framebuffer显示原理、图像RGB数据处理

Framebuffer是把内存中视频数据输出的设备驱动程序，Linux的framebuffer是独立的硬件抽象层，它可以把显示设备抽象为帧缓冲区，并把自己当作显示内存的一个映像，开发者可以通过这个映像映射到进程地址空间，直接进行读写操作。简单的说它把硬件抽象化后，可使上层不再关心硬件是如何操作，只是完成图像的显示功能，该驱动的设备文件一般是/dev/fb0、/dev/fb1，framebuffer最多支持32个设备。下图说明了Framebuffer在Linux系统的位置，它高于一般的驱动程序，在中间屏蔽下层驱动功能。

但是对程序员和Linux系统来是，framebuffer设备与其它的文件没有区别，可以通过配置对framebuffer设备文件完成对硬件的参数设置，framebuffer映射可以通过read（）和write（）进行数据的读取，或者通过mmap()函数将内部数据映射到应用程序空间，通过ioctl()进行其它操作或者设置其参数，用mmap()函数把内存中的图像数据直接映射到framebuffer并显示出来耗时短、效率高。内存中图像数据出来完后就可通过mmap（）进行映射。

Framebuffer在Linux系统中的位置

图像显示过程

屏幕显示调用的是framebuffer，首先建立一个fb_dev结构体，里边有设备指针、内存空间指针、横竖像素数、颜色位数等信息：

struct fb_dev { int fb; void *fb_mem; int fb_width, fb_height, fb_line_len, fb_size; int fb_bpp; } fbdev;

 

初始化framebuffer设备，并进行内存地址映射，可以直接把处理后的数据映射到framebuffer的缓存中进行显示：

int fb;  if ((fb = open("/dev/fb0", O_RDWR)) < 0) {  perror(__func__);  return (-1); } fb_stat(fb); fbdev.fb_mem = mmap (NULL, fbdev.fb_size, PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fb,0); fbdev.fb = fb;

 

   其中fb_stat(fb)函数如下定义，得到framebuffer的长、宽和位宽，成功则返回0，失败返回－1：

int fb_stat(int fd) { struct fb_fix_screeninfo fb_finfo; struct fb_var_screeninfo fb_vinfo;  if (ioctl(fd, FBIOGET_FSCREENINFO, &fb_finfo)) { perror(__func__);  return (-1); } if (ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &fb_vinfo)) { perror(__func__); return (-1); } fbdev.fb_width = fb_vinfo.xres; fbdev.fb_height = fb_vinfo.yres; fbdev.fb_bpp = fb_vinfo.bits_per_pixel; bdev.fb_line_len = fb_finfo.line_length; fbdev.fb_size = fb_finfo.smem_len;  return (0); }

 

在屏幕上显示数据，需要直接对像素点上直接显示像素颜色，因为原始解码的数据是24位RGB数据，而屏幕的颜色位数是16位，则需要将RGB888转换为RGB565数据：主要是对不用颜色位数进行移位。

代码如下

color=(unsigned short) (((buffer[x3s]<<8) & 0xF800)|((buffer[x3s+1]<<3) & 0x07E0)|((buffer[x3s+2] >> 3) & 0x001F));

 

因为开发板自带的NEC 3.5寸液晶屏分辨率是240×320，而摄像头输出的数据为320×240，故显示时需进行矩阵转置，由fbmem基址 + x * width + y确定：

 

if ((x > width) || (y > height) return (-1); unsigned short *dst = ((unsigned short *) fbmem + x * width + y); *dst = color;

 

在程序最后，需要解除内存映射和关闭设备：

   

munmap(fbdev.fb_mem,fbdev.fb_size); close(fb);