【转】DRM（三）libdrm库

DRM是Linux内核层的显示驱动框架。它把显示功能封装成 open/close/ioctl 等标准接口，用户空间的程序调用这些接口，驱动设备，显示数据。

libdrm库封装了DRM driver提供的这些接口。通过libdrm库，程序可以间接调用DRM Driver。

DRM驱动会在/dev/dri下创建3个设备节点：

使用drmOpen()打开设备。它根据指定的name和busid，在上述三个设备中选择匹配的节点。

也可以使用open()，直接打开指定设备。

得到、设置capability。

下图显示各个组件，以及组件之间的关联关系。在DRM的函数名中称作资源（Resource）。如drmModeGetResources()。

每种资源的结构都定义了一个成员，唯一标识这个资源。如drmModeCrtc的crtc_id、drmModeConnector的connector_id、drmModeEncoder的encoder_id、drmModePlane的plane_id。

显示设备的设置、状态，保存在若干结构、变量中，如下图。如drmModeModeInfo，保存设备大小，刷新率。drmModeConnection保存连接状态。

drmModeRes结构保存DRM设备的资源集。

drmModeRes的成员fbs、crtcs、connectors、encoders是变长数组，数组长度保存在对应的变量，如count_fbs中。数组中保存的是资源ID。

函数drmModeGetResources()用于得到资源集。

根据资源 ID 得到对应的资源，包括connector、encoder、crtc。

与其他资源不同，plane资源不在drmModeRes结构中，而是保存在drmModePlaneRes结构。

成员planes是变长数组，数组长度保存在count_planes中。这里保存是plane的资源ID。

drmModeGetPlaneResources()得到plane资源集。

drmModeGetPlane() 根据Plane ID得到Plane。

drmModeProperty结构保存属性。

drmModeObjectProperties保存资源的属性集。

drmModeObjectGetProperties()得到资源属性集。

drmModeGetProperty()得到属性，drmModeObjectSetProperty()设置属性。

使用drmIoctl()创建、映射framebuffer。

使用Linux API函数 mmap()，将framebuffer映射到用户空间。

加入framebuffer（不是提交显示！）。

drmModeAtomicReq保存DRM请求。

drmModeAtomicCommit()提交请求。比如，将framebuffer保存的图像提交显示。

将framebuffer绑定到plane。程序更新framebuffer，就是更新plane。

Linux DRM API - NVIDIA

DRM示例工程 zizimumu/DRM_test

如下是DRM Driver 所依赖的 Component Framework。

framebuffer是驱动和应用层都能访问的一块内存区域。

可以把它理解为一块画布。画画之前需要将它格式化，指定是画油画，还是国画（色彩模式，比如 RGB24，YUV 等），画布需要多大（分辨率）。

直译为阴极摄像管上下文。它读取当前扫描缓冲区的像素数据，借助于PLL电路，生成视频模式定时信号。

简单来说，它就是显示输出的上下文，对内连接 Framebuffer ，对外连接 Encoder。

可以把它理解为扫描仪。它扫描画布（framebuffer）上的内容，叠加 planes 的内容，传给 encoder。

直译为 编码器。它将内存的像素编码转换为显示器所需要的信号。

可以想象成，它将你的画在不同类型、型号的显示设备上显示，将其转换成不同的电信号，比如 DVID、VGA、YPbPr、CVBS、Mipi、eDP 等。

直译为 连接器。它常常对应于物理连接器 (VGA、DVI、FPD-Link、HDMI、DisplayPort、S-Video …) ，连接到一个显示输出设备 (monitor、laptop panel …) 。

与输出设备相关的信息（如连接状态、EDID数据、DPMS状态或支持的视频模式），也存储在 Connector 内。

直译为 平面。Plane和 framebuffer 一样是内存地址。

它的作用是干什么呢？想象这样一个场景，笔者正在很不专心地一边看动作大片，一边写文章。动作大片每一帧的变化都很大，需要全幅更新。写文章则可能半天挤不出一个字，基本上不需要更新。这是显卡使用的两个极端。一个是全幅高速更新的 Video Mode，一个是文字交互这种小范围更新的 Graphics Mode。此时轮到 Planes 出马，它给 Video 刷新提供了高速通道，使 Video 单独为一个图层，可以叠加在 Graphic 上面或下面，并具有缩放等功能。

Planes可以有多个。最后扫描仪（CRTC）扫描的画，实际上是framebuffer 和 若干planes 的组合（Blending）。

厂商可能会对planes的类型、用途做出规范。比如，

DRM_PLANE_TYPE_PRIMARY: 一定要有，由于显示背景或者图像内容

DRM_PLANE_TYPE_OVERLAY： 用于显示Overlay

DRM_PLANE_TYPE_CURSOR： 用于显示鼠标

Linux DRM（二）基本概念和特性

Display中的DRM模块介绍

DRM/KMS 基本组件介绍

DRM 是目前主流的图形显示框架，Linux 内核中已经有Framebuffer 驱动用于管理显示设备的 Framebuffer, Framebuffer 框架也可以实现Linux 系统的显示功能，但是缺点如下：

下面是Linux graphic system 的框架，基于Wayland的Windowing system，在DRI框架下，通过两条路径（DRM和KMS），分别实现Rendering和送显两个显示步骤，注意观察 DRM 框架在其中的作用

DRM 框架的基本流程框图如下：

软件角度框图：

DRM框架涉及到的元素很多，大致如下：

KMS： CRTC，ENCODER，CONNECTOR，PLANE，FB，VBLANK，property

GEM： DUMB、PRIME、Fence

下面一一介绍

libdrm:

应用层的一个动态链接库，对底层接口进行封装，向上层提供通用的API接口，主要是对各种IOCTL接口进行封装。

KMS:

Kernel mode setting 简而言之做两件事：更新画面 + 设置显示参数

更新画面： 显示buffer 的切换，多图层之间的合成方式，每个图层的显示位置

设置显示参数：包含 刷新率，分辨率，电源状态 休眠唤醒等等。

GEM:

Graphic Execution Manager，主要负责显示buffer的分配和释放，也是GPU唯一用到DRM的地方。

学习 drm 就是学习上面这些概念的用法和实现。

---