功能描述

• 编写应用程序来操控FrameBuffer设备，如LCD屏幕。

实践要点——基础知识

FrameBuffer

• FrameBuffer是帧缓冲的意思，意味着FrameBuffer是一块内存，里面保存着一帧图像。

• 在Linux系统中，显示设备被称为FrameBuffer设备，对应的设备文件为/dev/fbX，Linux下可支持多个FrameBuffer设备，最多可达32个。

• 譬如有一个LCD的显示缓冲区的大小为1152000个字节，可以执行下面这条命令将LCD清屏（填充为黑色）。

  dd if=/dev/zero of/dev/fb0 bs=1024 count=1125

LCD应用编程流程&关键代码

1. 打开/dev/fbX设备文件

2. 使用ioctl()函数获取当前显示设备的参数信息，如分辨率、像素格式等，根据屏幕参数计算显示缓冲区大小

   struct fb_fix_screeninfo fbFInfo;                //LCD屏幕对应的两个关键的结构体数据，定义在中
   struct fb_var_screeninfo fbVInfo;
   
   fd = open("/dev/fb0", O_RDWR);
   
   ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &fbVInfo);
   ioctl(fd, FBIOGET_FSCREENINFO, &fbFInfo);
   
   screenSize = fbFInfo.line_length * fbVInfo.yres;//显示缓冲区大小等于一行字节数 * 行数
   width = fbVInfo.xres;                            //宽，列数
   height = fbFInfo.yres;                           //高，行数

3. 将屏幕的显示缓冲区映射到用户空间(mmap)

   screenBase = mmap(NULL, screenSize, PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
   if((void*)screenBase == MAP_FAILED) {
      perror("mmap error");
      close(fd);
      exit(-1);
   }

   • 使用普通IO的方式（譬如直接read\write)也是可以的，但是当数据量比较大的时候，普通IO的方式效率较低。

4. 读写屏幕的显示缓冲区，进行绘图或图片显示等操作

   • 即给对应位置的screeBase[i]赋对应颜色的值。

5. 完成显示后，取消munmap取消映射，关闭设备文件

   munmap(screenBase, screenSize);
   close(fd);

像素格式

printf("像素格式： R<%d %d> G<%d %d> B<%d %d>\n", fbVInfo.red.offset, fbVInfo.red.length \
                                                fbVInfo.green.offset, fbVInfo.green.length \
                                                fbVInfo.blue.offset, fbVInfo.blue.length);

• 上述代码一个示例输出如下：

  像素格式：R<11 5> G<5 6> B<0 5>

  分别表示RGB三种颜色分量的偏移量和长度。从输出可知，16bit颜色值中高5位表示R颜色通道，中间6位表示G颜色通道，低5位表示B颜色通道，所以这是一个RGB565格式的显示设备。

• 显示格式可以通过修改设备树进行修改，或者通过ioctl修改。通过ioctl设置LCD的可变参数，使用是FBIOPUT_VSCREENINFO宏。

实践要点——显示BMP图片

BMP图像介绍

• BMP（全称Bitmap）是Windows操作系统中的标准图像文件格式，采用位图映射存储格式，除了图像深度可选外(1bit、4bit、8bit、16bit、32bit)，对图像数据没有任何压缩。因此，BMP图像文件所占用的空间很大，但是没有失真。
• 典型的BMP图像组成：
  1. 文件头，14 Bytes，包含BMP文件的格式、大小、位图数据偏移量等信息；
  2. 信息头，40~56 Bytes，包含位图信息头大小、图像尺寸、图像大小、位平面数、压缩方式、颜色索引等信息；
     • 信息头中，图像的高度用4个字节表示。该值除了描述图像的高度外，还描述位图的方向。如果高度大于0，说明是倒向的位图，如果高度小于0，说明是正向的位图。一般情况下，都是大于0，即位图是倒向的。正向（左）和倒向（右）的区别见下图。
  3. 调色板，由颜色索引数决定；
  4. 位图数据，由图像尺寸决定，包含具体的图像数据。
     • 对于24位位图，3个字节数据表示一个像素点的颜色；16位2个；32位4个。

• 一般常见的图像都是16位（RGB565）或24位（RGB888）为主，这样的图像为真彩色图像，是不需要调色板的，信息头后面紧跟的就是位图数据了。对于16色位图、256色位图，就要用到调色板了。

附录

• 代码链接：https://gitee.com/sigmapoet/zdyz-application/tree/master/05-frameBuffer