_crtc_mode_set,
.prepare = vkms_crtc_prepare,
.commit = vkms_crtc_commit,
};

static const struct drm_crtc_funcs vkms_crtc_funcs = {
.set_config = drm_crtc_helper_set_config,
.page_flip = vkms_crtc_page_flip,
.destroy = drm_crtc_cleanup,
};

static const struct drm_plane_funcs vkms_plane_funcs = {
.update_plane = drm_primary_helper_update,
.disable_plane = drm_primary_helper_disable,
.destroy = drm_plane_cleanup,
};

static int vkms_connector_get_modes(struct drm_connector *connector)
{
int count;

count = drm_add_modes_noedid(connector, 8192, 8192);
drm_set_preferred_mode(connector, 1024, 768);

return count;
}

static struct drm_encoder vkms_connector_best_encoder(struct drm_connector connector)
{
return &encoder;
}

static const struct drm_connector_helper_funcs vkms_conn_helper_funcs = {
.get_modes = vkms_connector_get_modes,
.best_encoder = vkms_connector_best_encoder,
};

static const struct drm_connector_funcs vkms_connector_funcs = {
.dpms = drm_helper_connector_dpms,
.fill_modes = drm_helper_probe_single_connector_modes,
.destroy = drm_connector_cleanup,
};

static const struct drm_encoder_funcs vkms_encoder_funcs = {
.destroy = drm_encoder_cleanup,
};

static const struct drm_mode_config_funcs vkms_mode_funcs = {
.fb_create = drm_fb_cma_create,
};

static const u32 vkms_formats[] = {
DRM_FORMAT_XRGB8888,
};

static void vkms_modeset_init(void)
{
drm_mode_config_init(&drm);
drm.mode_config.max_width = 8192;
drm.mode_config.max_height = 8192;
drm.mode_config.funcs = &vkms_mode_funcs;

drm_universal_plane_init(&drm, &primary, 0, &vkms_plane_funcs,
vkms_formats, ARRAY_SIZE(vkms_formats),
NULL, DRM_PLANE_TYPE_PRIMARY, NULL);

drm_crtc_init_with_planes(&drm, &crtc, &primary, NULL, &vkms_crtc_funcs, NULL);
drm_crtc_helper_add(&crtc, &vkms_crtc_helper_funcs);

drm_encoder_init(&drm, &encoder, &vkms_encoder_funcs, DRM_MODE_ENCODER_VIRTUAL, NULL);

drm_connector_init(&drm, &connector, &vkms_connector_funcs, DRM_MODE_CONNECTOR_VIRTUAL);
drm_connector_helper_add(&connector, &vkms_conn_helper_funcs);
drm_mode_connector_attach_encoder(&connector, &encoder);
}

static const struct file_operations vkms_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = drm_open,
.release = drm_release,
.unlocked_ioctl = drm_ioctl,
.poll = drm_poll,
.read = drm_read,
.mmap = drm_gem_cma_mmap,
};

static struct drm_driver vkms_driver = {
.driver_features = DRIVER_MODESET | DRIVER_GEM,
.fops = &vkms_fops,

.dumb_create = drm_gem_cma_dumb_create,
.gem_vm_ops = &drm_gem_cma_vm_ops,
.gem_free_object_unlocked = drm_gem_cma_free_object,

.name = “vkms”,
.desc = “Virtual Kernel Mode Setting”,
.date = “20180514”,
.major = 1,
.minor = 0,
};

static int __init vkms_init(void)
{
drm_dev_init(&drm, &vkms_driver, NULL);

vkms_modeset_init();

drm_dev_register(&drm, 0);

return 0;
}

module_init(vkms_init);复制

重点:

  1. xxx_funcs 必须有,xxx_helper_funcs 可以没有。
  2. drm_xxx_init() 必须有,drm_xxx_helper_add() 可以没有。
  3. 只有当 xxx_funcs 采用 DRM 标准的 helper 函数实现时,才有可能 需要定义 xxx_helper_funcs 接口。
  4. drmModeSetCrtc() ===> crtc_funcs.set_config();drmModePageFlip() ===> crtc_funcs.page_flip();drmModeSetPlane() ===> plane_funcs.update_plane();drmModeGetConnector() ===> connector_funcs.fill_modes()
  5. xxx_funcs.destroy() 接口必须实现。

提示:本示例中的 funcs 和 helper funcs 接口无法再精简,否则运行时将出现 kernel crash!

helper 函数的作用:drm_xxx_funcs 是 drm ioctl 操作的最终入口,但是对于大多数 SoC 厂商来说,它们的 drm_xxx_funcs 操作流程基本相同,只是在寄存器配置上存在差异,因此开发者们将那些 common 的操作流程做成了 helper 函数,而将那些厂商差异化的代码放到了 drm_xxx_helper_funcs 中去,由 SoC 厂商自己实现。

有了各种 funcs 和 helper funcs,我们现在终于可以执行真正的 modeset 操作了。当前支持的 modeset IOCTL:

示例 6

将上面的 Legacy code 转换为 Atomic 版本:

#include <drm/drm_atomic_helper.h>
#include <drm/drm_crtc_helper.h>
#include <drm/drm_fb_cma_helper.h>
#include <drm/drm_gem_cma_helper.h>
#include <linux/hrtimer.h>

static struct drm_device drm;
static struct drm_plane primary;
static struct drm_crtc crtc;
static struct drm_encoder encoder;
static struct drm_connector connector;
static struct hrtimer vblank_hrtimer;

static enum hrtimer_restart vkms_vblank_simulate(struct hrtimer *timer)
{
drm_crtc_handle_vblank(&crtc);

hrtimer_forward_now(&vblank_hrtimer, 16666667);

return HRTIMER_RESTART;
}

static void vkms_crtc_atomic_enable(struct drm_crtc crtc,
struct drm_crtc_state old_state)
{
hrtimer_init(&vblank_hrtimer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
vblank_hrtimer.function = &vkms_vblank_simulate;
hrtimer_start(&vblank_hrtimer, 16666667, HRTIMER_MODE_REL);
}

static void vkms_crtc_atomic_disable(struct drm_crtc crtc,
struct drm_crtc_state old_state)
{
hrtimer_cancel(&vblank_hrtimer);
}

static void vkms_crtc_atomic_flush(struct drm_crtc crtc,
struct drm_crtc_state old_crtc_state)
{
unsigned long flags;

if (crtc->state->event) {
spin_lock_irqsave(&crtc->dev->event_lock, flags);
drm_crtc_send_vblank_event(crtc, crtc->state->event);
spin_unlock_irqrestore(&crtc->dev->event_lock, flags);

crtc->state->event = NULL;
}
}

static const struct drm_crtc_helper_funcs vkms_crtc_helper_funcs = {
.atomic_enable = vkms_crtc_atomic_enable,
.atomic_disable = vkms_crtc_atomic_disable,
.atomic_flush = vkms_crtc_atomic_flush,
};

static const struct drm_crtc_funcs vkms_crtc_funcs = {
.set_config = drm_atomic_helper_set_config,
.page_flip = drm_atomic_helper_page_flip,
.destroy = drm_crtc_cleanup,
.reset = drm_atomic_helper_crtc_reset,
.atomic_duplicate_state = drm_atomic_helper_crtc_duplicate_state,
.atomic_destroy_state = drm_atomic_helper_crtc_destroy_state,
};

static void vkms_plane_atomic_update(struct drm_plane plane,
struct drm_plane_state old_state)
{
}

static const struct drm_plane_helper_funcs vkms_plane_helper_funcs = {
.atomic_update = vkms_plane_atomic_update,
};

static const struct drm_plane_funcs vkms_plane_funcs = {
.update_plane = drm_atomic_helper_update_plane,
.disable_plane = drm_atomic_helper_disable_plane,
.destroy = drm_plane_cleanup,
.reset = drm_atomic_helper_plane_reset,
.atomic_duplicate_state = drm_atomic_helper_plane_duplicate_state,
.atomic_destroy_state = drm_atomic_helper_plane_destroy_state,
};

static int vkms_conn_get_modes(struct drm_connector *connector)
{
int count;

count = drm_add_modes_noedid(connector, 8192, 8192);
drm_set_preferred_mode(connector, 1024, 768);

return count;
}

static const struct drm_connector_helper_funcs vkms_conn_helper_funcs = {
.get_modes = vkms_conn_get_modes,
};

static const struct drm_connector_funcs vkms_connector_funcs = {
.fill_modes = drm_helper_probe_single_connector_modes,
.destroy = drm_connector_cleanup,
.reset = drm_atomic_helper_connector_reset,
.atomic_duplicate_state = drm_atomic_helper_connector_duplicate_state,
.atomic_destroy_state = drm_atomic_helper_connector_destroy_state,
};

static const struct drm_encoder_funcs vkms_encoder_funcs = {
.destroy = drm_encoder_cleanup,
};

static const struct drm_mode_config_funcs vkms_mode_funcs = {
.fb_create = drm_fb_cma_create,
.atomic_check = drm_atomic_helper_check,
.atomic_commit = drm_atomic_helper_commit,
};

static const u32 vkms_formats[] = {
DRM_FORMAT_XRGB8888,
};

static void vkms_modeset_init(void)
{
drm_mode_config_init(&drm);
drm.mode_config.max_width = 8192;
drm.mode_config.max_height = 8192;
drm.mode_config.funcs = &vkms_mode_funcs;

drm_universal_plane_init(&drm, &primary, 0, &vkms_plane_funcs,
vkms_formats, ARRAY_SIZE(vkms_formats),
NULL, DRM_PLANE_TYPE_PRIMARY, NULL);
drm_plane_helper_add(&primary, &vkms_plane_helper_funcs);

drm_crtc_init_with_planes(&drm, &crtc, &primary, NULL, &vkms_crtc_funcs, NULL);
drm_crtc_helper_add(&crtc, &vkms_crtc_helper_funcs);

drm_encoder_init(&drm, &encoder, &vkms_encoder_funcs, DRM_MODE_ENCODER_VIRTUAL, NULL);

drm_connector_init(&drm, &connector, &vkms_connector_funcs, DRM_MODE_CONNECTOR_VIRTUAL);
drm_connector_helper_add(&connector, &vkms_conn_helper_funcs);
drm_mode_connector_attach_encoder(&connector, &encoder);

drm_mode_config_reset(&drm);
}

static const struct file_operations vkms_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = drm_open,
.release = drm_release,
.unlocked_ioctl = drm_ioctl,
.poll = drm_poll,
.read = drm_read,
.mmap = drm_gem_cma_mmap,
};

static struct drm_driver vkms_driver = {
.driver_features = DRIVER_MODESET | DRIVER_GEM | DRIVER_ATOMIC,
.fops = &vkms_fops,

.dumb_create = drm_gem_cma_dumb_create,
.gem_vm_ops = &drm_gem_cma_vm_ops,
.gem_free_object_unlocked = drm_gem_cma_free_object,

.name = “vkms”,
.desc = “Virtual Kernel Mode Setting”,
.date = “20180514”,
.major = 1,
.minor = 0,
};

static int __init vkms_init(void)
{
drm_dev_init(&drm, &vkms_driver, NULL);

vkms_modeset_init();

drm_vblank_init(&drm, 1);

drm.irq_enabled = true;

drm_dev_register(&drm, 0);

return 0;
}

module_init(vkms_init);复制

重点:

  1. 给 driver_features 添加上 DRIVER_ATOMIC 标志位,告诉 DRM Core 该驱动支持 Atomic 操作。
  2. drm_mode_config_funcs.atomic_commit() 接口是 atomic 操作的主要入口函数,必须实现。这里直接使用 drm_atomic_helper_commit() 函数实现。
  3. Atomic 操作依赖 VSYNC 中断(即 VBLANK 事件),因此需要使用 hrtimer 来提供软件中断信号。在驱动初始化时调用 drm_vblank_init(),在 VSYNC 中断处理函数中调用 drm_handle_vblank()。
  4. 在 plane/crtc/encoder/connector objects 初始化完成之后,一定要调用 drm_mode_config_reset() 来动态创建各个 pipeline 的软件状态(即 drm_xxx_state)。
  5. 与 Legacy 相比,Atomic 的 xxx_funcs 必须 实现如下接口:reset(),atomic_duplicate_state(),atomic_destroy_state(),它们主要用于维护 drm_xxx_state 数据结构,不能省略!
  6. drm_plane_helper_funcs.atomic_update() 必须实现!

终于,我们可以使用 drmModeAtomicCommit() 了。

总结

要实现一个 DRM KMS 驱动,通常需要实现如下代码:

  1. fops、drm_driver
  2. dumb_create、fb_create、atomic_commit
  3. drm_xxx_funcs、drm_xxx_helper_funcs
  4. drm_xxx_init()、drm_xxx_helper_add()
  5. drm_dev_init()、drm_dev_register()

但这都只是表象,核心仍然是上面介绍的7个 objects,一切都围绕着这几个 objects 展开:

  1. 为了创建 crtc/plane/encoder/connector objects,需要调用 drm_xxx_init()。
  2. 为了创建 framebuffer object,需要实现 fb_create() callback。
  3. 为了创建 gem object,需要实现 dumb_create() callback。
  4. 为了创建 property objects,需要调用 drm_mode_config_init()。
  5. 为了让这些 objects 动起来,需要实现各种 funcs 和 helper funcs。
  6. 为了支持 atomic 操作,需要实现 atomic_commit() callback。

希望我的文章,能为那些还在 DRM 学习路上的小伙伴们提供帮助。下一篇,我将介绍 DRM GEM 相关的知识,敬请期待!

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