Android帧缓冲区(Frame Buffer)硬件抽象层(HAL)模块Gralloc的实现原理分析(7)

简介:
   显示屏的刷新频率与显示屏的扫描时序相关。显示屏的扫描时序可以参考Linux内核源代码目录下的Documentation/fb/framebuffer.txt文件。我们结合图2来简单说明上述代码是如何计算显示屏的刷新频率的。
图 2 显示屏扫描时序示意图
        中间由xres和yres组成的区域即为显示屏的图形绘制区,在绘制区的上、下、左和右分别有四个边距upper_margin、lower_margin、left_margin和right_margin。此外,在显示屏的最右边以及最下边还有一个水平同步区域hsync_len和一个垂直同步区域vsync_len。电子枪按照从左到右、从上到下的顺序来显示屏中打点,从而可以将要渲染的图形显示在屏幕中。前面所提到的区域信息分别保存在fb_var_screnninfo结构体info的成员变量xres、yres、upper_margin、lower_margin、left_margin、right_margin、hsync_len和vsync_len。
        电子枪每在xres和yres所组成的区域中打一个点所花费的时间记录在fb_var_screnninfo结构体info的成员变量pixclock,单位为pico seconds,即10E-12秒。 
        电子枪从左到右扫描完成一行之后,都会处理关闭状态,并且会重新折回到左边去。由于电子枪在从右到左折回的过程中不需要打点,因此,这个过程会比从左到右扫描屏幕的过程要快,这个折回的时间大概就等于在xres和yres所组成的区域扫描(left_margin+right_margin)个点的时间。这样,我们就可以认为每渲染一行需要的时间为(xres + left_margin + right_margin)* pixclock。
       同样,电子枪从上到下扫描完成显示屏之后,需要从右下角折回到左上角去,折回的时间大概等于在xres和yres所组成的区域中扫描(upper_margin + lower_margin)行所需要的时间。这样,我们就可以认为每渲染一屏图形所需要的时间等于在xres和yres所组成的区域中扫描(yres + upper_margin + lower_margin)行所需要的时间。由于在xres和yres所组成的区域中扫描一行所需要的时间为(xres + left_margin + right_margin)* pixclock,因此,每渲染一屏图形所需要的总时间就等于(yres + upper_margin + lower_margin)* (xres + left_margin + right_margin)* pixclock。
       每渲染一屏图形需要的总时间经过计算之后,就保存在变量refreshQuotient中。注意,变量refreshQuotient所描述的时间的单位为1E-12秒。这样,将变量refreshQuotient的值倒过来,就可以得到设备显示屏的刷新频率。将这个频率值乘以10E15次方之后,就得到一个单位为10E-3 HZ的刷新频率,保存在变量refreshRate中。
       当Android系统在模拟器运行的时候,保存在fb_var_screnninfo结构体info的成员变量pixclock中的值可能等于0。在这种情况下,前面计算得到的变量refreshRate的值就会等于0。在这种情况下,接下来的代码会将变量refreshRate的值设置为60 * 1000 * 10E-3 HZ,即将显示屏的刷新频率设置为60HZ。
       再往下看函数mapFrameBufferLocked:
  1. if (int(info.width) <= 0 || int(info.height) <= 0) {  
  2.     // the driver doesn't return that information  
  3.     // default to 160 dpi  
  4.     info.width  = ((info.xres * 25.4f)/160.0f + 0.5f);  
  5.     info.height = ((info.yres * 25.4f)/160.0f + 0.5f);  
  6. }  
  7.   
  8. float xdpi = (info.xres * 25.4f) / info.width;  
  9. float ydpi = (info.yres * 25.4f) / info.height;  
  10. float fps  = refreshRate / 1000.0f;  

        这段代码首先计算显示屏的密度,即每英寸有多少个像素点,分别宽度和高度两个维度,分别保存在变量xdpi和ydpi中。注意,fb_var_screeninfo结构体info的成员变量width和height用来描述显示屏的宽度和高度,它们是以毫米(mm)为单位的。
 
        这段代码接着再将前面计算得到的显示屏刷新频率的单位由10E-3 HZ转换为HZ,即帧每秒,并且保存在变量fps中。
        再往下看函数mapFrameBufferLocked:
  1. if (ioctl(fd, FBIOGET_FSCREENINFO, &finfo) == -1)  
  2.     return -errno;  
  3.   
  4. if (finfo.smem_len <= 0)  
  5.     return -errno;  
  6.   
  7.   
  8. module->flags = flags;  
  9. module->info = info;  
  10. module->finfo = finfo;  
  11. module->xdpi = xdpi;  
  12. module->ydpi = ydpi;  
  13. module->fps = fps;  
       这段代码再次通过IO控制命令FBIOGET_FSCREENINFO来获得系统帧缓冲区的固定信息,并且保存在fb_fix_screeninfo结构体finfo中,接下来再使用fb_fix_screeninfo结构体finfo以及前面得到的系统帧缓冲区的其它信息来初始化参数module所描述的一个private_module_t结构体。
 
       最后,函数mapFrameBufferLocked就将系统帧缓冲区映射到当前进程的地址空间来:
  1.     /* 
  2.      * map the framebuffer 
  3.      */  
  4.   
  5.     int err;  
  6.     size_t fbSize = roundUpToPageSize(finfo.line_length * info.yres_virtual);  
  7.     module->framebuffer = new private_handle_t(dup(fd), fbSize, 0);  
  8.   
  9.     module->numBuffers = info.yres_virtual / info.yres;  
  10.     module->bufferMask = 0;  
  11.   
  12.     void* vaddr = mmap(0, fbSize, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);  
  13.     if (vaddr == MAP_FAILED) {  
  14.         LOGE("Error mapping the framebuffer (%s)", strerror(errno));  
  15.         return -errno;  
  16.     }  
  17.     module->framebuffer->base = intptr_t(vaddr);  
  18.     memset(vaddr, 0, fbSize);  
  19.     return 0;  
  20. }  
        表达式finfo.line_length * info.yres_virtual计算的是整个系统帧缓冲区的大小,它的值等于显示屏行数(虚拟分辨率的高度值,info.yres_virtual)乘以每一行所占用的字节数(finfo.line_length)。函数roundUpToPageSize用来将整个系统帧缓冲区的大小对齐到页面边界。对齐后的大小保存在变量fbSize中。
 
        表达式finfo.yres_virtual / info.yres计算的是整个系统帧缓冲区可以划分为多少个图形缓冲区来使用,这个数值保存在参数module所描述的一个private_module_t结构体的成员变量nmBuffers中。参数module所描述的一个private_module_t结构体的另外一个成员变量bufferMask的值接着被设置为0,表示系统帧缓冲区中的所有图形缓冲区都是处于空闲状态,即它们可以分配出去给应用程序使用。
        系统帧缓冲区是通过调用函数mmap来映射到当前进程的地址空间来的。映射后得到的地址空间使用一个private_handle_t结构体来描述,这个结构体的成员变量base保存的即为系统帧缓冲区在当前进程的地址空间中的起始地址。这样,Gralloc模块以后就可以从这块地址空间中分配图形缓冲区给当前进程使用。
        至此,fb设备的打开过程就分析完成了。在打开fb设备的过程中,Gralloc模块还完成了对系统帧缓冲区的初始化工作。接下来我们继续分析Gralloc模块是如何分配图形缓冲区给用户空间的应用程序使用的。




本文转自 Luoshengyang 51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/shyluo/967084,如需转载请自行联系原作者
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