前言：
前面我们已经对这个项目的基本框架有了一个初步的了解与认识，要实现显示管理器与输入管理器，有输入有输出基本就实现这个项目的大部分功能了，首先我们先来做显示系统，对于上层系统为了让程序更好扩展，我们得添加一个显示管理器，在下面有各种设备，就比如有Framebufler和web输出。
一、数据结构抽象
我们添加的一个显示管理器中有Framebufler和web输出，对于俩个不同的设备我们需要抽象出同一个结构体类型。
1.使用场景
在上图中我们可以将其分为两层，上层要获得下层某个结构体，通过这个结构体中的函数来操作、绘制、刷新上层的界面。
所有我们需要定义一个统一的结构体DispOpr
2.disp_manager.h
1 #ifndef _DISP_MANAGER_H
2 #define _DISP_MANAGER_H
3
4 typedef struct Region {
5 int iLeftUpX; //左上角x坐标
6 int iLeftUpY; //左上角y坐标
7 int iWidth; //宽度
8 int iHeigh; //高度
9 }Region, *PRegion;
10
11 typedef struct DispOpr {
12 char *name; //显示模块的名字
13 char *GetBuffer(int *pXres, int *pYres, int *pBpp);//分辨率（长和宽）每个像素占据多少位
14 int FlushRegion(PRegion ptRegion, char *buffer);//刷出某个区域
15 struct DispOpr *ptNext; //链表
16 };
17
18 #endif
19第1~2行：防止头文件在.c文件中多次定义
第4~9行：定义刷新区域结构体
第11~16行：定义统一管理的结构体
二、Framebuffer编程
1.disp_manager.h
1 #ifndef _DISP_MANAGER_H
2 #define _DISP_MANAGER_H
3
4 typedef struct Region {
5 int iLeftUpX;
6 int iLeftUpY;
7 int iWidth;
8 int iHeigh;
9 }Region, *PRegion;
10
11 typedef struct DispOpr {
12 char *name;
13 int DeviceInit(void);
14 int DeviceExit(void);
15 char *GetBuffer(int *pXres, int *pYres, int *pBpp);
16 int FlushRegion(PRegion ptRegion, char *buffer);
17 struct DispOpr *ptNext;
18 }DispOpr, *PDispOpr;
19
20 #endif
第13行：初始化函数定义
第14行：退出函数定义
2.framebuffer.c
1 #include <sys/mman.h>
2 #include <sys/types.h>
3 #include <sys/stat.h>
4 #include <unistd.h>
5 #include <linux/fb.h>
6 #include <fcntl.h>
7 #include <stdio.h>
8 #include <string.h>
9 #include <sys/ioctl.h>
10
11 #include "disp_manager.h"
12
13 static int fd_fb; //framebuffer文件
14 static struct fb_var_screeninfo var; /* Current var */
15 static int screen_size; //framebuffer长度
16 static unsigned char *fb_base; //framebuffer地址
17 static unsigned int line_width;
18 static unsigned int pixel_width;
19
20 static int DeviceInit(void)
21 {
22 fd_fb = open("/dev/fb0", O_RDWR);
23 if (fd_fb < 0)
24 {
25 printf("can't open /dev/fb0\n");
26 return -1;
27 }
28 if (ioctl(fd_fb, FBIOGET_VSCREENINFO, &var))
29 {
30 printf("can't get var\n");
31 return -1;
32 }
33
34 line_width = var.xres * var.bits_per_pixel / 8;
35 pixel_width = var.bits_per_pixel / 8;
36 screen_size = var.xres * var.yres * var.bits_per_pixel / 8;
37 fb_base = (unsigned char *)mmap(NULL , screen_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_fb, 0);
38 if (fb_base == (unsigned char *)-1)
39 {
40 printf("can't mmap\n");
41 return -1;
42 }
43
44 return 0;
45 }
46
47 static int DeviceExit(void)
48 {
49 munmap(fb_base, screen_size);
50 close(fd_fb);
51 return 0;
52 }
53
54
55 /* 可以返回LCD的framebuffer, 以后上层APP可以直接操作LCD, 可以不用FbFlushRegion
56 * 也可以malloc返回一块无关的buffer, 要使用FbFlushRegion刷到LCD上
57 */
58 static int FbGetBuffer(PDispBuff ptDispBuff);
59
60 {
61 ptDispBuff->iXres = var.xres;
62 ptDispBuff->iYres = var.yres;
63 ptDispBuff->iBpp = var.bits_per_pixel;
64 ptDispBuff->buff = (char *)fb_base;
65 return 0;
66 }
67
68 static int FbFlushRegion(PRegion ptRegion, PDispBuff ptDispBuff)
69 {
70 return 0;
71 }
72
73
74 static DispOpr g_tFramebufferOpr = {
75 .name = "fb",
76 .DeviceInit = FbDeviceInit,
77 .DeviceExit = FbDeviceExit,
78 .GetBuffer = FbGetBuffer,
79 .FlushRegion = FbFlushRegion,
80 };
81
82
83 void FramebufferInit(void)
84 {
85 RegisterDisplay(&g_tFramebufferOpr);
86 }
87
20 static int DeviceInit(void)第20~45行：初始化函数
47 static int DeviceExit(void)第47~52行：退出函数
第58~66行的FbGetBuffer是已经封装好的，详细封装过程后续会讲
第61~62行：设置分辨率
第63行：设置bpp
74 static DispOpr g_tFramebufferOpr第74~80行：上层代码可以根据这个结构体里的函数来初始化LCD来得到Buffer
第78行：通过.GetBuffer = FbGetBuffer来构建好图像和文字
第79行：通过.FlushRegion = FbFlushRegion来刷新到LCD上
第83~86行：注册结构体g_tFramebufferOpr，详细介绍在三、显示管理
三、显示管理
上层函数想要选择哪个设备进行显示，需要中间加一个函数进行选择，起到承上启下的作用，用来实现显示管理，是操作Framebuffer还是WEB设备，需要进行选择某个模块，好可以提供一些函数，描点等
1.disp_manager.h
1 #ifndef _DISP_MANAGER_H
2 #define _DISP_MANAGER_H
3
4 #ifndef NULL
5 #define NULL (void *)0
6 #endif
7
8 typedef struct DispBuff {
9 int iXres; //x坐标分辨率
10 int iYres; //y坐标分辨率
11 int iBpp; //bpp
12 char *buff; 缓冲区地址
13 }DispBuff, *PDispBuff;
14
15
16 typedef struct Region {
17 int iLeftUpX;
18 int iLeftUpY;
19 int iWidth;
20 int iHeigh;
21 }Region, *PRegion;
22
23 typedef struct DispOpr {
24 char *name;
25 int (*DeviceInit)(void);
26 int (*DeviceExit)(void);
27 int (*GetBuffer)(PDispBuff ptDispBuff);
28 int (*FlushRegion)(PRegion ptRegion, PDispBuff ptDispBuff);
29 struct DispOpr *ptNext;
30 }DispOpr, *PDispOpr;
31
32 void RegisterDisplay(PDispOpr ptDispOpr);
33
34 void DisplayInit(void);
35 int SelectDefaultDisplay(char *name);
36 int InitDefaultDisplay(void);
37 int PutPixel(int x, int y, unsigned int dwColor);
38 int FlushDisplayRegion(PRegion ptRegion, PDispBuff ptDispBuff);
39 PDispBuff GetDisplayBuffer(void);
40
41
42 #endif
第8~13行：进一步封装GetBuffer(int *pXres, int *pYres, int *pBpp)
第27行：将4~9行的PDispBuff保存到GetBuffer中
第32行：定义注册函数RegisterDisplay
第34行：调用底层提供的模块
第35行：定义选择模块函数
第36行：选择默认的SelectDefaultDisplay后，我们还需要定义初始化函数
第37行：提供绘制图像函数
第38行：将绘制好的图像刷新到硬件上
第39行：返回取址
2.disp_manager.c
1 #include <disp_manager.h>
2 #include <stdio.h>
2 #include <string.h>
2
3 /* 管理底层的LCD、WEB */
4 static PDispOpr g_DispDevs = NULL;
5 static PDispOpr g_DispDefault = NULL;
6 static DispBuff g_tDispBuff;
7 static int line_width;
8 static int pixel_width;
9
10 int PutPixel(int x, int y, unsigned int dwColor)
11 {
12 unsigned char *pen_8 = (*unsigned char*)(g_tDispBuff.buff+y*line_width+x*pixel_width);
13 unsigned short *pen_16;
14 unsigned int *pen_32;
15
16 unsigned int red, green, blue;
17
18 pen_16 = (unsigned short *)pen_8;
19 pen_32 = (unsigned int *)pen_8;
20
21 switch (g_tDispBuff.iBpp)
22 {
23 case 8:
24 {
25 *pen_8 = dwColor;
26 break;
27 }
28 case 16:
29 {
30 /* 565 */
31 red = (dwColor >> 16) & 0xff;
32 green = (dwColor >> 8) & 0xff;
33 blue = (dwColor >> 0) & 0xff;
34 dwColor = ((red >> 3) << 11) | ((green >> 2) << 5) | (blue >> 3);
35 *pen_16 = dwColor;
36 break;
37 }
38 case 32:
39 {
40 *pen_32 = dwColor;
41 break;
42 }
43 default:
44 {
45 printf("can't surport %dbpp\n", g_tDispBuff.iBpp);
45 return -1;
46 break;
47 }
48 }
48 return 0;
49 }
50
51
52
53 void RegisterDisplay(PDispOpr ptDispOpr)
54 {
55 ptDispOpr->ptNext = g_DispDevs;
56 g_DispDevs = ptDispOpr;
57 }
58
59
60 int SelectDefaultDisplay(char *name)
61 {
62 PDispOpr pTmp = g_DispDevs;
63 while (pTmp)
64 {
65 if (strcmp(name, pTmp->name) == 0)
66 {
67 g_DispDefault = pTmp;
68 return 0;
69 }
70
71 pTmp = pTmp->ptNext;
72 }
73
74 return -1;
75 }
76
77 int InitDefaultDisplay(void)
78 {
79 int ret;
80
81 ret = g_DispDefault->DeviceInit();
82 if (ret)
83 {
84 printf("DeviceInit err\n");
85 return -1;
86 }
87
88
89 ret = g_DispDefault->GetBuffer(&g_tDispBuff);
90 if (ret)
91 {
92 printf("GetBuffer err\n");
93 return -1;
94 }
95
96 line_width = g_tDispBuff.iXres * g_tDispBuff.iBpp/8;
97 pixel_width = g_tDispBuff.iBpp/8;
98
99 return 0;
100 }
101
102
103 int FlushDisplayRegion(PRegion ptRegion, PDispBuff ptDispBuff)
104 {
105 return g_DispDefault->FlushRegion(ptRegion, ptDispBuff);
106 }
107
108
109 void DisplayInit(void)
110 {
111 void FramebufferInit(void);
112 FramebufferInit();
113 }
114
115 PDispBuff GetDisplayBuffer(void)
116 {
117 return &g_tDispBuff;
118 }
第4行：将底层的LCD、WEB所实现的结构体放入到链表（指针）中，所以我们需要提供一个函数。void RegisterDisplay(PDispOpr ptDispOpr)
第5行：存放找到名字的新链表
第6行：定义一个全局变量 g_tDispBuff之后用来放第89行中GetBuffer中的（int* pxres, int * pYres, int * pBpp）
53 void RegisterDisplay(PDispOpr ptDispOpr)第53~57行：构造注册函数，将typedef struct DispOpr这个结构体注册到g_DispDevs链表中
第55行：传入底层结构体指针ptDispOpr指向链表头g_DispDevs
第56行：链表头g_DispDevs指向ptDispOpr
109 void DisplayInit(void)第109~112行：调用底层提供的 FramebufferInit();目前我们只需要调用FramebufferInit()即可，还没有实现WEB的功能
如果g_DispDevs链表中有好几个模块，那我们应该如何选择呢，现在我们就要设计一个模块选择函数进行模块的选择
60 int SelectDefaultDisplay(char *name)第60~75行：模块选择函数
定义一个临时指针pTmp存放链表头
while循环里根据名字name找到那一项
找到的名字放到新链表g_DispDefault中，在第五行中有定义
第71行，如果这个不对，这找寻下一个是否正确
因为上层需要通过中间的显示管理来绘制图像，坐标反馈给底层进行反应，所有需要在中间层加入绘制函数
10 int PutPixel(int x, int y, unsigned int dwColor)第7~8行：每个像素占据多长多少像素可以先定义好，事先计算好，每一行多少字节，每个像素多少宽度，这个在InitDefaultDisplay()中已经计算好了
第10~49行：设置绘制图像函数
函数内表示绘制的x、y坐标和绘制图像的颜色
第12行：g_tDispBuff.buff是写存的基地址
第21行：g_tDispBuff.iBpp是每个像素的宽度
想要在上层显示一个像素，首先需要得到一块内存，内存可以调用到底层提供的结构体，里面的g_tDispBuff这个函数，在上层得到一个新的buf，在这块buf里面绘制图像，但是g_tDispBuff不可以放到PutPixel，我们需要再定义一个函数： InitDefaultDisplay(void)
选择默认的SelectDefaultDisplay后，我们还需要初始化
77 int InitDefaultDisplay(void)第77~100行：
第81行： 调用 g_DispDefault 中的DeviceInit()
第89行： 调用 g_DispDefault 中的GetBuffer(&g_tDispBuff)
这里我们需要定义一个新的GetBuffer结构体，把它的（int* pxres, int * pYres, int * pBpp）再次进行封装，封装结构体在disp_manager.h中的DispBuff
第89行：将GetBuffer中的（int* pxres, int * pYres, int * pBpp）放到全局变量 g_tDispBuff中
第96行：line_width表示每一行占据多少个字节
第97行：pixel_width表示每个像素的宽度
当我们上层已经通过 PutPixel 已经绘制好图像，那我们就需要把它刷到硬件上，我们需要再提供一个函数FlushDisplayRegion
103 int FlushDisplayRegion(PRegion ptRegion, PDispBuff ptDispBuff)第105行：调用底层设备提供的FlushRegion函数
返回取址
114 PDispBuff GetDisplayBuffer(void)
献上韦东山老师对以上代码流程的梳理过程：
电子产品量产工具显示系统代码流程
四、测试单元
book@100ask:~/04_disp_unittest/display$ vi Makefile
1.通用Makefile
1
2 CROSS_COMPILE ?=
3 AS = $(CROSS_COMPILE)as
4 LD = $(CROSS_COMPILE)ld
5 CC = $(CROSS_COMPILE)gcc
6 CPP = $(CC) -E
7 AR = $(CROSS_COMPILE)ar
8 NM = $(CROSS_COMPILE)nm
9
10 STRIP = $(CROSS_COMPILE)strip
11 OBJCOPY = $(CROSS_COMPILE)objcopy
12 OBJDUMP = $(CROSS_COMPILE)objdump
13
14 export AS LD CC CPP AR NM
15 export STRIP OBJCOPY OBJDUMP
16
17 CFLAGS := -Wall -O2 -g
18 CFLAGS += -I $(shell pwd)/include
19
20 LDFLAGS :=
21
22 export CFLAGS LDFLAGS
23
24 TOPDIR := $(shell pwd)
25 export TOPDIR
26
27 TARGET := test
28
29
30 obj-y += display/
31 obj-y += unittest/
32
33 all : start_recursive_build $(TARGET)
34 @echo $(TARGET) has been built!
35
36 start_recursive_build:
37 make -C ./ -f $(TOPDIR)/Makefile.build
38
39 $(TARGET) : built-in.o
40 $(CC) -o $(TARGET) built-in.o $(LDFLAGS)
41
42 clean:
43 rm -f $(shell find -name "*.o")
44 rm -f $(TARGET)
45
46 distclean:
47 rm -f $(shell find -name "*.o")
48 rm -f $(shell find -name "*.d")
49 rm -f $(TARGET)
50
第27行：编译出test的应用程序
第30行：指定display下的目录
第31行：指定unittest下的目录
2.display下的Makefile
1 EXTRA_CFLAGS :=
2 CFLAGS_file.o :=
3
4 obj-y += disp_manager.o
5 obj-y += framebuffer.o
3. unittest下的Makefile
1 EXTRA_CFLAGS :=
2 CFLAGS_file.o :=
3
4 obj-y += disp_test.o
4.
#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <linux/fb.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <disp_manager.h>
#define FONTDATAMAX 4096
static const unsigned char fontdata_8x16[FONTDATAMAX] = {
//字符编码，由于太多就不展示了
.........
}
void lcd_put_ascii(int x, int y, unsigned char c)
{
unsigned char *dots = (unsigned char *)&fontdata_8x16[c*16];
int i, b;
unsigned char byte;
for (i = 0; i < 16; i++)
{
byte = dots[i];
for (b = 7; b >= 0; b--)
{
if (byte & (1<<b))
{
/* show */
PutPixel(x+7-b, y+i, 0xffffff); /* 白 */
}
else
{
/* hide */
PutPixel(x+7-b, y+i, 0); /* 黑 */
}
}
}
}
int main(int argc, char **argv)
{
Region region; //定义刷新区域的大小
PDispBuff ptBuffer;
DisplayInit(); //调用DisplayInit()
SelectDefaultDisplay("fb"); //选择默认的设备，传入一个名字为fd的设备
InitDefaultDisplay(); //初始化这个默认的设备
lcd_put_ascii(100, 100, 'A'); //在屏幕100，100的位置显示一个字母A
region.iLeftUpX = 100;
region.iLeftUpY = 100;
region.iWidth = 8;
region.iHeigh = 16;
ptBuffer = GetDisplayBuffer();
FlushDisplayRegion(®ion, ptBuffer);//将这块区域刷到这个硬件中
return 0;
}
五、上板测试：
将原有的qt程序停止
[root@100ask:~]# systemctl stop myir
最终效果：在开发板上打印出字符A
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