一、LCD显示的基本原理

1、认识 FrameBuffer

FrameBuffer 是帧缓冲，可以看做是一块内存，帧缓冲是一种显示驱动接口，该接口屏蔽了显示设备（如LCD）硬件层面的实现。在应用层看来，显示设备就是一块内存，操作这块内存就相当于在操作显示设备。

在Linux 系统中，显示设备也叫做 FrameBuffer 设备，LCD就是 FrameBuffer 设备，FrameBuffer 设备对应的设备文件为 /dev/fdX（X=0、1、2 ...），一般 /dev/fb0 代表LCD显示屏。应用程序读写 /dev/fbX 就相当于读写显示设备的显存（显示缓冲区）

2、理解LCD的分辨率和深度

说到显示设备或者图片，我们经常会提到分辨率和像素深度的概念

分辨率：一行有多少个像素点，一列有多少个像素点
像素深度：每个像素点要用多少bit来表示

假设LCD 的分辨率是 800*480，每个像素点用 RGB565 来表示。

800*480

每行有 800 个像素点，每列有 480 个像素点

RGB565

每个像素点由R、G、B三种颜色表示

- R 占 5 bit

- G 占 6 bit

- B 占 5 bit

前面说到，显示设备其实可以看做是显示缓冲区，显示缓冲区的大小 = 分辨率 * 像素深度

二、接口函数 ioctl

1、函数声明

ioctl 的用途会根据其传入的参数发生变化，ioctl函数声明如下：

第一个参数是文件描述符，即FrameBuffer 设备对应的设备文件 /dev/fdX（X=0、1、2 ...）

第二个参数需传入一个宏，第二个参数决定了 ioctl 函数的用途

第二个参数	含义
FBIOGET_VSCREENINFO	获取 FrameBuffer 设备的可变参数信息
FBIOPUT_VSCREENINFO	设置 FrameBuffer 设备的可变参数信息
FBIOGET_FSCREENINFO	获取 FrameBuffer 设备的固有参数信息

第三个参数所传入的类型会随着第二个参数变化。

第二个参数	第三个参数类型
FBIOGET_VSCREENINFO	struct fb_var_screeninfo *
FBIOPUT_VSCREENINFO	struct fb_var_screeninfo *
FBIOGET_FSCREENINFO	struct fb_fix_screeninfo *

// 获取设备可变参数信息
struct fb_var_screeninfo fb_var;
int fd = 0;
if((fd = open("/dev/fb0", O_RDWR) < 0))
{
    perror("open fb failed");
    exit(-1);
}

ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &fb_var);

2、结构体介绍

上面第三个参数中涉及到多种结构体 struct fb_var_screeninfo、struct fb_fix_screeninfo ，我们如果要获取到可变参数的信息，势必需要了解对应结构体包含的成员变量。

struct fb_var_screeninfo

struct fb_var_screeninfo {
     __u32 xres; /* 可视区域，一行有多少个像素点，X 分辨率 */
     __u32 yres; /* 可视区域，一列有多少个像素点，Y 分辨率 */    

     __u32 bits_per_pixel; /* 每个像素点使用多少个 bit 来描述，也就是像素深度 bpp */
     __u32 grayscale; /* =0 表示彩色, =1 表示灰度, >1 表示 FOURCC 颜色 */
     /* 用于描述 R、G、B 三种颜色分量分别用多少位来表示以及它们各自的偏移量 */
     struct fb_bitfield red; /* Red 颜色分量色域偏移 */
     struct fb_bitfield green; /* Green 颜色分量色域偏移 */
     struct fb_bitfield blue; /* Blue 颜色分量色域偏移 */
     struct fb_bitfield transp; /* 透明度分量色域偏移 */
    
    // ... ...
};

其中 struct fb_bitfield 结构体的声明如下。下面的 “偏移量” 可以参考本文最后一部分的结果分析

struct fb_bitfield {
     __u32 offset; /* 偏移量 */
     __u32 length; /* 长度 */
     __u32 msb_right; /* != 0 : Most significant bit is right */
}

struct fb_fix_screeninfo

struct fb_fix_screeninfo {
     char id[16]; /* 字符串形式的标识符 */
     unsigned long smem_start; /* 显存的起始地址（物理地址） */
     __u32 smem_len; /* 显存的长度 */
     __u32 type;
     __u32 type_aux;
     __u32 visual;
     __u16 xpanstep;
     __u16 ypanstep;
     __u16 ywrapstep;
     __u32 line_length; /* 一行的字节数 */
     unsigned long mmio_start; /* Start of Memory Mapped I/O(physical address) */
     __u32 mmio_len; /* Length of Memory Mapped I/O */
     __u32 accel; /* Indicate to driver which specific chip/card we have */
     __u16 capabilities;
     __u16 reserved[2];
};

三、获取LCD屏的信息（分辨率、深度）

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/fb.h>

int main(int args, char **argv)
{
    struct fb_fix_screeninfo fb_fix;        // 固定参数信息
    struct fb_var_screeninfo fb_var;        // 可变参数信息

    int fd = open("/dev/fb0", O_RDWR);
    if (fd < 0)
    {
        perror("open fb failed");
        return -1;
    }

    ioctl(fd, FBIOGET_FSCREENINFO, &fb_fix);    // 获取固定参数信息
    ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &fb_var);    // 获取可变参数信息
    printf(    
        "分辨率：%d * %d \n"    \
        "像素深度：%d bit \n"   \
        "像素格式: R<%d %d> G<%d %d> B<%d %d>\n",  \
        fb_var.xres, fb_var.yres, \
        fb_var.bits_per_pixel, \
        fb_var.red.offset, fb_var.red.length,  \
        fb_var.green.offset, fb_var.green.length, \
        fb_var.blue.offset, fb_var.blue.length
    );

    close(fd);
    return 0;
}