[RK3399][Android7.1] Display中的DRM模块介绍

Posted 2022-12-15 KrisFei

OS: android 7.1
Board: Firefly-RK3399
Kernel: v4.4.55

DRM介绍：
DRM全称 Direct Rendering Manager, 是device-independent内核级别驱动，内核提供直接访问硬件的权限， 原本是设计提供给PC使用来支持复杂的图形设备，后来也用于嵌入式系统上。
PC一般都有显卡并且有自己的video memory，而嵌入式系统没有。

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DRM组成：

• KMS(Kernel Mode Setting): 改变分辨率和位深
• DRI(Direct Rendering Infrastructure):　直接访问硬件接口
• GEM(Graphics Execution Manager): 内存管理
• DRM Driver in kernel side:　　访问硬件

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没有DRM，嵌入式系统怎么实现显示和内存管理？

• Display：基于Linux　Framebuffer
• Multimedia：　基于V4L2
• Buffer Manager: 基于ION, PMEM等

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为什么要选择DRM？

• 社区一直在维护
• 在显示部分提供细粒度控制
• user-space graphic使用很广
• 提供一整套高级features

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为什么不选择FBDEV或者V4L2？

• FBDEV： 社区维护者较少; 无法提供overlay hw cursor等features; 开发者鼓励以后迁移到DRM/KMS上。
• V4L2: 主要用于video模块，display模块有点大材小用。

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DRM优势在哪里？

• 通过单单一个device node来控制所有硬件设备
• 通用访问硬件接口
• 通用内存管理机制

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KMS Framework组成：

Framebuffer，CRTC，Encoder和Connector，以及Plane和drm device。

各个模块在框架中的位置如下图：

• Framebuffer:
  内存信息如宽，高，bpp等。
  代码中由 struct drm_framebuffer 表示，
  在rockchip_drm_fbdev_create()@rockchip_drm_fbdev.c中创建。

• CRTC:
  之前代表的是CRT controller,目前主要用于显示控制，如用于display timings,
  resolution的配置，将framebuffer内容送到display,更新framebuffer等。
  在代码中由struct drm_crtc_funcs 和 struct drm_crtc_helper_funcs两个结构来表示。
  在vop_create_crtc()@rockchip_drm_vop.c中创建。

• Encoder:
  将数据转换成合适的格式，送给connector，比如HDMI需要TMDS信息, encoder就将数据转成HDMI需要的TMDS格式。
  在代码中由struct drm_encoder_funcs和struct drm_encoder_helper_funcs两个结构表示。
  因为和connnector有相当紧密的关系，所以它的注册放在各个connector的驱动文件中，如rockchip_dp_drm_create_encoder()@analogix_dp-rockchip.c

• Connector:
  代表具体外部接口，如edp, hdmi, mipi等。用于传输信号给外部硬件显示设备，探测外部显示设备接入。
  在代码中由struct drm_connector_funcs 和 struct drm_connector_helper_funcs表示。
  目前有rockchip_lvds.c， analogix_dp-rockchip.c， cdn-dp-core.c ， dw-mipi-dsi.c， dw_hdmi-rockchip.c这几个驱动文件。
  analogix_dp-rockchip.c的注册放在了analogix_dp_core.c 中，会通过rockchip_dp_bind()间接调用到。

Encoder和Connector这两个模块有些内容会重叠在一起，所以很难清晰划分开来。

Planes:
一个Plane代表一个image layer, 最终的image由一个或者多个Planes组成。
不同类型的Planes:

1. DRM_PLANE_TYPE_PRIMARY: 一定要有，由于显示背景或者图像内容
2. DRM_PLANE_TYPE_OVERLAY： 用于显示Overlay
3. DRM_PLANE_TYPE_CURSOR： 用于显示鼠标

代码中由struct drm_plane_funcs 表示。
在vop_plane_init()@Rockchip_drm_vop.c中创建注册。

• drm device:
  处理用户空间的请求。
  在代码中由struct drm_driver表示执行。
  在rockchip_drm_bind()@Rockchip_drm_drv.c 创建和注册。

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参考：
brezillon-drm-kms.pdf
DRM Driver Development For Embedded Systems.pdf