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為了實(shí)現(xiàn)圖形化顯示，現(xiàn)代操作系統(tǒng)都會(huì)使用圖形窗口管理器，如 GNOME 和 KDE。然而，許多嵌入式系統(tǒng)無法支持這些圖形窗口管理器，因?yàn)樗鼈兙哂休^高的資源需求（如內(nèi)存和處理器），以及對(duì)高端圖形硬件的依賴。
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為了解決這個(gè)問題，Linux 內(nèi)核引入了 Frame Buffer 技術(shù)。Frame Buffer 是一種基于內(nèi)存映射 I/O 的屏幕顯示機(jī)制，可以將嵌入式系統(tǒng)中的圖形輸出直接呈現(xiàn)在屏幕上。
在本文中，我們將的實(shí)現(xiàn)原理和使用方法。
1. Frame Buffer 的優(yōu)點(diǎn)
Frame Buffer 技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)中具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
1.1 可擴(kuò)展性
Frame Buffer 技術(shù)在 Linux 內(nèi)核中作為一個(gè)內(nèi)核模塊實(shí)現(xiàn)，可以根據(jù)硬件的不同進(jìn)行擴(kuò)展。
1.2 易于使用
Linux 內(nèi)核已經(jīng)為 Frame Buffer 提供了一組 API 接口，可以方便地在應(yīng)用程序中使用。
1.3 處理速度快
與 X11 或其他圖形窗口管理器相比，F(xiàn)rame Buffer 的處理速度更快，響應(yīng)更快。
2. Frame Buffer 技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理
Frame Buffer 技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理非常簡單。
Frame Buffer 是基于內(nèi)存映射的 I/O 方式來訪問顯存的。在 Linux 中，顯存被映射到 /dev/fb0 文件中。應(yīng)用程序可以給 /dev/fb0 發(fā)送一個(gè) ioctl 調(diào)用，以獲得顯存的物理地址。然后，應(yīng)用程序可以使用 mmap 系統(tǒng)調(diào)用將顯存映射到內(nèi)存中。
一旦顯存映射到內(nèi)存中，應(yīng)用程序就可以將其視為一塊常規(guī)的內(nèi)存塊，可以將任意像素值寫入其中。顯卡會(huì)自動(dòng)將這些像素值轉(zhuǎn)換為屏幕上的實(shí)際像素點(diǎn)。
3. Frame Buffer 技術(shù)的使用方法
3.1 激活 Frame Buffer
在 Linux 中，F(xiàn)rame Buffer 默認(rèn)是被禁用的。要啟用它，需要在內(nèi)核命令行參數(shù)中添加 fbcon=map:10。
例如，在 Grub 的啟動(dòng)菜單中，您可以按 e 鍵編輯啟動(dòng)項(xiàng)，然后在 kernel 行的末尾添加 fbcon=map:10。然后按 Ctrl + X 啟動(dòng)系統(tǒng)即可。
3.2 映射顯存
要在應(yīng)用程序中使用 Frame Buffer，需要將顯存映射到內(nèi)存中。下面是一個(gè)映射 Frame Buffer 的示例代碼：
“`
int fd = open(“/dev/fb0”, O_RDWR);
struct fb_var_screeninfo var_info;
ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &var_info);
int screensize = var_info.xres * var_info.yres * var_info.bits_per_pixel / 8;
char *fbp = (char *) mmap(0, screensize, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, (off_t) 0);
“`
上面的代碼中，我們首先打開 /dev/fb0 設(shè)備文件，然后使用 ioctl 調(diào)用獲取顯存的大小和分辨率。使用 mmap 系統(tǒng)調(diào)用將顯存映射到內(nèi)存中。
3.3 繪制屏幕
一旦顯存映射到內(nèi)存中，就可以將需要繪制的信息寫入其中。以下是一個(gè)簡單的繪制直線和矩形的示例代碼：
“`
// 繪制一條直線
int x0 = 100, y0 = 100, x1 = 200, y1 = 200;
for(int x = x0; x
int y = y0 + (y1 – y0) * (x – x0) / (x1 – x0);
*(fbp + y * var_info.xres * var_info.bits_per_pixel / 8 + x * var_info.bits_per_pixel / 8) = 0xFF;
}
// 繪制一個(gè)矩形
int x = 300, y = 200, w = 100, h = 100;
for(int j = y; j
for(int i = x; i
*(fbp + j * var_info.xres * var_info.bits_per_pixel / 8 + i * var_info.bits_per_pixel / 8) = 0xFF;
}
}
“`
上面的代碼中，我們先通過 for 循環(huán)繪制了一條從 (100,100) 到 (200,200) 的直線。然后繪制了一個(gè)坐標(biāo)為 (300,200)，寬度為 100，高度為 100 的矩形。
4. 結(jié)論
linux frame buffer 技術(shù)是一種簡單而有效的在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)圖形化顯示的方法。本文介紹了 Frame Buffer 的實(shí)現(xiàn)原理和使用方法，希望讀者在將來的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中能夠靈活運(yùn)用 Frame Buffer 技術(shù)。
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補(bǔ)充信息：實(shí)現(xiàn)了framebuffer，但沒有上任何的gui，僅可以通過寫framebuffer刷圖片／繪圖。現(xiàn)在是想實(shí)現(xiàn)在設(shè)備上實(shí)現(xiàn)一些簡單的文本終端用于其他驅(qū)動(dòng)的測試，所以選擇了ncurses。個(gè)人考慮是：感覺ncurses是基于終端設(shè)備的，是不是需要先實(shí)現(xiàn)一個(gè)虛擬終端在framebuffer上顯示，然后在此終端上運(yùn)行相應(yīng)的ncurses程序即可？這樣就不需要對(duì)ncurses做任何修改。這樣新的問題是：怎樣讓framebuffer運(yùn)行終端？目前在小心求證，也求了解的高手們給個(gè)思路，謝謝！問題解決：1）framebuffer中有一個(gè)叫framebuffer console的模塊，把LCD驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)的framebuffer，然后支持framebuffer console模塊，實(shí)現(xiàn)為一個(gè)tty設(shè)備。2）在framebuffer console中支持硬件設(shè)備中的按鍵輸入，可能要做一些按鍵映射的工作。3）寫一個(gè)加載應(yīng)用的程序，把標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出定向到相應(yīng)的tty設(shè)備，并且設(shè)定一些必須的環(huán)境變量，如ncurses使用的TERM和TERMINFO等變量（具體作用請查《UNIX Linux下curses庫開發(fā)指南》）。4）通過加載程序，使用exec執(zhí)行實(shí)現(xiàn)的ncurses應(yīng)用即可。當(dāng)然，因?yàn)閚curses是基于終端的，即使沒有framebuffer console，不需要輸出到lcd，通過遠(yuǎn)程連接到終端（通過telnet/ssh等），也是一樣可以使用ncurses庫的，條件僅是增加TERMINFO的支持即可，應(yīng)用部分的代碼可以完全不需要修改。 查看更多答案>>
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當(dāng)前題目：深入了解 Linux Frame Buffer 技術(shù) (linux frame buffer)
文章轉(zhuǎn)載：http://fisionsoft.com.cn/article/coshpho.html
