Linux DRM那些事-内核代码

掀开DRM基本概念的面纱后，我们把“罪恶”的小手伸向DRM内核代码。

注：本文和后续DRM驱动系列基于Linux4.4内核、Rockchip RK3399进行介绍。

Linux DRM内核代码路径：drivers/gpu/drm。
使用ls命令查看该目录，显示如下：

root@ubuntu:/home/run/code/rockchip-bsp/kernel/drivers/gpu/drm# ls
amd               drm_atomic.c         drm_crtc_internal.h    drm_fb_cma_helper.c   drm_internal.h  drm_modes.c         drm_rect.c          exynos    mga      rcar-du   ttm
armada            drm_atomic_helper.c  drm_debugfs.c          drm_fb_helper.c       drm_ioc32.c     drm_modeset_lock.c  drm_scatter.c       fsl-dcu   mgag200  rockchip  udl
ast               drm_auth.c           drm_dma.c              drm_flip_work.c       drm_ioctl.c     drm_of.c            drm_scdc_helper.c   gma500    msm      savage    vc4
ati_pcigart.c     drm_bridge.c         drm_dp_helper.c        drm_fops.c            drm_irq.c       drm_panel.c         drm_sync_helper.c   i2c       nouveau  shmobile  vgem
atmel-hlcdc       drm_bufs.c           drm_dp_mst_topology.c  drm_gem.c             drm_legacy.h    drm_pci.c           drm_sysfs.c         i810      omapdrm  sis       via
bochs             drm_cache.c          drm_drv.c              drm_gem_cma_helper.c  drm_lock.c      drm_plane_helper.c  drm_trace.h         i915      panel    sti       virtio
bridge            drm_context.c        drm_edid.c             drm_global.c          drm_memory.c    drm_platform.c      drm_trace_points.c  imx       qxl      tdfx      vmwgfx
cirrus            drm_crtc.c           drm_edid_load.c        drm_hashtab.c         drm_mipi_dsi.c  drm_prime.c         drm_vma_manager.c   Kconfig   r128     tegra
drm_agpsupport.c  drm_crtc_helper.c    drm_encoder_slave.c    drm_info.c            drm_mm.c        drm_probe_helper.c  drm_vm.c            Makefile  radeon   tilcdc

在Linux 内核中，通过Makefile、Kconfig和SOC厂商对应的*defconfig文件配合完成DRM代码编译。在DRM驱动程序中，主要涉及到的文件有：

1. drivers/gpu/Makefile

   在Makefile中可以看到：obj-y += drm/,说明直接编译drm目录。

   A.小知识点：

   obj-y、obj-m 是Makefile变量。在Makefile中为这些变量赋值后，Kbuild会自动把对象编译到内核或者编译成模块。

   obj-y：表示编译进内核；obj-m：表示编译成模块。

   后续会专门介绍Linux内核Kbuild系统。

2. drivers/gpu/drm/Makefile、Kconfig

   在Makefile中区分了DRM core和SOC DRM driver的编译。

   1）DRM core对应的部分文件

   drm-y       :=  drm_auth.o drm_bufs.o drm_cache.o \
                   drm_context.o drm_dma.o \
                   drm_fops.o drm_gem.o drm_ioctl.o drm_irq.o \
                   drm_lock.o drm_memory.o drm_drv.o drm_vm.o \
                   drm_scatter.o drm_pci.o \
                   drm_platform.o drm_sysfs.o drm_hashtab.o drm_mm.o \
                   drm_crtc.o drm_modes.o drm_edid.o \
                   drm_info.o drm_debugfs.o drm_encoder_slave.o \
                   drm_trace_points.o drm_global.o drm_prime.o \
                   drm_rect.o drm_vma_manager.o drm_flip_work.o \
                   drm_modeset_lock.o drm_atomic.o drm_bridge.o \
                   drm_sync_helper.o drm_scdc_helper.o
   

   2）SOC DRM driver对应的部分文件

   obj-$(CONFIG_DRM_TTM)   += ttm/
   obj-$(CONFIG_DRM_R128)  += r128/
   obj-$(CONFIG_HSA_AMD) += amd/amdkfd/
   obj-$(CONFIG_DRM_RADEON)+= radeon/
   obj-$(CONFIG_DRM_AMDGPU)+= amd/amdgpu/
   obj-$(CONFIG_DRM_MGA)   += mga/
   obj-$(CONFIG_DRM_I810)  += i810/
   obj-$(CONFIG_DRM_I915)  += i915/
   obj-$(CONFIG_DRM_MGAG200) += mgag200/
   obj-$(CONFIG_DRM_VC4)  += vc4/
   obj-$(CONFIG_DRM_CIRRUS_QEMU) += cirrus/
   obj-$(CONFIG_DRM_SIS)   += sis/
   obj-$(CONFIG_DRM_SAVAGE)+= savage/
   obj-$(CONFIG_DRM_VMWGFX)+= vmwgfx/
   obj-$(CONFIG_DRM_VIA)   +=via/
   obj-$(CONFIG_DRM_VGEM)  += vgem/
   obj-$(CONFIG_DRM_NOUVEAU) +=nouveau/
   obj-$(CONFIG_DRM_EXYNOS) +=exynos/
   obj-$(CONFIG_DRM_ROCKCHIP) +=rockchip/
   obj-$(CONFIG_DRM_GMA500) += gma500/
   obj-$(CONFIG_DRM_UDL) += udl/
   obj-$(CONFIG_DRM_AST) += ast/
   obj-$(CONFIG_DRM_ARMADA) += armada/
   obj-$(CONFIG_DRM_ATMEL_HLCDC)   += atmel-hlcdc/
   obj-$(CONFIG_DRM_RCAR_DU) += rcar-du/
   obj-$(CONFIG_DRM_SHMOBILE) +=shmobile/
   obj-$(CONFIG_DRM_OMAP)  += omapdrm/
   obj-$(CONFIG_DRM_QXL) += qxl/
   obj-$(CONFIG_DRM_BOCHS) += bochs/
   obj-$(CONFIG_DRM_VIRTIO_GPU) += virtio/
   obj-$(CONFIG_DRM_MSM) += msm/
   obj-$(CONFIG_DRM_TEGRA) += tegra/
   obj-$(CONFIG_DRM_STI) += sti/
   obj-$(CONFIG_DRM_IMX) += imx/
   

   在每个文件夹中的Kconfig文件中可以看到对应文件夹实现的功能。以RK3399为例，在drivers/gpu/drm/rockchip/Kconfig中：

   config DRM_ROCKCHIP
           tristate "DRM Support for Rockchip"
           depends on DRM
           depends on RESET_CONTROLLER
           select DRM_KMS_HELPER
           select DRM_KMS_FB_HELPER
           select DRM_PANEL
           select FB_CFB_FILLRECT
           select FB_CFB_COPYAREA
           select FB_CFB_IMAGEBLIT
           select VIDEOMODE_HELPERS
           help
             Choose this option if you have a Rockchip soc chipset.
             This driver provides kernel mode setting and buffer
             management to userspace. This driver does not provide
             2D or 3D acceleration; acceleration is performed by other
             IP found on the SoC.
   

   对drivers/gpu/drm/中非SOC DRM driver做个简单说明，见下表。

   文件夹	简介
   bridge	接口转换驱动
   i2c	I2C接口的encoder或transmitter芯片驱动
   ttm	GEM和TTM是DRM的两套内存管理子系统
   vgem	非硬件支持的GEM服务

3. drivers/gpu/drm/rockchip/Makefile、Kconfig

   在Makefile文件中，区分了RK3399 DRM驱动和RK3399 各种接口（hdmi、lvds、dp、mipi等）驱动，例：

   rockchipdrm-y := rockchip_drm_drv.o rockchip_drm_fb.o \
                   rockchip_drm_gem.o rockchip_drm_vop.o
   rockchipdrm-$(CONFIG_DRM_FBDEV_EMULATION) += rockchip_drm_fbdev.o
   
   obj-$(CONFIG_ROCKCHIP_DW_HDMI) += dw_hdmi-rockchip.o
   obj-$(CONFIG_ROCKCHIP_CDN_DP) += cdn-dp.o
   cdn-dp-objs := cdn-dp-core.o cdn-dp-reg.o cdn-dp-link-training.o
   obj-$(CONFIG_ROCKCHIP_DW_MIPI_DSI) += dw-mipi-dsi.o
   obj-$(CONFIG_ROCKCHIP_ANALOGIX_DP) += analogix_dp-rockchip.o
   obj-$(CONFIG_ROCKCHIP_INNO_HDMI) += inno_hdmi.o
   obj-$(CONFIG_ROCKCHIP_LVDS) += rockchip_lvds.o
   obj-$(CONFIG_ROCKCHIP_RGB) += rockchip_rgb.o
   
   obj-$(CONFIG_ROCKCHIP_DRM_BACKLIGHT) += rockchip_drm_backlight.o
   obj-$(CONFIG_DRM_ROCKCHIP) += rockchip_vop_reg.o rockchipdrm.o
   obj-$(CONFIG_ROCKCHIP_DRM_TVE) += rockchip_drm_tve.o
   
   obj-$(CONFIG_ROCKCHIP_RK3066_HDMI) += rk3066_hdmi.o
   obj-$(CONFIG_DRM_ROCKCHIP_RK618) += rk618/
   

4. arch/arm64/configs/rockchip_linux_defconfig

   rockchip_linux_defconfig文件在内核开始编译时会生成.config文件，在该文件中定义的宏，配合2和3进行编译。例：

   CONFIG_DRM=y
   CONFIG_DRM_LOAD_EDID_FIRMWARE=y
   CONFIG_DRM_DMA_SYNC=y
   CONFIG_DRM_ROCKCHIP=y
   CONFIG_ROCKCHIP_DW_HDMI=y
   

注：使用其它SOC厂商的DRM驱动时，3和4选择对应SOC厂商目录下的Makefile、Kconfig和defcofig。

B.小知识点：

在defconfig文件中，配置宏的值只有y和m。如果不定义配置宏，使用# CONFIG_* is not set。

前文中提到：Linux DRM包括: DRM core和DRM Driver。DRM core提供基础框架，为不同SOC DRM driver提供注册接口，同时也给用户态提供一个硬件无关的ioctl调用。DRM driver实现硬件相关部分，负责硬件相关的ioctl调用。下篇文章开始介绍RK3399 DRM driver。

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