1.LCD 操作原理
在 Linux 系统中通过 Framebuffer 驱动程序来控制 LCD。Frame 是帧的意思,buffer 是缓冲的意思,这意味着 Framebuffer 就是一块内存,里面保存着一帧图像。Framebuffer 中保存着一帧图像的每一个像素颜色值,假设 LCD 的分辨率是 1024x768,每一个像素的颜色用 32 位来表示,那么 Framebuffer 的大小就是:1024x768x32/8=3145728 字节。LCD的操作原理:
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驱动程序设置好 LCD 控制器:根据 LCD 的参数设置 LCD 控制器的时序、信号极性;根据 LCD 分辨率、 BPP 分配 Framebuffer 。
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APP 使用 ioctl 获得 LCD 分辨率、 BPP
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APP 通过 mmap 映射 Framebuffer ,在 Framebuffer 中写入数据
(x,y)像素起始地址=fb_base+(xres*bpp/8)*y + x*bpp/8
2.涉及的 API 函数
2.1 open 函数
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
函数原型:
int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
函数说明:
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pathname 表示打开文件的路径;
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Flags 表示打开文件的方式,常用的有以下 6 种,O_RDWR 表示可读可写方式打开 ;O_RDONLY 表示只读方式打开 ;O_WRONLY 表示只写方式打开 ;O_APPEND 表示如果这个文件中本来是有内容的,则新写入的内容会接续到原来内容的后面;O_TRUNC 表示如果这个文件中本来是有内容的,则原来的内容会被丢弃,截断;O_CREAT 表示当前打开文件不存在,我们创建它并打开它,通常与 O_EXCL 结合使用,当没有文件时创建文件,有这个文件时会报错提醒我们;
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Mode 表示创建文件的权限,只有在 flags 中使用了 O_CREAT 时才有效,否则忽略。
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返回值:打开成功返回文件描述符,失败将返回 -1 。
2.2 ioctl 函数
#include <sys/ioctl.h>
函数原型:
int ioctl(int fd, unsigned long request, ...);
函数说明:
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fd 表示文件描述符;
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request 表示与驱动程序交互的命令,用不同的命令控制驱动程序输出我们需要的数据;
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… 表示可变参数 arg ,根据 request 命令,设备驱动程序返回输出的数据。
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返回值:打开成功返回文件描述符,失败将返回 -1 。
2.3 mmap 函数
#include <sys/mman.h>
函数原型:
void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags,int fd, off_t offset);
函数说明: 文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-737662.html
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addr 表示指定映射的內存起始地址,通常设为 NULL 表示让系统自动选定地址,并在成功映射后返回该地址;
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length 表示将文件中多大的内容映射到内存中;
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prot 表示映射区域的保护方式,可以为以下 4 种方式的组合PROT_EXEC 映射区域可被执行PROT_READ 映射区域可被读出PROT_WRITE 映射区域可被写入PROT_NONE 映射区域不能存取
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Flags 表示影响映射区域的不同特性,常用的有以下两种MAP_SHARED 表示对映射区域写入的数据会复制回文件内,原来的文件会改变。MAP_PRIVATE 表示对映射区域的操作会产生一个映射文件的复制,对此区域的任何修改都不会写回原来的文件内容中。
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返回值:若成功映射,将返回指向映射的区域的指针,失败将返回 -1 。
3.Framebuffer 程序分析
3.1 打开设备节点
fd_fb = open("/dev/fb0", O_RDWR);//打开设备节点
if (fd_fb < 0)
{
printf("can't open /dev/fb0\n");
return -1;
}
3.2 获取 LCD 参数
文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-737662.html
static struct fb_var_screeninfo var; /* Current var */
if (ioctl(fd_fb, FBIOGET_VSCREENINFO, &var))
{
printf("can't get var\n");
return -1;
}
3.3 映射 Framebuffer
line_width = var.xres * var.bits_per_pixel / 8;//屏幕宽度大小(多少个字节)
pixel_width = var.bits_per_pixel / 8;//一个像素大小(多少个字节)
screen_size = var.xres * var.yres * var.bits_per_pixel / 8; //屏幕大小(多少个字节)
fb_base = (unsigned char *)mmap(NULL , screen_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_fb, 0);
if (fb_base == (unsigned char *)-1)
{
printf("can't mmap\n");
return -1;
}
3.4 描点函数
//传入的 color 表示颜色,它的格式永远是 0x00RRGGBB,即 RGB888。当 LCD 是 16bpp 时,要把 color 变量中的 R、G、B 抽出来再合并成 RGB565 格式
void lcd_put_pixel(int x, int y, unsigned int color)
{
unsigned char *pen_8 = fb_base+y*line_width+x*pixel_width;//计算要显示的坐标fb_base(原地址)y*line_width+x*pixel_width(偏移地址)
unsigned short *pen_16;
unsigned int *pen_32;
unsigned int red, green, blue;
pen_16 = (unsigned short *)pen_8;
pen_32 = (unsigned int *)pen_8;
switch (var.bits_per_pixel)
{
case 8:
{
*pen_8 = color;//对于 8bpp,color 就不再表示 RBG 三原色了,这涉及调色板的概念,color 是调色板的值。
break;
}
case 16:
{
/* 565 */
red = (color >> 16) & 0xff; //32位red数据是:16~24 24~32没用
green = (color >> 8) & 0xff; //32位green数据是:8~16
blue = (color >> 0) & 0xff; //32位blue数据是:0~8
//总共16位:红保留高5位放在11~16,绿保留高6位放在5~11,蓝保留高5位放在0~5
color = ((red >> 3) << 11) | ((green >> 2) << 5) | (blue >> 3);
*pen_16 = color;//将计算的位置坐标显示该颜色
break;
}
case 32:
{
*pen_32 = color;//对于 32bpp,颜色格式跟 color 参数一致,可以直接写入Framebuffer。
break;
}
default:
{
printf("can't surport %dbpp\n", var.bits_per_pixel);
break;
}
}
}
3.5 随便画几个点的完整程序
#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <linux/fb.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/ioctl.h>
static int fd_fb;
static struct fb_var_screeninfo var; /* Current var */
static int screen_size;
static unsigned char *fb_base;
static unsigned int line_width;
static unsigned int pixel_width;
//传入的 color 表示颜色,它的格式永远是 0x00RRGGBB,即 RGB888。当 LCD 是 16bpp 时,要把 color 变量中的 R、G、B 抽出来再合并成 RGB565 格式
void lcd_put_pixel(int x, int y, unsigned int color)
{
unsigned char *pen_8 = fb_base+y*line_width+x*pixel_width;//计算要显示的坐标fb_base(原地址)y*line_width+x*pixel_width(偏移地址)
unsigned short *pen_16;
unsigned int *pen_32;
unsigned int red, green, blue;
pen_16 = (unsigned short *)pen_8;
pen_32 = (unsigned int *)pen_8;
switch (var.bits_per_pixel)
{
case 8:
{
*pen_8 = color;//对于 8bpp,color 就不再表示 RBG 三原色了,这涉及调色板的概念,color 是调色板的值。
break;
}
case 16:
{
/* 565 */
red = (color >> 16) & 0xff; //32位red数据是:16~24 24~32没用
green = (color >> 8) & 0xff; //32位green数据是:8~16
blue = (color >> 0) & 0xff; //32位blue数据是:0~8
//总共16位:红保留高5位放在11~16,绿保留高6位放在5~11,蓝保留高5位放在0~5
color = ((red >> 3) << 11) | ((green >> 2) << 5) | (blue >> 3);
*pen_16 = color;//将计算的位置坐标显示该颜色
break;
}
case 32:
{
*pen_32 = color;//对于 32bpp,颜色格式跟 color 参数一致,可以直接写入Framebuffer。
break;
}
default:
{
printf("can't surport %dbpp\n", var.bits_per_pixel);
break;
}
}
}
int main(int argc, char **argv)
{
int i;
fd_fb = open("/dev/fb0", O_RDWR);//打开设备节点
if (fd_fb < 0)
{
printf("can't open /dev/fb0\n");
return -1;
}
if (ioctl(fd_fb, FBIOGET_VSCREENINFO, &var))
{
printf("can't get var\n");
return -1;
}
line_width = var.xres * var.bits_per_pixel / 8;//屏幕宽度大小(多少个字节)
pixel_width = var.bits_per_pixel / 8;//一个像素大小(多少个字节)
screen_size = var.xres * var.yres * var.bits_per_pixel / 8; //屏幕大小(多少个字节)
fb_base = (unsigned char *)mmap(NULL , screen_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_fb, 0);
if (fb_base == (unsigned char *)-1)
{
printf("can't mmap\n");
return -1;
}
/* 清屏: 全部设为白色 */
memset(fb_base, 0xff, screen_size);
/* 随便设置出100个为红色 */
for (i = 0; i < 100; i++)
lcd_put_pixel(var.xres/2+i, var.yres/2, 0xFF0000);
munmap(fb_base , screen_size);
close(fd_fb);
return 0;
}
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