Android中的FrameBuffer

FrameBuffer 在Android中并不像在其它GUI那样直观，抽象的层次比较多，加上GUI的更新是通过OpenGLES来做的。所以让人很难搞清GUI更新的整个流 程，最近要准备一个讲稿，所以花了一些去研究，这里做点笔记供大家参考，源代码是基于高通平台的，这些代码在网上都可以下载。

FrameBuffer相关的组件

1.SurfaceFlinger是一个服务，主要是负责合成各窗口的Surface，然后通过OpenGLES显示到FrameBuffer上。SurfaceFlinger本身比较重要而且比较复杂，以后专门写一篇吧。

2.DisplayHardware是对显示设备的抽象，包括FrameBuffer和Overlay。它加载FrameBuffer和Overlay插件，并初始化OpenGLES:

    mNativeWindow <span style="color: #339933;">=</span>
 new FramebufferNativeWindow<span style="color: #009900;">(</span>
<span style="color: #009900;">)</span>
<span style="color: #339933;">;</span>

    framebuffer_device_t <span style="color: #993333;">const</span>
 <span style="color: #339933;">*</span>
 fbDev <span style="color: #339933;">=</span>
 mNativeWindow<span style="color: #339933;">-></span>
getDevice<span style="color: #009900;">(</span>
<span style="color: #009900;">)</span>
<span style="color: #339933;">;</span>

    <span style="color: #b1b100;">if</span>
 <span style="color: #009900;">(</span>
hw_get_module<span style="color: #009900;">(</span>
OVERLAY_HARDWARE_MODULE_ID<span style="color: #339933;">,</span>
 <span style="color: #339933;">&</span>
module<span style="color: #009900;">)</span>
 <span style="color: #339933;">==</span>
 <span style="color: #0000dd;">0</span>
<span style="color: #009900;">)</span>
 <span style="color: #009900;">{</span>

       overlay_control_open<span style="color: #009900;">(</span>
module<span style="color: #339933;">,</span>
 <span style="color: #339933;">&</span>
mOverlayEngine<span style="color: #009900;">)</span>
<span style="color: #339933;">;</span>

    <span style="color: #009900;">}</span>

    surface <span style="color: #339933;">=</span>
 eglCreateWindowSurface<span style="color: #009900;">(</span>
display<span style="color: #339933;">,</span>
 config<span style="color: #339933;">,</span>
 mNativeWindow.<span style="color: #202020;">get</span>
<span style="color: #009900;">(</span>
<span style="color: #009900;">)</span>
<span style="color: #339933;">,</span>
 NULL<span style="color: #009900;">)</span>
<span style="color: #339933;">;</span>

    eglMakeCurrent<span style="color: #009900;">(</span>
display<span style="color: #339933;">,</span>
 surface<span style="color: #339933;">,</span>
 surface<span style="color: #339933;">,</span>
 context<span style="color: #009900;">)</span>
<span style="color: #339933;">;</span>

3.FramebufferNativeWindow 是framebuffer 的抽象，它负责加载libgralloc，并打开framebuffer设备。FramebufferNativeWindow并不直接使用 framebuffer，而是自己创建了两个Buffer：

queueBuffer负责显示一个Buffer到屏幕上，它调用fb->post去显示。
dequeueBuffer获取一个空闲的Buffer，用来在后台绘制。

这两个函数由eglSwapBuffers调过来，调到

egl_window_surface_v2_t<span style="color: #339933;">::</span>
<span style="color: #202020;">swapBuffers</span>
：
    nativeWindow<span style="color: #339933;">-></span>
queueBuffer<span style="color: #009900;">(</span>
nativeWindow<span style="color: #339933;">,</span>
 buffer<span style="color: #009900;">)</span>
<span style="color: #339933;">;</span>

    nativeWindow<span style="color: #339933;">-></span>
dequeueBuffer<span style="color: #009900;">(</span>
nativeWindow<span style="color: #339933;">,</span>
 <span style="color: #339933;">&</span>
buffer<span style="color: #009900;">)</span>
<span style="color: #339933;">;</span>

4.msm7k/liboverlay是Overlay的实现，与其它平台不同的是，高通平台上的Overlay并不是提供一个framebuffer设备，而通过fb0的ioctl来实现的，ioctl分为两类操作：

OverlayControlChannel用于设置参数，比如设置Overlay的位置，宽度和高度：

bool OverlayControlChannel<span style="color: #339933;">::</span>
<span style="color: #202020;">setPosition</span>
<span style="color: #009900;">(</span>
<span style="color: #993333;">int</span>
 x<span style="color: #339933;">,</span>
 <span style="color: #993333;">int</span>
 y<span style="color: #339933;">,</span>
 uint32_t w<span style="color: #339933;">,</span>
 uint32_t h<span style="color: #009900;">)</span>
 <span style="color: #009900;">{</span>

    ov.<span style="color: #202020;">dst_rect</span>
.<span style="color: #202020;">x</span>
 <span style="color: #339933;">=</span>
 x<span style="color: #339933;">;</span>

    ov.<span style="color: #202020;">dst_rect</span>
.<span style="color: #202020;">y</span>
 <span style="color: #339933;">=</span>
 y<span style="color: #339933;">;</span>

    ov.<span style="color: #202020;">dst_rect</span>
.<span style="color: #202020;">w</span>
 <span style="color: #339933;">=</span>
 w<span style="color: #339933;">;</span>

    ov.<span style="color: #202020;">dst_rect</span>
.<span style="color: #202020;">h</span>
 <span style="color: #339933;">=</span>
 h<span style="color: #339933;">;</span>


    ioctl<span style="color: #009900;">(</span>
mFD<span style="color: #339933;">,</span>
 MSMFB_OVERLAY_SET<span style="color: #339933;">,</span>
 <span style="color: #339933;">&</span>
ov<span style="color: #009900;">)</span>
<span style="color: #339933;">;</span>

<span style="color: #009900;">}</span>

OverlayDataChannel用于显示Overlay，其中最重要的函数就是queueBuffer:
bool OverlayDataChannel::queueBuffer(uint32_t offset) {

mOvData.<span style="color: #202020;">data</span>
.<span style="color: #202020;">offset</span>
 <span style="color: #339933;">=</span>
 offset<span style="color: #339933;">;</span>


ioctl<span style="color: #009900;">(</span>
mFD<span style="color: #339933;">,</span>
 MSMFB_OVERLAY_PLAY<span style="color: #339933;">,</span>
 odPtr<span style="color: #009900;">)</span>
<span style="color: #009900;">)</span>

<span style="color: #009900;">}</span>

5.msm7k/libgralloc 是显示缓存的抽象，包括framebuffer和普通Surface的Buffer。framebuffer只是/dev/graphic/fb0的包 装，Surface的Buffer则是对/dev/pmem、ashmem和GPU内存(msm_hw3dm)的包装，它的目标主要是方便硬件加速，因为 DMA传输使用物理地址，要求内存在物理地址上连续。

6.msm7k/libcopybit这是2D加速库，主要负责Surface的拉伸、旋转和合成等操作。它有两种实现方式：
copybit.cpp: 基于fb0的ioctl(MSMFB_BLIT)的实现。
copybit_c2d.cpp: 基于kgsl的实现，只是对libC2D2.so的包装，libC2D2.so应该是不开源的。

7.pmem
misc/pmem.c: 对物理内存的管理，算法和用户空间的接口。
board-msm7x27.c定义了物理内存的缺省大小：

<span style="color: #339933;">#define MSM_PMEM_MDP_SIZE   0x1B76000</span>

<span style="color: #339933;">#define MSM_PMEM_ADSP_SIZE  0xB71000</span>

<span style="color: #339933;">#define MSM_PMEM_AUDIO_SIZE 0x5B000</span>

<span style="color: #339933;">#define MSM_FB_SIZE     0x177000</span>

<span style="color: #339933;">#define MSM_GPU_PHYS_SIZE   SZ_2M</span>

<span style="color: #339933;">#define PMEM_KERNEL_EBI1_SIZE   0x1C000</span>

msm_msm7x2x_allocate_memory_regions分配几大块内存用于给pmem做二次分配。

8.KGSL
Kernel Graphics System Layer (KGSL)，3D图形加速驱动程序，源代码drivers/gpu/msm目录下，它是对GPU的包装，给OpenGLES 2.0提供抽象的接口。

9.msm_hw3dm
这个我在内核中没有找到相关代码。

10.msm_fb
msm_fb.c: framebuffer, overlay和blit的用户接口。
mdp_dma.c: 对具体显示设备的包装，提供两种framebuffer更新的方式：

• mdp_refresh_screen： 定时更新。
• mdp_dma_pan_update: 通过pan display主动更新。

mdp_dma_lcdc.c：针对LCD实现的显示设备，mdp_lcdc_update用更新framebuffer。