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K230 DRM使用指南

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:

  1. 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
  2. DRM架构原生支持VSYNC、DMA_BUF、Fence机制
  3. 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
37Encoder
38Connector
36CRTC分辨率支持:1080x1920
31video图层颜色空间支持:NV12、NV21、NV16、NV61
32OSD图层颜色空间支持:AR24、AR12、AR15、RG24、RG16
33OSD图层颜色空间支持:AR24、AR12、AR15、RG24、RG16
34OSD图层颜色空间支持:AR24、AR12、AR15、RG24、RG16
35OSD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:

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:

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:

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

  1. K230 DRM开发测试依赖LCD屏幕

  2. 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