K230 DRM使用指南
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目录
[TOC]
前言
概述
本文档主要介绍DRM驱动及其用户态接口libdrm库
读者对象
本文档（本指南）主要适用于以下人员：
技术支持工程师
软件开发工程师
缩略词定义
简称 |
说明 |
|---|---|
DRM |
Direct Rendering Manager |
KMS |
Kernel Mode Setting |
GEM |
Graphics Execution Manager |
修订记录
文档版本号 |
修改说明 |
修改者 |
日期 |
|---|---|---|---|
V1.0 |
初版 |
王权 |
2023/06/29 |
1. DRM简介
DRM是linux内核中负责与显卡交互的管理架构，用户程序可以很方便的利用DRM提供的API，实现显示控制、3D渲染、视频编解码、GPU计算等工作
1.1 DRM架构特点
DRM是当前Linux内核中主流的图形显示框架，相比于传统的FB架构，具有如下特点：
DRM架构原生支持多图层合成，FB架构原生不支持多图层合成
DRM架构原生支持VSYNC、DMA_BUF、Fence机制
DRM架构统一管理渲染和显示驱动，让软件开发和维护更简单
1.2 DRM架构组成
从整体架构来说，DRM主要分成三个部分：
libdrm
libdrm会对底层接口进行封装，向用户态提供通用的API接口
libdrm内部还提供modetest程序，用于查询DRM设备的详细信息，同时还可以进行基本的显示测试
KMS
KMS表示内核模式设置，主要设置显示分辨率、颜色空间、刷新率以及显示buffer切换和多图层合成
GEM
显存管理，负责显存分配和释放
2. modetest使用说明
modetest是由libdrm提供的测试程序，可以查询DRM设备的详细信息，同时还可以进行基本的显示测试
2.1 查询K230 DRM详细信息
具体指令如下所示：
[root@canaan ~ ]#modetest -M canaan-drm
Encoders:
id crtc type possible crtcs possible clones
37 36 DSI 0x00000001 0x00000001
Connectors:
id encoder status name size (mm) modes encoders
38 37 connected DSI-1 68x120 1 37
modes:
index name refresh (Hz) hdisp hss hse htot vdisp vss vse vtot
#0 1080x1920 30.00 1080 1310 1330 1350 1920 1925 1931 1939 78529 flags: ; type: preferred, driver
props:
1 EDID:
flags: immutable blob
blobs:
value:
2 DPMS:
flags: enum
enums: On=0 Standby=1 Suspend=2 Off=3
value: 0
5 link-status:
flags: enum
enums: Good=0 Bad=1
value: 0
6 non-desktop:
flags: immutable range
values: 0 1
value: 0
4 TILE:
flags: immutable blob
blobs:
value:
CRTCs:
id fb pos size
36 0 (0,0) (1080x1920)
#0 1080x1920 30.00 1080 1310 1330 1350 1920 1925 1931 1939 78529 flags: ; type: preferred, driver
props:
24 VRR_ENABLED:
flags: range
values: 0 1
value: 0
28 GAMMA_LUT:
flags: blob
blobs:
value:
29 GAMMA_LUT_SIZE:
flags: immutable range
values: 0 4294967295
value: 256
Planes:
id crtc fb CRTC x,y x,y gamma size possible crtcs
31 0 0 0,0 0,0 0 0x00000001
formats: NV12 NV21 NV16 NV61
props:
8 type:
flags: immutable enum
enums: Overlay=0 Primary=1 Cursor=2
value: 0
32 0 0 0,0 0,0 0 0x00000001
formats: AR24 AR12 AR15 RG24 RG16
props:
8 type:
flags: immutable enum
enums: Overlay=0 Primary=1 Cursor=2
value: 1
33 0 0 0,0 0,0 0 0x00000001
formats: AR24 AR12 AR15 RG24 RG16
props:
8 type:
flags: immutable enum
enums: Overlay=0 Primary=1 Cursor=2
value: 2
34 0 0 0,0 0,0 0 0x00000001
formats: AR24 AR12 AR15 RG24 RG16
props:
8 type:
flags: immutable enum
enums: Overlay=0 Primary=1 Cursor=2
value: 0
35 0 0 0,0 0,0 0 0x00000001
formats: AR24 AR12 AR15 RG24 RG16
props:
8 type:
flags: immutable enum
enums: Overlay=0 Primary=1 Cursor=2
value: 0
Frame buffers:
id size pitch
[root@canaan ~ ]#
上述信息即K230 DRM详细信息，以下是简要说明:
模块ID |
模块名称 |
模块说明 |
|---|---|---|
37 |
Encoder |
无 |
38 |
Connector |
无 |
36 |
CRTC |
分辨率支持：1080x1920 |
31 |
video图层 |
颜色空间支持：NV12、NV21、NV16、NV61 |
32 |
OSD图层 |
颜色空间支持：AR24、AR12、AR15、RG24、RG16 |
33 |
OSD图层 |
颜色空间支持：AR24、AR12、AR15、RG24、RG16 |
34 |
OSD图层 |
颜色空间支持：AR24、AR12、AR15、RG24、RG16 |
35 |
OSD图层 |
颜色空间支持：AR24、AR12、AR15、RG24、RG16 |
AR24表示ARGB8888
AR12表示ARGB4444
AR15表示ARGB1555
RG24表示RGB888
RG16表示RGB565
2.2 video图层输出smpte彩条，颜色空间为NV12
具体指令如下所示：
modetest -M canaan-drm -D 0 -a -s 38@36:1080x1920-30 -P 31@36:1080x1920@NV12 -v -F smpte
下图所示为LCD显示内容：
2.3 OSD图层输出tiles彩条，颜色空间为AR24，即ARGB8888
具体指令如下
modetest -M canaan-drm -D 0 -a -s 38@36:1080x1920-30 -P 32@36:1080x1920@AR24 -v -F tiles
下图所示为LCD显示内容：
2.4 OSD图层输出tiles彩条，颜色空间为RG16，即RGB565
具体指令如下所示：
modetest -M canaan-drm -D 0 -a -s 38@36:1080x1920-30 -P 32@36:1080x1920@RG16 -v -F tiles
下图所示为LCD显示内容：
3. DRM API介绍
3.1 打开DRM设备
fd = open("/dev/dri/card0", O_RDWR | O_CLOEXEC);
if (fd < 0) {
fprintf(stderr, "open card0 error \n");
return -1;
}
3.2 检索DRM资源
drmModeResPtr drmModeGetResources(int fd);
typedef struct _drmModeRes {
int count_fbs;
uint32_t *fbs;
int count_crtcs;
uint32_t *crtcs;
int count_connectors;
uint32_t *connectors;
int count_encoders;
uint32_t *encoders;
uint32_t min_width, max_width;
uint32_t min_height, max_height;
} drmModeRes, *drmModeResPtr;
代码调用实例如下：
res = drmModeGetResources(fd);
if (res == NULL) {
fprintf(stderr, "drmModeGetResources error \n");
return -1;
}
conn_id = res->connectors[0];
crtc_id = res->crtcs[0];
3.3 使能或者禁止DRM相关特性
int drmSetClientCap(int fd, uint64_t capability, uint64_t value);
代码调用实例如下：
ret = drmSetClientCap(fd, DRM_CLIENT_CAP_UNIVERSAL_PLANES, 1);
if (ret) {
fprintf(stderr, "drmSetClientCap DRM_CLIENT_CAP_UNIVERSAL_PLANES error \n");
return -1;
}
ret = drmSetClientCap(fd, DRM_CLIENT_CAP_ATOMIC, 1);
if (ret) {
fprintf(stderr, "drmSetClientCap DRM_CLIENT_CAP_ATOMIC error \n");
return -1;
}
3.4 检索图层资源
drmModePlaneResPtr drmModeGetPlaneResources(int fd);
typedef struct _drmModePlaneRes {
uint32_t count_planes;
uint32_t *planes;
} drmModePlaneRes, *drmModePlaneResPtr;
代码调用实例如下：
plane_res = drmModeGetPlaneResources(fd);
if (plane_res == NULL) {
fprintf(stderr, "drmModeGetPlaneResources error \n");
return -1;
}
plane_id = plane_res->planes[1];
K230 DRM中，图层对应关系如下所示：
plane_res->planes[0] 表示Video层
plane_res->planes[1] ~ plane_res->planes[4] 表示OSD层
3.5 获得Connector
drmModeConnectorPtr drmModeGetConnector(int fd, uint32_t connector_id);
typedef struct _drmModeConnector {
uint32_t connector_id;
uint32_t encoder_id; /**< Encoder currently connected to */
uint32_t connector_type;
uint32_t connector_type_id;
drmModeConnection connection;
uint32_t mmWidth, mmHeight; /**< HxW in millimeters */
drmModeSubPixel subpixel;
int count_modes;
drmModeModeInfoPtr modes;
int count_props;
uint32_t *props; /**< List of property ids */
uint64_t *prop_values; /**< List of property values */
int count_encoders;
uint32_t *encoders; /**< List of encoder ids */
} drmModeConnector, *drmModeConnectorPtr;
代码调用实例如下：
conn = drmModeGetConnector(fd, conn_id);
if (conn == NULL) {
fprintf(stderr, "drmModeGetConnector error \n");
return -1;
}
3.6 申请DRM DUMB缓冲区
代码调用实例如下：
creq.width = 1080;
creq.height = 1920;
creq.bpp = 32;
creq.fourcc = DRM_FORMAT_ARGB8888;
ret = drmIoctl(fd, DRM_IOCTL_MODE_CREATE_DUMB, &creq);
if (ret < 0) {
fprintf(stderr, "cannot create dumb buffer (%d): %m\n",
errno);
return -errno;
}
3.7 提交DRM请求
代码调用实例如下：
int drmModeAtomicCommit(int fd,
drmModeAtomicReqPtr req,
uint32_t flags,
void *user_data);
4. 注意事项
K230 DRM开发测试依赖LCD屏幕
K230 DRM内部各个模块ID并不是一成不变的，请根据各模块实际ID进行开发和测试