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Linux内核设备驱动：TI芯片帧缓冲驱动实现解析

2025-09-30 理论教育版权反馈

【摘要】：图6-10DM3730显示子系统软件整体架构从图6-10可见，在驱动框架部分，DSS的设计支持frame buffer和V4L2两种架构，这是由于两种类型的设备都是通过硬件的display子系统进行显示，它们之间可以通过叠加子系统进行叠加，这样相当于在硬件层进行了硬件加速，可以实现良好的显示效果。开放的sys接口如下：图6-11DSS软件模块与硬件对应关系图通过以上的设置就可以实现显示的切换、叠加等复杂的功能。TI frame buffer驱动的核心管理实体是omapfb2_device。驱动应对这种修改通过mapfb_apply_changes来实现。

TI DM3730的frame buffer驱动针对的硬件设备是display controller，硬件框图如图6-9所示。图6-9引自《DM3730芯片手册》中第1624页框图。

图6-9　DM3730 display控制器硬件框图

从图6-9可见，DM3730支持3个不同的显示通道，而且所有的通道都通过DMA自动获得显示信息进行显示，不同的通道可以以一定顺序进行叠加，在显示硬件上也可以有两个显示设备，硬件提供了在不同的显示通道以及硬件显示设备切换的能力。

1ᤫ整体框架

为了支持硬件的各种功能，在相应的驱动设计过程中TI设计了DSS（display subsystem）架构支持该功能。整体的架构如图6-10所示。

图6-10　DM3730显示子系统软件整体架构

从图6-10可见，在驱动框架部分，DSS的设计支持frame buffer和V4L2两种架构，这是由于两种类型的设备都是通过硬件的display子系统进行显示，它们之间可以通过叠加子系统进行叠加，这样相当于在硬件层进行了硬件加速，可以实现良好的显示效果。

在系统设计中还开放了sys文件系统接口，可以方便地进行切换和设置，来满足各种动态的需求。

DSS系统中各个模块与硬件的对应关系如图6-11所示。

从图6-11可见，不同的pipeline是由overlay进行管理来表示不同的overlay层，而man-ager则是管理硬件的叠加控制以及之后的显示通路，会对应到显示接口，display部分是对显示接口的控制，panel则是对应真实的显示设备。

开放的sys接口如下：

图6-11　DSS软件模块与硬件对应关系图

通过以上的设置就可以实现显示的切换、叠加等复杂的功能。

2ᤫFrame Buffer驱动

接下来看看framebuffer驱动是如何实现的。TI frame buffer驱动的核心管理实体是omapfb2_device。

从内容看其管理了上层fb_info以及内部的overlay、manager还有display，实际它就是display subsystem的逻辑实体。

相关的初始化是在platform驱动的probe中进行的，具体分析如下：

通过以上初始化后，就可以通过sys文件系统对相关属性进行设置了。另外frame buffer的可变参数也是可以修改的（如FBIOPAN_DISPLAY命令）。驱动应对这种修改通过mapfb_apply_changes来实现。具体分析如下：(https://www.chuimin.cn)

frame buffer的驱动还有重要的内容就是对显示存储空间的分配和映射，下面进行相关的分析。

显示存储空间的分配系统会在初始化的时候通过启动参数预留，相关代码分析如下：

显存的空间通过vram统一管理，这部分空间不在内核的管理范围内，相应的分配也是由vram的分配函数omap_vram_alloc来进行，具体的分配工作则是在驱动probe中通过omapfb_create_frame buffers来执行的。

驱动也提供了相应的映射接口omapfb_mmap，分析如下：

从分析中可见，设置了虚拟地址区域的操作接口mmap_user_ops，由于相应的映射是通过io_remap_pfn_range的整体映射，并不需要进行缺页异常的操作，所以mmap_user_ops只提供了open和release的接口用于引用计数的操作。

用户对frame buffer的操作基本都通过以上的功能完成。

3ᤫ显示设备的管理

从DSS硬件可见，其可以支持多个显示设备，这有些类似于总线，为了能够同时支持多个显示设备，驱动设计并实现了一种逻辑总线———dss_bus。相关分析如下：

另外在设备与驱动绑定需要相应的注册接口，具体的分析如下：

可见dssbus管理的实体就是设备omap_dss_device和驱动omap_dss_driver，在omap_dss_device中主要是显示设备的硬件信号信息，而omap_dss_driver则是操作接口（包括功能和电源管理操作）。

如果整个dss编进内核的话，相应的初始化如下：

可见bus的初始化要早于相应的驱动，这样就在dss驱动初始化probe的过程中将所有的显示设备信息注册，而驱动注册的时候就可以将二者绑定。

这样就完成了多种显示设备的管理，从而可以实现各种复杂的功能。