【米尔瑞萨RZ/G2L开发板-创新应用】基于DRM的Linux显示系统

1、Linux Graphic框架



Linux图形栈简单来说可以分为用户空间程序和kernel空间的驱动两个部分。
其中用户空间包括libdrm库和基于libdrm的APP
kernel空间主要是图显驱动和buffer的管理。



1.1 DRM简介
Direct Rendering Manager(DRM)是linux内核子系统，负责与显卡交互。 DRM提供一组API，用户空间程序可以使用该API将命令和数据发送到GPU并执行诸如配置显示器的模式设置之类的操作。

DRM位于内核空间中，因此用户空间程序必须使用内核系统调用来请求其服务。DRM检测到的每个GPU都称为DRM设备，并创建了一个设备文件/dev/dri/cardX节点，并使用ioctl调用与DRM进行通信。不同的ioctl对应于DRM API的不同功能。DRM提供了libdrm库，以方便用户空间程序与DRM子系统交互。

基于DRM的Linux显示系统，从APP到底层的大概结构如下图所示。

1.2 DRM和FB框架的区别

DRM是Linux目前主流的图形显示框架，相比FB架构，DRM更能适应当前日益更新的显示硬件。 比如FB原生不支持多层合成，不支持VSYNC，不支持DMA-BUF，不支持异步更新，不支持fence机制等等， 而这些功能DRM原生都支持。同时DRM可以统一管理GPU和Display驱动，使得软件架构更为统一，方便管理和维护。

本文主要涉及：
1）移植libdrm到rzg2l开发板
2）基于libdrm编写测试APP
3）移植LVGL图形界面

2、移植libdrm


2.1 下载libdrm源码

git clone git://anongit.freedesktop.org/mesa/drm

1. drm$ tree -L 1
   
2. .
   
3. ├── amdgpu
   
4. ├── android
   
5. ├── Android.common.mk
   
6. ├── Android.mk
   
7. ├── CleanSpec.mk
   
8. ├── CONTRIBUTING.rst
   
9. ├── core-symbols.txt
   
10. ├── data
    
11. ├── etnaviv
    
12. ├── exynos
    
13. ├── freedreno
    
14. ├── gen_table_fourcc.py
    
15. ├── include
    
16. ├── intel
    
17. ├── libdrm_lists.h
    
18. ├── libdrm_macros.h
    
19. ├── libdrm.pc.in
    
20. ├── libsync.h
    
21. ├── Makefile.sources
    
22. ├── man
    
23. ├── meson.build
    
24. ├── meson_options.txt
    
25. ├── nouveau
    
26. ├── omap
    
27. ├── radeon
    
28. ├── README.rst
    
29. ├── RELEASING
    
30. ├── symbols-check.py
    
31. ├── tegra
    
32. ├── tests
    
33. ├── util_double_list.h
    
34. ├── util_math.h
    
35. ├── vc4
    
36. ├── xf86atomic.h
    
37. ├── xf86drm.c
    
38. ├── xf86drm.h
    
39. ├── xf86drmHash.c
    
40. ├── xf86drmHash.h
    
41. ├── xf86drmMode.c
    
42. ├── xf86drmMode.h
    
43. ├── xf86drmRandom.c
    
44. ├── xf86drmRandom.h
    
45. └── xf86drmSL.c
    
46. 
    
47. 15 directories, 28 files
    

复制代码

2.2 配置libdrm
新建一个cross_file.txt，meson --cross-file指定使用这个cross_file.txt

1. [binaries]
   
2. c = 'aarch64-poky-linux-gcc'
   
3. cpp = 'aarch64-poky-linux-g++'
   
4. ar = 'aarch64-poky-linux-ar'
   
5. 
   
6. [host_machine]
   
7. system = 'linux'
   
8. cpu_family = 'aarch64'
   
9. cpu = 'aarch64'
   
10. endian = 'little'

复制代码

   

1. meson --prefix=$(pwd)/install --cross-file cross_file.txt build

复制代码

2.3 编译libdrm     

1. cd build
   
2. 
   
3. ninja && ninja install

复制代码

编译好的libdrm如下所示：

1. install$ tree -L 2
   
2. .
   
3. ├── include
   
4. │   ├── freedreno
   
5. │   ├── libdrm
   
6. │   ├── libkms
   
7. │   ├── libsync.h
   
8. │   ├── xf86drm.h
   
9. │   └── xf86drmMode.h
   
10. ├── lib
    
11. │   ├── libdrm_amdgpu.so -> libdrm_amdgpu.so.1
    
12. │   ├── libdrm_amdgpu.so.1 -> libdrm_amdgpu.so.1.0.0
    
13. │   ├── libdrm_amdgpu.so.1.0.0
    
14. │   ├── libdrm_freedreno.so -> libdrm_freedreno.so.1
    
15. │   ├── libdrm_freedreno.so.1 -> libdrm_freedreno.so.1.0.0
    
16. │   ├── libdrm_freedreno.so.1.0.0
    
17. │   ├── libdrm_nouveau.so -> libdrm_nouveau.so.2
    
18. │   ├── libdrm_nouveau.so.2 -> libdrm_nouveau.so.2.0.0
    
19. │   ├── libdrm_nouveau.so.2.0.0
    
20. │   ├── libdrm_radeon.so -> libdrm_radeon.so.1
    
21. │   ├── libdrm_radeon.so.1 -> libdrm_radeon.so.1.0.1
    
22. │   ├── libdrm_radeon.so.1.0.1
    
23. │   ├── libdrm.so -> libdrm.so.2
    
24. │   ├── libdrm.so.2 -> libdrm.so.2.4.0
    
25. │   ├── libdrm.so.2.4.0
    
26. │   ├── libkms.so -> libkms.so.1
    
27. │   ├── libkms.so.1 -> libkms.so.1.0.0
    
28. │   ├── libkms.so.1.0.0
    
29. │   └── pkgconfig
    
30. └── share
    
31.     ├── libdrm
    
32.     └── man
    
33. 
    
34. 9 directories, 21 files

复制代码

最终要用到的是这个库文件 libdrm.so.2和一些位于build/tests/modetest/目录下的测试工具modetest

2.4 使用modetest测试
将上一步编译好的 libdrm.so.2库放入到板子的/usr/lib, modetest程序copy到板端/usr/bin下。
[h]

执行modetest -M rcar-du查看资源:
可以看出CRTC ID是37，ENCODER ID是38，CONNECTOR ID是39
主图层primary plane ID是32，overlay plane ID是34

1. modetest -M rcar-du
   
2. Encoders:
   
3. id      crtc    type    possible crtcs  possible clones
   
4. 38      37      none    0x00000001      0x00000001
   
5. 44      0       Virtual 0x00000001      0x00000002
   
6. 
   
7. Connectors:
   
8. id      encoder status          name            size (mm)       modes   encoders
   
9. 39      38      connected       HDMI-A-1        0x0             1       38
   
10.   modes:
    
11.         index name refresh (Hz) hdisp hss hse htot vdisp vss vse vtot)
    
12.   #0 1920x1080 60.00 1920 2008 2052 2200 1080 1116 1121 1125 148500 flags: ; type: preferred

复制代码

使用主图层测试：

1. root@myir-yg2lx:/etc# modetest -M rcar-du -P 32@37:1920x1080
   
2. testing 1920x1080@XR24 overlay plane 32

复制代码

使用overlay图层测试

1. root@myir-yg2lx:/etc# modetest -M rcar-du -P 34@37:1920x1080
   
2. testing 1920x1080@XR24 overlay plane 34

复制代码

使用Connector测试

1. root@myir-yg2lx:/etc# modetest -M rcar-du -s 39@37:1920x1080
   
2. setting mode 1920x1080-60.00Hz@XR24 on connectors 39, crtc 37
   
3. failed to set gamma: Invalid argument

复制代码

3、编译自己的APP
自己写APP的一般流程如下：



这里给出Makefile的参考。
在编译之前首先要source /opt/poky/3.1.20/environment-setup-aarch64-poky-linux，
附件中的代码分别是单buffer的，双buffer和基于vsync事件的。详情参考源码。

1. CC?=$(CC)gcc
   
2. 
   
3. CFLAGS_=-I /opt/poky/3.1.20/sysroots/aarch64-poky-linux/usr/include/
   
4. CFLAGS_ += -I /opt/poky/3.1.20/sysroots/aarch64-poky-linux/usr/include/libdrm/
   
5. LDFLAGS_=-L /opt/poky/3.1.20/sysroots/aarch64-poky-linux/usr/lib/
   
6. 
   
7. FLAGS=-ldrm
   
8. all:
   
9.         $(CC) $(CFLAGS_) $(LDFLAGS_) $(FLAGS)  modeset.c -o modeset
   
10.         $(CC) $(CFLAGS_) $(LDFLAGS_) $(FLAGS)  modeset-double-buffered.c -o modeset-double-buffered
    
11.         $(CC) $(CFLAGS_) $(LDFLAGS_) $(FLAGS)  modeset-vsync.c -o modeset-vsync
    
12. 
    
13. .PHONY: clean
    
14. clean:
    
15.         rm -f *.o modeset modeset-double-buffered modeset-vsync
    

复制代码

编译make
编译好的程序copy到板端执行
./modeset /dev/dri/card1


4、基于DRM的LVGL移植

之前有移植基于/dev/fb0的lvgl，现在修改一下lvgl的源码，不使用FB作为后端，改为使用DRM做为后端。




4.1 Makefile 修改
基于DRM的lvgl，需要用到libdrm和drm的一些头文件，这里指定了libdrm的路径。

1. # Makefile
   
2. 
   
3. cc=$(CC)
   
4. 
   
5. LVGL_DIR_NAME ?= lvgl
   
6. LVGL_DIR ?= ${shell pwd}
   
7. 
   
8. CFLAGS = -O3 -g0 -I$(LVGL_DIR)/
   
9. 
   
10. BIN = lvgl-drm
    
11. 
    
12. CFLAGS = -I$(LVGL_DIR)/ $(DEFINES) $(WARNINGS) $(OPTIMIZATION) -I$(LVGL_DIR)  -I.
    
13. 
    
14. CFLAGS += -I /media/yc/D/DRM-test/DRM-Test/libdrm-2.4.100/install/include
    
15. CFLAGS += -I /media/yc/D/DRM-test/DRM-Test/libdrm-2.4.100/install/include/libdrm
    
16. LDFLAGS +=-L /media/yc/D/DRM-test/DRM-Test/libdrm-2.4.99/install/lib
    
17. 
    
18. LDFLAGS += -lm -ldrm
    
19. 
    
20. #Collect the files to compile
    
21. MAINSRC = ./main.c
    
22. 
    
23. include ./lvgl/lvgl.mk
    
24. include ./lv_drivers/lv_drivers.mk
    
25. include ./lv_demos/lv_demo.mk
    
26. 
    
27. OBJEXT ?= .o
    
28. 
    
29. AOBJS = $(ASRCS:.S=$(OBJEXT))
    
30. COBJS = $(CSRCS:.c=$(OBJEXT))
    
31. 
    
32. MAINOBJ = $(MAINSRC:.c=$(OBJEXT))
    
33. 
    
34. SRCS = $(ASRCS) $(CSRCS) $(MAINSRC)
    
35. OBJS = $(AOBJS) $(COBJS)
    
36. 
    
37. ## MAINOBJ -> OBJFILES
    
38. 
    
39. all: default
    
40. 
    
41. %.o: %.c
    
42.         @$(cc)  $(CFLAGS) -c $< -o $@
    
43.         @echo "CC $<"
    
44.    
    
45. default: $(AOBJS) $(COBJS) $(MAINOBJ)
    
46.         $(cc) -o $(BIN) $(MAINOBJ) $(AOBJS) $(COBJS) $(LDFLAGS)
    
47.         cp $(BIN) /media/yc/D/rz-gl2/work_tmp
    
48. 
    
49. clean:
    
50.         rm -f $(BIN) $(AOBJS) $(COBJS) $(MAINOBJ)
    
51. 
    

复制代码

4.2 lv_drv_conf.h文件修改




这里默认使用的是card0，修改成card1



4.3 main.c文件修改



4.4 编译
make -j8
将编译出来的lvgl-drm文件copy到板端运行即可

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