Vulkan Driver for VC4(Raspberry Pi 3b) base on mesa

作者： Yaong
出處： https://www.cnblogs.com/yaongtime/p/13875596.html
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這是一篇關於在raspberry Pi 3b上移植實現vulkan 驅動的文章。

經過一段時間的代碼搬運，終於實現了零的突破，可以在樹莓派3B上運行Vulkan triangle/texture。當然目前的情況是，僅僅能運行這兩個demo，很多API都未實現，實現了的API也還有一大堆bug，總之這只是一個開始。

 

之所以會在選擇raspberry pi 3b是移植vulkan driver，是因為近段時間在學習GPU drivers（Mesa + DRM/KMS ），加之樹莓派的GPU驅動是開源的，GPU硬件數據手冊也是開源的，這有利於新手學習相關知識。

 

這份移植的Vulkan驅動代碼目前只涉及到Mesa部分，kernel驅動代碼沒有改動，所以后面提到的代碼均是在Mesa中。

這份Vulkan驅動代碼99.9%都是從v3dv、 tunip、vc4、lavapipe中復制粘貼過來的。v3dv是raspberry pi 4的vulkan驅動，目前還沒有合並到Mesa的upstream中(現在已經合並進去了)。tunip是對高通GPU的反向編譯后實現的開源vulkan的開源驅動。vc4就是raspberry pi 3b的OpenGL ES 2.0實現。lavapipe是Mesa中vulkan的軟實現。

 

Raspberry pi 3b上的GPU VC4只支持OpenGL ES 2.0，硬件上是不能完全支持vulkan的。所以不少vulkan的特性在Raspberry pi 3b是實現不了的。

在我開始做這件事之前，已經有外國牛人實現了Raspberry pi 3b的vulkan驅動，做這件事也是受到他的啟發，請參考： https://github.com/Yours3lf/rpi-vk-driver。在看到相關報道前，我是沿着OpenGL ES 2這條路在分析vc4的代碼。許多代碼經過反復琢磨后也確實能看懂，但是終究缺乏動手的過程，再加上被其他事情稍微耽誤一下，就忘了，比如寄存器分配的算法，現在就忘得的差不多了。所以在看到有人在Raspberry pi 3b上實現vulkan驅動，讓我也萌生了動動手的想法。而且我發現老外的實現上少了glsl的編譯，說明是可以有事做的，不用又只能分析別人的代碼。

 

在這之前完全沒有接觸過vulkan，所以一切從零開始。還好隨着學習vulkan知識后，發現vulkan和OpenGL很多東西是相通的，所以之前的學的OpenGL知識幫了很大的忙，vulkan的API學得也還比較順利。但是像memory barrer、subpass一些vulkan獨有的概念還是花了不少時間去理解。

 

回到代碼部分。

如前文所說，絕大部分代碼是復制粘貼過來的，所以代碼里不出意外的話應該潛藏了不少的bug，以及很多查詢類API會返回不符合硬件屬性的值。目前能運行的demo是來之SaschaWillems在發布在GitHub上的測試代碼https://github.com/SaschaWillems/Vulkan。

 

如果有興趣想嘗試一下，可按如下方法搭建環境。

首先說下我的環境。

我當前的這個系統環境已經使用了很久了，所以已經記不得裝過那些編譯工具和依賴庫，這里給一個ARCH LINUX上的依賴列表： https://www.archlinux.org/packages/staging/x86_64/mesa/。后續有時間，可以從頭走一遍，把需要的依賴編譯工具和依賴庫記錄下來。所以下面給出的搭建步驟很可能是不完整的，現在偷個懶，后續有時間再補上。

我在raspberry pi 3B 上安裝的是arch-linux來之Arch Linux ARM 社區，可以通過這里獲取 ：https://archlinuxarm.org/platforms/armv8/broadcom/raspberry-pi-3#installation

 

~> uname -a

Linux alarm 5.8.9-2-ARCH #1 SMP Tue Sep 15 00:48:59 UTC 2020 aarch64 GNU/Linux

 

 

代碼下載：

git clone https://gitlab.freedesktop.org/Yaong/mesa-vc4-vulkan.git

 

我所使用的編譯mesa腳本：

#! /bin/bash

 

GALLIUM="v3d,vc4,freedreno"

 

meson . _build \

    -D prefix= path/to/install \

    -D buildtype=debug    \

    -D b_lto=false \

    -D b_ndebug=false \

    -D platforms= \

    -D gallium-drivers= \

    -D dri3=disabled \

    -D egl=disabled \

    -D gallium-extra-hud=false \

    -D gallium-nine=false \

    -D gallium-omx=disabled \

    -D gallium-opencl=disabled \

    -D gallium-va=disabled \

    -D gallium-vdpau=disabled \

    -D gallium-xa=disabled \

    -D gallium-xvmc=disabled \

    -D gbm=disabled \

    -D gles1=disabled \

    -D gles2=disabled \

    -D glvnd=false \

    -D glx=disabled \

    -D libunwind=disabled \

    -D llvm=disabled \

    -D lmsensors=disabled \

    -D shared-glapi=enabled \

    -D valgrind=disabled \

    -D glx-direct=false \

    -D opengl=false \

    -D prefer-iris=false \

    -D shared-swr=false \

    -D swr-arches= \

    -D vulkan-drivers=vc4,broadcom

 

ninja -j 8 -C _build && ninja -j 4 -C _build install

 

 

Vulakn demo編譯：

 

Download：

git clone --recursive https://github.com/SaschaWillems/Vulkan.git

git submodule init

git submodule update

python download_assets.py

 

Depends:

pacman -Sy vulkan-icd-loader

 

Build：

cd Vulkan

mkdir build

cd build

cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug -DUSE_D2D_WSI=ON ..

cmake --build . --target all -j 6

 

Test：

export VK_ICD_FILENAMES= path/to/install/rpi-vk-driver.json

sudo ./bin/texture

or

sudo ./bin/triangle

 

運行效果：

 

 

 

因為這是第一次嘗試寫開源軟件，雖然絕大部分代碼不是我寫的，相關的代碼也有版權申明，但是我自己增加的少數代碼，我目前還不知道該怎樣正確的申明版權，所以我自己增加的文件，就隨便復制了一段Copyright，后續會學習一下這方面的知識。當然，我的主要目的不是維護自己的版權，而是不希望亂用了別人的版權，以引起其他不必要的誤會。

 

所以后面還有很多的事要做，當然我也不知道最終能做到怎樣的一個程度。

祝我好運吧！