Linux下FrameBuffer直接写屏

"Linux下FrameBuffer直接写屏"

因为Linux是工作在保护模式下，所以用户态进程是无法象DOS那样使用显卡BIOS里
提供的中断调用来实现直接写屏，故Linux抽象出FrameBuffer这个设备来供用户态
进程实现直接写屏。

在继续下面的之前，先说明几个背景知识：
1、FrameBuffer主要是根据VESA标准的实现的，所以只能实现最简单的功能。
2、由于涉及内核的问题，FrameBuffer是不允许在系统起来后修改显示模式等一系
列操作。（好象很多人都想要这样干，这是不被允许的，当然如果你自己与驱动
的话，是可以实现的）
3、对FrameBuffer的操作，会直接影响到本机的所有控制台的输出，包括XWIN的图
形界面。

好，现在可以让我们开始实现直接写屏：
1、打开一个FrameBuffer设备
2、通过mmap调用把显卡的物理内存空间映射到用户空间
3、直接写内存。

好象很简单哦~

fbtools.h

#ifndef _FBTOOLS_H_
#define _FBTOOLS_H_

#include

//a framebuffer device structure;
typedef struct fbdev{
int fb;
unsigned long fb_mem_offset;
unsigned long fb_mem;
struct fb_fix_screeninfo fb_fix;
struct fb_var_screeninfo fb_var;
char dev[20];
} FBDEV, *PFBDEV;

//open & init a frame buffer
//to use this function,
//you must set FBDEV.dev=\"/dev/fb0\"
//or \"/dev/fbX\"
//it\'s your frame buffer.
int fb_open(PFBDEV pFbdev);」

//close a frame buffer
int fb_close(PFBDEV pFbdev);

//get display depth
int get_display_depth(PFBDEV pFbdev);


//full screen clear
void fb_memset(void *addr, int c, size_t len);

#endif

fbtools.c

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

#include \"fbtools.h\"

#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define MAX(x,y) ((x)>(y)?(x):(y))
#define MIN(x,y) ((x)<(y)?(x):(y))

//open & init a frame buffer
int fb_open(PFBDEV pFbdev)
{
pFbdev->fb = open(pFbdev->dev,O_RDWR);
if(pFbdev->fb < 0)
{
printf(\"Error opening %s: %m. Check kernel config\\n\",pFbdev->dev);
return FALSE;
}

if (-1 ==ioctl(pFbdev->fb,FBIOGET_VSCREENINFO,&(pFbdev->fb_var)))
{
printf(\"ioctl FBIOGET_VSCREENINFO\\n\");
return FALSE;
}

if (-1 ==ioctl(pFbdev->fb,FBIOGET_FSCREENINFO,&(pFbdev->fb_fix)))
{
printf(\"ioctl FBIOGET_FSCREENINFO\\n\");
return FALSE;
}

//map physics address to virtual address
pFbdev->fb_mem_offset = (unsignedlong)(pFbdev->fb_fix.smem_start) &(~PAGE_MASK);

pFbdev->fb_mem = (unsigned long int)mmap(NULL,pFbdev->fb_fix.smem_len +
pFbdev->fb_mem_offset,
PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, pFbdev->fb,0);

if (-1L == (long) pFbdev->fb_mem)
{
printf(\"mmap error! mem:%d offset:%d\\n\",pFbdev->fb_mem,
pFbdev->fb_mem_offset);
return FALSE;
}

return TRUE;
}

//close frame buffer
int fb_close(PFBDEV pFbdev)
{
close(pFbdev->fb);
pFbdev->fb=-1;
}

//get display depth
int get_display_depth(PFBDEV pFbdev);
{
if(pFbdev->fb<=0)
{
printf(\"fb device not open, open it first\\n\");
return FALSE;
}
return pFbdev->fb_var.bits_per_pixel;
}

//full screen clear
void fb_memset (void *addr, int c, size_t len)
{
memset(addr, c, len);
}

//use by test
#define DEBUG
#ifdef DEBUG
main()
{
FBDEV fbdev;
memset(&fbdev, 0, sizeof(FBDEV));
strcpy(fbdev.dev, \"/dev/fb0\");
if(fb_open(&fbdev)==FALSE)
{
printf(\"open frame buffer error\\n\");
return;
}

fb_memset(fbdev.fb_mem + fbdev.fb_mem_offset, 0,fbdev.fb_fix.smem_len);

fb_close(&fbdev);
}

 

发帖时间 : 2006-07-16 23:36:41                
"FrameBuffer"

FrameBuffer 是出现在 2.2.xx内核当中的一种驱动程序接口。这种接口将显示设备抽象为帧缓冲区。用户可以将它看成是显示内存的一个映像，将其映射到进程地址空间之后，就可以直接进行读写操作，而写操作可以立即反应在屏幕上。该驱动程序的设备文件一般是/dev/fb0、/dev/fb1 等等。比如，假设现在的显示模式是 1024x768-8位色，则可以通过如下的命令清空屏幕：

$ dd if=/dev/zero of=/dev/fb0 bs=1024 count=768

在应用程序中，一般通过将 FrameBuffer 设备映射到进程地址空间的方式使用，比如下面的程序就打开 /dev/fb0设备，并通过 mmap 系统调用进行地址映射，随后用 memset 将屏幕清空（这里假设显示模式是 1024x768-8位色模式，线性内存模式）：

int fb;
unsigned char* fb_mem;

fb = open (“/dev/fb0”, O_RDWR);
fb_mem = mmap (NULL, 1024*768,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fb,0);

memset (fb_mem, 0, 1024*768);

FrameBuffer 设备还提供了若干 ioctl命令，通过这些命令，可以获得显示设备的一些固定信息（比如显示内存大小）、与显示模式相关的可变信息（比如分辨率、象素结构、每扫描线的字节宽度），以及伪彩色模式下的调色板信息等等。

通过 FrameBuffer设备，还可以获得当前内核所支持的加速显示卡的类型（通过固定信息得到），这种类型通常是和特定显示芯片相关的。比如目前最新的内核（2.4.9）中，就包含有对S3、Matrox、nVidia、3Dfx 等等流行显示芯片的加速支持。在获得了加速芯片类型之后，应用程序就可以将 PCI设备的内存I/O（memio）映射到进程的地址空间。这些 memio一般是用来控制显示卡的寄存器，通过对这些寄存器的操作，应用程序就可以控制特定显卡的加速功能。

PCI设备可以将自己的控制寄存器映射到物理内存空间，而后，对这些控制寄存器的访问，给变成了对物理内存的访问。因此，这些寄存器又被称为“memio”。一旦被映射到物理内存，Linux的普通进程就可以通过 mmap 将这些内存 I/O 映射到进程地址空间，这样就可以直接访问这些寄存器了。

当然，因为不同的显示芯片具有不同的加速能力，对memio的使用和定义也各自不同，这时，就需要针对加速芯片的不同类型来编写实现不同的加速功能。比如大多数芯片都提供了对矩形填充的硬件加速支持，但不同的芯片实现方式不同，这时，就需要针对不同的芯片类型编写不同的用来完成填充矩形的函数。

说到这里，读者可能已经意识到 FrameBuffer只是一个提供显示内存和显示芯片寄存器从物理内存映射到进程地址空间中的设备。所以，对于应用程序而言，如果希望在 FrameBuffer之上进行图形编程，还需要完成其他许多工作。举个例子来讲，FrameBuffer就像一张画布，使用什么样子的画笔，如何画画，还需要你自己动手完成。



 

发帖时间 : 2006-07-16 23:45:44                
"Re:Linux下FrameBuffer直接写屏"

对FrameBuffer的研究
大家都知道Unix/Linux系统是由命令驱动的。那么最基本的系统是命令行的（就是想DOS一样的界面）。X－Window－System是Unix/Linux上的图形系统，它是通过X－Server来控制硬件的。但有一些Linux的发行版在引导的时候就会在屏幕上出现图形，这时的图形是不可能由X来完成的，那是什么机制呢？答案是FrameBuffer。
FrameBuffer不是一个图形系统，更不是窗口系统。它比X要低级，简单来说FrameBuffer就是一种机制的实现。这种机制是把屏幕上的每个点映射成一段线性内存空间，程序可以简单的改变这段内存的值来改变屏幕上某一点的颜色。X的高度可移植性就是来自于这种机制，不管是在那种图形环境下，只要有这种机制的实现就可以运行X。所以在几乎所有的平台上都有相应的X版本的移植。
好了，闲话少说，下面我们来看看可以利用FrameBuffer来干点什么。首先看看你是否有了相应的驱动：找一下在/dev/下是否有fb*这个设备文件，这是个字符类的特殊文件。

ls -l /dev/fb0 (Enter)
crw-rw---- 1 root video 29, 0 Jan 27 15:32 /dev/fb0

如果没有这个文件也可以找找其他的比如：/dev/fb1,/dev/fb2...如果找不到这些文件，那就得重新编译内核了。下面假设存在这个文件/dev/fb0，这就是FrameBuffer的设备文件。
有了这个我们可以play withFrameBuffer了。（一下的操作不一定要在X下，可以在启动了FrameBuffer的虚拟控制台下）

cat /dev/fb0 > sreensnap

ls -l sreensnap
-rw-r--r-- 1 wsw wsw 6291456 Jan 27 21:30 sreensnap

我们得到了一个恰好6M的文件，再做下面的操作：

clear
cat sreensnap > /dev/fb0
是不是奇怪的事情发生了？好像是中了病毒一般？屏幕又恢复了以前的状态？不用着急，

clear

这样屏幕就正常了。

通过以上的操作，我想你也猜到了。文件/dev/fb0就是控制屏幕上的每一点的颜色的文件。我们可以写程序来改变这个文件的内容，就可以方便的在屏幕上画图了:-)

我下面就来写一个小程序，探测一下屏幕的属性。


#include
#include
#include
#include

int main () {
int fp=0;
struct fb_var_screeninfo vinfo;
struct fb_fix_screeninfo finfo;
fp = open ("/dev/fb0",O_RDWR);

if (fp < 0){
printf("Error : Can not open framebuffer device\n");
exit(1);
}

if (ioctl(fp,FBIOGET_FSCREENINFO,&finfo)){
printf("Error reading fixed information\n");
exit(2);
}

if (ioctl(fp,FBIOGET_VSCREENINFO,&vinfo)){
printf("Error reading variable information\n");
exit(3);
}

printf("The mem is :%d\n",finfo.smem_len);
printf("The line_length is :%d\n",finfo.line_length);
printf("The xres is :%d\n",vinfo.xres);
printf("The yres is :%d\n",vinfo.yres);
printf("bits_per_pixel is :%d\n",vinfo.bits_per_pixel);
close (fp);
}

struct fb_var_screeninfo 和 struct fb_fix_screeninfo两个数据结

http://blog.sina.com.cn/s/blog_60f8c3bb0100x6qb.html