DRM

Introduction DRM 核心包括两个内存管理器，分别是 Translation Table Manager(TTM) 和 Graphics Execution Manager(GEM). TTM 是第一个被开发的 DRM 内存管理器。它提供了一个单一的用户空间 API 来满足所有硬件的需求，支持统一内存体系结构(Unified Memory Architecture，UMA)设备和具有专用视频 RAM (即大多数离散显卡)的设备。这导致了一大段复杂的代码，结果很难用于驱动程序开发。 由于 TTM 的复杂性，GEM 最初是由英特尔(Intel)赞助的一个项目。GEM 没有提供每个图形内存相关问题的解决方案，而是确定了驱动程序之间的公共代码，并创建了一个支持库来共享它。GEM 的初始化和执行要求比 TTM 简单，但没有视频 RAM 管理功能，因此仅限于 UMA 设备。 GEM Initialization 在 struct drm_driver driver feature 中设置 DRIVER_GEM bit. 中间层会自动调用drm_gem_init()来完成 GEM 的初始化. GEM Objects Creation GEM object 由结构体 struct drm_gem_object表示, 通过drm_gem_oject_init()初始化, 利用 shmem 来分配 anonymous pageable memory. 如果 hardware 需要 physical contiguous system memory(通常是嵌入式设备需求), 那么可以不需要使用 shmem, 而是通过drm_gem_private_object_init()初始化....

Panel and Bridge 情况 1：设备树存在 panel 节点 imx6ull-dhcom-pdk2.dts 中的存在 panel 节点，对应 panel-simple.c: &lcdif { status = "okay"; port { display_out: endpoint { remote-endpoint = <&panel_in>; }; }; }; panel { compatible = "auo,g101evn010"; power-supply = <&ldo4_ext>; backlight = <&lcd_backlight>; port { panel_in: endpoint { remote-endpoint = <&display_out>; }; }; }; 这种情况比较简单，在底层 driver 中调用drm_of_find_panel_or_bridge找到设备树中的 panel 节点，和 panel driver 匹配，找到 panel driver 注册的 drm_panel 结构体。 再调用devm_drm_panel_bridge_add, 分配 panel_bridge, 注册一个固定的drm_bridge。 最后调用drm_bridge_attach, 调用到 bridge->funcs->attach, 即 panel_bridge_attach, 注册 connector，以及把 connector attach 到 encoder。...

Buildroot 编译 kernel 和 rootfs 我们想在 QEMU 中进行 debug，那么首先需要准备好 kernel image 和 rootfs。这边我们采用的是 buildroot 的方式来创建我们需要的 kernel 和 rootfs。 下载 buildroot 2024: wget https://buildroot.org/downloads/buildroot-2024.02.6.tar.gz 接着进入 buildroot 目录，执行 make qemu_x86_64_defconfig，使用 qemu 的配置： cd buildroot-2024.02.6/ make qemu_x86_64_defconfig 对该 config 文件作如下改动： # support custom linux source code BR2_PACKAGE_OVERRIDE_FILE="board/qemu/x86_64/custom_override.mk" BR2_LINUX_KERNEL_CUSTOM_VERSION=y BR2_LINUX_KERNEL_CUSTOM_VERSION_VALUE="linux-6.10" BR2_LINUX_KERNEL_CUSTOM_CONFIG_FILE="board/qemu/x86_64/custom_linux.config" # GDB support BR2_PACKAGE_HOST_GDB=y # cross gdb for host machine BR2_PACKAGE_GDB=y BR2_PACKAGE_GDB_SERVER=y BR2_TOOLCHAIN_BUILDROOT_CXX=y BR2_DEBUG_3=y BR2_ENABLE_DEBUG=y # enable debug symbol in packages BR2_OPTIMIZE_0=y BR2_PACKAGE_LIBDRM=y BR2_PACKAGE_DRMTEST=y # custom drm test package 改动目的主要是：...

struct drm_encoder_funcs { void (*reset)(struct drm_encoder *encoder); void (*destroy)(struct drm_encoder *encoder); int (*late_register)(struct drm_encoder *encoder); void (*early_unregister)(struct drm_encoder *encoder); void (*debugfs_init)(struct drm_encoder *encoder, struct dentry *root); }; reset: reset encoder destroy: drm_encoder_cleanup late_register: 和 crtc 相关接口类似 early_unregister: 同上 debugfs_init: 注册 debugfs_init struct drm_encoder { struct drm_device *dev; struct list_head head; struct drm_mode_object base; char *name; int encoder_type; /// DRM_MODE_ENCODER_<foo> unsigned index; uint32_t possible_crtcs; uint32_t possible_clones; struct drm_crtc *crtc; struct list_head bridge_chain; const struct drm_encoder_funcs *funcs; const struct drm_encoder_helper_funcs *helper_private; struct dentry *debugfs_entry; }; struct drm_encoder_helper_funcs { void (*dpms)(struct drm_encoder *encoder, int mode); enum drm_mode_status (*mode_valid)(struct drm_encoder *crtc, const struct drm_display_mode *mode); bool (*mode_fixup)(struct drm_encoder *encoder, const struct drm_display_mode *mode, struct drm_display_mode *adjusted_mode); void (*prepare)(struct drm_encoder *encoder); void (*commit)(struct drm_encoder *encoder); void (*mode_set)(struct drm_encoder *encoder, struct drm_display_mode *mode, struct drm_display_mode *adjusted_mode); void (*atomic_mode_set)(struct drm_encoder *encoder, struct drm_crtc_state *crtc_state, struct drm_connector_state *conn_state); enum drm_connector_status (*detect)(struct drm_encoder *encoder, struct drm_connector *connector); void (*atomic_disable)(struct drm_encoder *encoder, struct drm_atomic_state *state); void (*atomic_enable)(struct drm_encoder *encoder, struct drm_atomic_state *state); void (*disable)(struct drm_encoder *encoder); void (*enable)(struct drm_encoder *encoder); int (*atomic_check)(struct drm_encoder *encoder, struct drm_crtc_state *crtc_state, struct drm_connector_state *conn_state); }; dpms: optional, legacy support....

Data Structure struct drm_connector { struct drm_device *dev; struct device *kdev; struct device_attribute *attr; struct fwnode_handle *fwnode; struct list_head head; struct list_head global_connector_list_entry; struct drm_mode_object base; char *name; struct mutex mutex; unsigned index; int connector_type; /// DRM_MODE_CONNECTOR_<foo> int connector_type_id; /// index into connector type enum bool interlace_allowed; bool doublescan_allowed; bool stereo_allowed; bool ycbcr_420_allowed; enum drm_connector_registration_state registration_state; struct list_head modes; enum drm_connector_status status; struct list_head probed_modes; struct drm_display_info display_info; const struct drm_connector_funcs *funcs; struct drm_property_blob *edid_blob_ptr; struct drm_object_properties properties; struct drm_property *scaling_mode_property; struct drm_property *vrr_capable_property; struct drm_property *colorspace_property; struct drm_property_blob *path_blob_ptr; struct drm_property *max_bpc_property; struct drm_privacy_screen *privacy_screen; struct notifier_block privacy_screen_notifier; struct drm_property *privacy_screen_sw_state_property; struct drm_property *privacy_screen_hw_state_property; uint8_t polled; int dpms; const struct drm_connector_helper_funcs *helper_private; struct drm_cmdline_mode cmdline_mode; enum drm_connector_force force; const struct drm_edid *edid_override; struct mutex edid_override_mutex; u64 epoch_counter; u32 possible_encoders; struct drm_encoder *encoder; #define MAX_ELD_BYTES 128 uint8_t eld[MAX_ELD_BYTES]; bool latency_present[2]; int video_latency[2]; int audio_latency[2]; struct i2c_adapter *ddc; int null_edid_counter; unsigned bad_edid_counter; bool edid_corrupt; u8 real_edid_checksum; struct dentry *debugfs_entry; struct drm_connector_state *state; struct drm_property_blob *tile_blob_ptr; bool has_tile; struct drm_tile_group *tile_group; bool tile_is_single_monitor; uint8_t num_h_tile, num_v_tile; uint8_t tile_h_loc, tile_v_loc; uint16_t tile_h_size, tile_v_size; struct llist_node free_node; struct hdr_sink_metadata hdr_sink_metadata; }; polled: 有三个宏，DRM_CONNECTOR_POLL_HPD: connector 能主动 detect 到 hotplug 并发出 hotplug event。 DRM_CONNECTOR_POLL_CONNECT：需要 polling 是否发生了 connect。DRM_CONNECTOR_POLL_DISCONNECT：需要 polling 是否发生了 disconnect。如果 polled 设置为 0，表示不支持检测 connection status 变化。...

数据结构 drm_crtc struct drm_crtc { struct drm_device *dev; struct device_node *port; struct list_head head; char *name; struct drm_modeset_lock mutex; struct drm_mode_object base; struct drm_plane *primary; // for legacy IOCTL struct drm_plane *cursor; // for legacy IOCTL unsigned index; int cursor_x; // legacy int cursor_y; // legacy bool enabled; // legacy struct drm_display_mode mode; // legacy struct drm_display_mode hwmode; // legacy int x; // legacy int y; // legacy const struct drm_crtc_funcs *funcs; uint32_t gamma_size; // legacy uint16_t *gamma_store; // legacy const struct drm_crtc_helper_funcs *helper_private; struct drm_object_properties properties; struct drm_property *scaling_filter_property; struct drm_crtc_state *state; struct list_head commit_list; spinlock_t commit_lock; struct dentry *debugfs_entry; struct drm_crtc_crc crc; unsigned int fence_context; spinlock_t fence_lock; unsigned long fence_seqno; char timeline_name[32]; struct drm_self_refresh_data *self_refresh_data; }; drm_crtc_state struct drm_crtc_state { struct drm_crtc *crtc; bool enable; bool active; bool planes_changed : 1; bool mode_changed : 1; bool active_changed : 1; bool connectors_changed : 1; bool zpos_changed : 1; bool color_mgmt_changed : 1; bool no_vblank : 1; u32 plane_mask; u32 connector_mask; u32 encoder_mask; struct drm_display_mode adjusted_mode; struct drm_display_mode mode; struct drm_property_blob *mode_blob; struct drm_property_blob *degamma_lut; struct drm_property_blob *ctm; struct drm_property_blob *gamma_lut; u32 target_vblank; bool async_flip; bool vrr_enabled; bool self_refresh_active; enum drm_scaling_filter scaling_filter; struct drm_pending_vblank_event *event; struct drm_crtc_commit *commit; struct drm_atomic_state *state; }; enable: gate all other state。控制 crtc 是否需要 enable，控制 resource assignment...

Property CRTCs, planes, connectors 都有各自的 properties(字符串到值的映射)。Userspace 通过设置这些 properties，即可完成对显示参数的设置。 目前只有 CRTCs, planes, connectors 三者有 properties，因此 Userspace 只能对该三者的 properties 进行设置。 DRM 中定义了一系列 standard properties，这些 properties 在每个平台上都会创建，比如 connector 的 standard properties 会通过 drm_connector_create_standard_properties() 在 connector init 过程中自动创建，其他还有 specific 的 properties 需要底层 driver 调用特定的函数来创建，比如 drm_mode_create_dvi_i_properties() 可以创建 select subconnector property。 standard property 保存在 drm_device->mode_config 中，specific property 需要调用各自的创建函数来创建，保存在 drm_crtc/connector/plane 中。 struct drm_property { struct list_head head; // property链表 struct drm_mode_object base; uint32_t flags; char name[DRM_PROP_NAME_LEN]; // property名称 uint32_t num_values; uint64_t *values; struct drm_device *dev; struct list_head enum_list; }; flags: property flags，需要是以下选项之一:...

数据结构 drm_mode_config_funcs mode setting functions, 该结构体需要在底层 driver 中初始化。 struct drm_mode_config_funcs { struct drm_framebuffer *(*fb_create)(struct drm_device *dev, struct drm_file *file_priv, const struct drm_mode_fb_cmd2 *mode_cmd); const struct drm_format_info *(*get_format_info)(const struct drm_mode_fb_cmd2 *mode_cmd); void (*output_poll_changed)(struct drm_device *dev); enum drm_mode_status (*mode_valid)(struct drm_device *dev, const struct drm_display_mode *mode); int (*atomic_check)(struct drm_device *dev, struct drm_atomic_state *state); int (*atomic_commit)(struct drm_device *dev,struct drm_atomic_state *state, bool nonblock); struct drm_atomic_state *(*atomic_state_alloc)(struct drm_device *dev); void (*atomic_state_clear)(struct drm_atomic_state *state); void (*atomic_state_free)(struct drm_atomic_state *state); }; fb_create: 创建 framebuffer 的回调函数，在 userspace 调用 drmModeAddFB2()之后会调用到。....

Overview 一篇关于垂直同步 V-Sync 解释的文章：https://daily.elepover.com/2021/03/27/vsync/index.html 当 GPU 渲染的速度 > 显示器刷新的速度时，GPU 在显示器还来不及完成渲染完一帧时，就切换了 framebuffer，会导致出现撕裂现象。 帧率大于显示器刷新率时，启用垂直同步。 帧率小于显示器刷新率时，禁用垂直同步。 为了支持 vblank，底层 drvier 需要调用 drm_vblank_init()初始化，另外需要实现 drm_crtc_funcs.enable_vblank 和 drm_crtc_funcs.disable_vblank 两个回调函数，并且在 vblank 中断中调用 drm_crtc_handle_vblank()。 数据结构 struct drm_vblank_crtc { struct drm_device *dev; wait_queue_head_t queue; struct timer_list disable_timer; seqlock_t seqlock; atomic64_t count; ktime_t time; atomic_t refcount; u32 last; u32 max_vblank_count; unsigned int inmodeset; unsigned int pipe; int framedur_ns; int linedur_ns; struct drm_display_mode hwmode; bool enabled; struct kthread_worker *worker; struct list_head pending_work; wait_queue_head_t work_wait_queue; }; pipe: 表示第几个 crtc，在 drm_vblank_init 中初始化。...

数据结构 struct drm_plane{ } struct drm_plane_state { struct drm_plane *plane; // backpointer指向plane struct drm_crtc *crtc; // 通过drm_atomic_set_crtc_for_plane绑定的crtc struct drm_framebuffer *fb; // 通过drm_atomic_set_fb_for_plane绑定的fb struct dma_fence *fence; int32_t crtc_x; int32_t crtc_y; uint32_t crtc_w, crtc_h; uint32_t src_x; uint32_t src_y; uint32_t src_h, src_w; int32_t hotspot_x, hotspot_y; u16 alpha; uint16_t pixel_blend_mode; unsigned int rotation; unsigned int zpos; unsigned int normalized_zpos; enum drm_color_encoding color_encoding; enum drm_color_range color_range; struct drm_property_blob *fb_damage_clips; bool ignore_damage_clips; struct drm_rect src, dst; bool visible; enum drm_scaling_filter scaling_filter; struct drm_crtc_commit *commit; struct drm_atomic_state *state; bool color_mgmt_changed : 1; }; crtc_x/y/w/h: 设置该 plane 可见区域的起始位置和大小。...