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Linux Frame Buffer

如何直接操作 FrameBuffer

一般情况下，我们不会直接操作 FrameBuffer, 这是非常基础的操作，通常情况下我们会借助桌面开发环境或者图形开发环境的库和工具来开发图形应用。

但有一种情况是我们在开发嵌入式应用，有时候我们需要展示一些简单的图形界面。而运行一个完整的复杂的桌面环境很可能是非常困难的。

下面我们将简单的介绍一下如何去直接操作 FrameBuffer 的方法。

开始写代码之前你需要知道的一些事情

一般 FrameBuffer 是格式如 /dev/fbxx 的设备节点。
你需要确保你拥有操作 /dev/fbxx 设备节点的权限
先不要运行 X Window System 或者其他的一些桌面环境，因为他们会和你竞争资源，甚至导致你获取不到权限，
清楚你平台的图像格式，比如色彩深度，现在很多高级一点的平台都是 32bit 的（四个字节分别是蓝绿红[没用到]），
但也有一些可能是 16bit / 24bit 之内的。参考 wikipedia Color depth 词条。
因此你需要清楚的知道 FBIOGET_FSCREENINFO 和 FBIOGET_VSCREENINFO 获取到的所有信息的具体含义。
甚至有些时候，你需要深入驱动程序确认 FrameBuffer 的实现。
直接修改 FB 的映射的内存可以直接修改图形显示效果

一个简单的例子

首先准备一些必要的头文件

#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <linux/fb.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/ioctl.h>

打开您的 /dev/fbxx 节点，我的是 /dev/fb01

int fbfd = 0;
if( (fbfd = open("/dev/fb0", O_RDWR)) < 0 ){
   // error handle
}

获取 FB fixed 的一些属性

struct fb_fix_screeninfo finfo;
if (ioctl(fbfd, FBIOGET_FSCREENINFO, &finfo) == -1) {
   // error handle
}

获取修改一些可变的一些属性

struct fb_var_screeninfo vinfo;
if (ioctl(fbfd, FBIOGET_VSCREENINFO, &vinfo) == -1) {
   // error handle
}
// 修改 vinfo
if (ioctl(fbfd, FBIOPUT_VSCREENINFO, &vinfo) == -1) {
   // error handle
}

对 FB 做内存映射

char *fbp = 0;
if( (fbp = (char *)mmap(0, screensize, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fbfd, 0)) < 0 ){
   // error handle
}

修改图形缓存

// 1. 你可以直接给 fbp 对应的区域进行复制，比如全白
for( int i = (vinfo.xoffset * vinfo.bits_per_pixel/8 + vinfo.yoffset*finfo.line_length);
      i < xxx; i++ )
   fbp[0] = 255;
// 2. 或者调用 opencv API 直接操作该内存

最后不要忘了收拾现场

munmap(fbp, screensize);
close(fbfd);

介绍

因为以前 Linux 并没有对 FB 做出严格的规范，因此在不同的 Linux 硬件上，FB 表现可能都有些不一样，此时，你可能需要根据具体问题具体分析。

你首先需要知道 FB 中每一个数据代表什么意思，如果你运行过 ffmpeg --pxi-fmts，你就会知道，图像的格式有非常多的种类，因此你必须龙清楚当前 FB 中的颜色布局方式到底是怎么样的。

大概率情况下我们可以通过 fb_fix_screeninfo 中的 type 得知当前 FB 中的颜色布局方式，但其他的一些颜色可能需要一些额外的信息来说明，比如 fb_var_screeninfo 中的 bits_per_pixel， grayscale， red， green， blue 等字段。

首先我们先介绍一下 Linux 内核中定义的集中 FB 类型：

fb_fix_screeninfo type

FB_TYPE_PACKED_PIXELS

FB_TYPE_PLANES

FB_TYPE_INTERLEAVED_PLANES

FB_TYPE_FOURCC

FB_VISUAL_MONO01

FB_VISUAL_MONO10

FB_VISUAL_TRUECOLOR

FB_VISUAL_PSEUDOCOLOR and FB_VISUAL_STATIC_PSEUDOCOLOR

FB_VISUAL_DIRECTCOLOR

FB_VISUAL_FOURCC

struct fb_fix_screeninfo

struct fb_fix_screeninfo {
      char id[16];                    /* identification string eg "TT Builtin" */
      unsigned long smem_start;       /* Start of frame buffer mem */
                                      /* (physical address) */
      __u32 smem_len;                 /* Length of frame buffer mem */
      __u32 type;                     /* see FB_TYPE_*                */
      __u32 type_aux;                 /* Interleave for interleaved Planes */
      __u32 visual;                   /* see FB_VISUAL_*              */
      __u16 xpanstep;                 /* zero if no hardware panning  */
      __u16 ypanstep;                 /* zero if no hardware panning  */
      __u16 ywrapstep;                /* zero if no hardware ywrap    */
      __u32 line_length;              /* length of a line in bytes    */
      unsigned long mmio_start;       /* Start of Memory Mapped I/O   */
                                      /* (physical address) */
      __u32 mmio_len;                 /* Length of Memory Mapped I/O  */
      __u32 accel;                    /* Indicate to driver which     */
                                      /*  specific chip/card we have  */
      __u16 capabilities;             /* see FB_CAP_*                 */
      __u16 reserved[2];              /* Reserved for future compatibility */
};

struct fb_var_screeninfo

struct fb_var_screeninfo {
      __u32 xres;                     /* visible resolution           */
      __u32 yres;
      __u32 xres_virtual;             /* virtual resolution           */
      __u32 yres_virtual;
      __u32 xoffset;                  /* offset from virtual to visible */
      __u32 yoffset;                  /* resolution                   */

      __u32 bits_per_pixel;           /* guess what                   */
      __u32 grayscale;                /* 0 = color, 1 = grayscale,    */
                                      /* >1 = FOURCC                  */
      struct fb_bitfield red;         /* bitfield in fb mem if true color, */
      struct fb_bitfield green;       /* else only length is significant */
      struct fb_bitfield blue;
      struct fb_bitfield transp;      /* transparency                 */

      __u32 nonstd;                   /* != 0 Non standard pixel format */

      __u32 activate;                 /* see FB_ACTIVATE_*            */

      __u32 height;                   /* height of picture in mm    */
      __u32 width;                    /* width of picture in mm     */

      __u32 accel_flags;              /* (OBSOLETE) see fb_info.flags */

      /* Timing: All values in pixclocks, except pixclock (of course) */
      __u32 pixclock;                 /* pixel clock in ps (pico seconds) */
      __u32 left_margin;              /* time from sync to picture    */
      __u32 right_margin;             /* time from picture to sync    */
      __u32 upper_margin;             /* time from sync to picture    */
      __u32 lower_margin;
      __u32 hsync_len;                /* length of horizontal sync    */
      __u32 vsync_len;                /* length of vertical sync      */
      __u32 sync;                     /* see FB_SYNC_*                */
      __u32 vmode;                    /* see FB_VMODE_*               */
      __u32 rotate;                   /* angle we rotate counter clockwise */
      __u32 colorspace;               /* colorspace for FOURCC-based modes */
      __u32 reserved[4];              /* Reserved for future compatibility */
};

下面是一些和 FourCC ( four-character code ) 相关的资料

FourCC 是一个四个字节的字符序列用来标识唯一的数据格式。它起源于经典 Mac OS 中使用的 OSType 或 ResType 元数据系统，并被 Amiga/Electronic Arts 交换文件格式及其衍生文件采用。
这个想法后来被重新用于识别 QuickTime 和 DirectShow 中的压缩数据类型。
完整的 FourCC list 可以从以下几个网站获取

下面是一些和 TwoCC ( ) 相关的资料

The TwoCC is the audio counterpart to the video FourCC. It is the audio format identifier used in the RIFF based multimedia formats by Microsoft (WAV and AVI). The TwoCC is 2 bytes long and stored in little endian format on disk. You can register your TwoCC with Microsoft but it seems that only some companies perform this process. TCC

REF

kernel framebuffer
learnopengl
一个简单的例子（亲测， raspberrypi 上无效）
另一个简单的例子 (亲测， raspberrypi 上有效)

标签：__,struct,fb,screeninfo,note,FB,u32,Linux,FrameBuffer
From： https://www.cnblogs.com/mojies/p/16714251.html

Linux FrameBuffer note