Android 中的 framebuffer

作者: 李先靜 [e-mail]

日期: 2010-01-14

本文介紹了 Android 的 framebuffer 的整體架構，圖文並茂，比較清晰。文章轉自 http://www.limodev.cn/blog

簡介

FrameBuffer 在Android中並不像在其它GUI那樣直觀，抽象的層次比較多，加上GUI的更新是通過OpenGLES來做的。所以讓人很難搞清GUI更新的整個流程，最近要准備一個講稿，所以花了一些去研究，這里做點筆記供大家參考，源代碼是基於高通平台的，這些代碼在網上都可以下載。

FrameBuffer 的相關組件如下圖所示：

• SurfaceFlinger是一個服務，主要是負責合成各窗口的Surface，然后通過OpenGLES顯示到FrameBuffer上。SurfaceFlinger本身比較重要而且比較復雜，以后專門寫一篇吧。
• DisplayHardware是對顯示設備的抽象，包括FrameBuffer和Overlay。它加載FrameBuffer和Overlay插件，並初始化OpenGLES:

    mNativeWindow = new FramebufferNativeWindow();
    framebuffer_device_t const * fbDev = mNativeWindow->getDevice();
    if (hw_get_module(OVERLAY_HARDWARE_MODULE_ID, &module) == 0) {
       overlay_control_open(module, &mOverlayEngine);
    }
    surface = eglCreateWindowSurface(display, config, mNativeWindow.get(), NULL);
    eglMakeCurrent(display, surface, surface, context);

• FramebufferNativeWindow 是framebuffer 的抽象，它負責加載libgralloc，並打開framebuffer設備。FramebufferNativeWindow並不直接使用 framebuffer，而是自己創建了兩個Buffer：
  1. queueBuffer負責顯示一個Buffer到屏幕上，它調用fb->post去顯示。
  2. dequeueBuffer獲取一個空閑的Buffer，用來在后台繪制。

這兩個函數由eglSwapBuffers調過來，調到:

egl_window_surface_v2_t::swapBuffers：
    nativeWindow->queueBuffer(nativeWindow, buffer);
    nativeWindow->dequeueBuffer(nativeWindow, &buffer);

• msm7k/liboverlay是Overlay的實現，與其它平台不同的是，高通平台上的Overlay並不是提供一個framebuffer設備，而通過fb0的ioctl來實現的，ioctl分為兩類操作：

OverlayControlChannel用於設置參數，比如設置Overlay的位置，寬度和高度：

bool OverlayControlChannel::setPosition(int x, int y, uint32_t w, uint32_t h) {
    ov.dst_rect.x = x;
    ov.dst_rect.y = y;
    ov.dst_rect.w = w;
    ov.dst_rect.h = h;

    ioctl(mFD, MSMFB_OVERLAY_SET, &ov);
}

OverlayDataChannel用於顯示Overlay，其中最重要的函數就是queueBuffer:

bool OverlayDataChannel::queueBuffer(uint32_t offset) {
mOvData.data.offset = offset;

ioctl(mFD, MSMFB_OVERLAY_PLAY, odPtr))
}

• msm7k/libgralloc 是顯示緩存的抽象，包括framebuffer和普通Surface的Buffer。

framebuffer只是/dev/graphic/fb0的包裝，Surface的Buffer則是對/dev/pmem、ashmem和GPU內存(msm_hw3dm)的包裝，它的目標主要是方便硬件加速，因為 DMA傳輸使用物理地址，要求內存在物理地址上連續。

• msm7k/libcopybit這是2D加速庫，主要負責Surface的拉伸、旋轉和合成等操作。它有兩種實現方式：
  1. copybit.cpp: 基於fb0的ioctl(MSMFB_BLIT)的實現。
  2. copybit_c2d.cpp: 基於kgsl的實現，只是對libC2D2.so的包裝，libC2D2.so應該是不開源的。
• pmem

1. misc/pmem.c: 對物理內存的管理，算法和用戶空間的接口。
2. board-msm7x27.c定義了物理內存的缺省大小：

#define MSM_PMEM_MDP_SIZE   0x1B76000
#define MSM_PMEM_ADSP_SIZE  0xB71000
#define MSM_PMEM_AUDIO_SIZE 0x5B000
#define MSM_FB_SIZE     0x177000
#define MSM_GPU_PHYS_SIZE   SZ_2M
#define PMEM_KERNEL_EBI1_SIZE   0x1C000

msm_msm7x2x_allocate_memory_regions分配幾大塊內存用於給pmem做二次分配。

• KGSL

Kernel Graphics System Layer (KGSL)，3D圖形加速驅動程序，源代碼drivers/gpu/msm目錄下，它是對GPU的包裝，給OpenGLES 2.0提供抽象的接口。

• msm_hw3dm

這個我在內核中沒有找到相關代碼。

• msm_fb

msm_fb.c: framebuffer, overlay和blit的用戶接口。

mdp_dma.c: 對具體顯示設備的包裝，提供兩種framebuffer更新的方式：

mdp_refresh_screen： 定時更新。

mdp_dma_pan_update: 通過pan display主動更新。

mdp_dma_lcdc.c：針對LCD實現的顯示設備，mdp_lcdc_update用更新framebuffer。

SeeAlso

1. Android中的FrameBuffer