DRM中的Plane概念

Posted 2021-02-04

1. 简介 1
   1.1 Plane的历史 1
   1.2 Plane的功能 1
   1.3 Plane的类型 1
   1.4 Plane的测试用例 2

1.简介
在DRM（Direct Rendering Manager）中，学习了drmModePageFlip和drmModeSetCrtc的用法。但是这两个接口都只能全屏显示Framebuffer的内容，如何才能在屏幕上只显示framebuffer的一部分内容呢？本篇将介绍DRM另一个重要的刷图接口：drmModeSetPlane。
首先来了解一下，什么是Plane？简单描述Plane的概念，即硬件图层。而详细了解下Plane的概念，即DRM中的Plane和我们常见的YUV/YCbCr图形格式中的Plane完全是两个不同的概念。YUV图形格式中的Plane指的是图像数据在内存中的排列形式，一般Y通道占一段连续的内存块，UV通道占另一段连续的内存块，称之为YUV-2Plane (也叫YUV 2平面)，属于软件层面。而DRM中的Plane指的是Display Controller中用于多层合成的单个硬件图层模块，属于硬件层面。二者概念上不要混淆。
1.1Plane的历史
随着软件技术的不断更新，对硬件的性能要求越来越高，在满足功能正常使用的前提下，对功耗的要求也越来越苛刻。本来GPU可以处理所有图形任务，但是由于它运行时的功耗实在太高，设计者们决定将一部分简单的任务交给Display Controller去处理（比如合成），而让GPU专注于绘图（即渲染）这一主要任务，减轻GPU的负担，从而达到降低功耗提升性能的目的。于是，Plane（硬件图层单元）就诞生了。
1.2Plane的功能
Plane是连接FB与CRTC的纽带，是内存的搬运工。
Plane的参数含义：
当 SRC_X/Y 和 CRTC_X/Y 不相等时，就实现了平移的效果；
当 SRC_W/H 和 CRTC_W/H 不相等时，就实现了缩放的效果；
当 SRC_W/H 和 FB_W/H 不相等时，就实现了裁剪的效果；
简单代码图 2.1所示

图 2.1 Plane的代码实现
1.3Plane的类型
在DRM框架中，Plane又分为如下3种类型：Cursor（光标图层，一般用于PC系统，用于显示鼠标）、Overlay（叠加图层，通常用于YUV格式的视频图层）、Primary（主要图层，通常用于仅支持RGB格式的简单图层）。需要注意的是，并不是所有的Display Controller都支持Plane，从前面Single-Buffer 案例中的drmModeSetCrtc函数也能看出，即使没有plane_id，屏幕也能正常显示。比如s3c2440这种ARM9 SoC，它的LCDC就没有Plane的概念。但是DRM框架规定，任何一个CRTC，必须要有1个Primary Plane。 即使像S3C2440这种不带真实Plane硬件的Display Controller，也需要认为它的Primary Plane就是LCDC本身，因为它实现了从Framebuffer到CRTC的数据搬运工作，而这正是一个Plane最基本的功能。
1.4Plane的测试用例
在Google android工程中external/libdrm/tests/planetest/planetest.c文件，为了演示方便，仅仅实现了一个最简单的drmModeSetPlane()调用。需要注意的是，该函数调用之前，必须先通过drmModeSetCrtc()初始化整个显示链路，否则Plane设置将无效。程序运行后，屏幕显示全屏白色；当输入回车后，屏幕将FrameBuffer中的（100，150）的矩形，显示到屏幕的（50，50）位置；再次输入回车后，程序退出。