3. Linux内核DRM显示框架¶
DRM（Direct Rendering Manager，直接渲染管理器）是Linux内核标准的现代化显示子系统框架，完全替代传统老旧的FrameBuffer（FB）显示驱动架构， 是当前Android、Linux桌面、嵌入式Linux所有平台的主流显示驱动解决方案。
3.1. DRM核心概念¶
3.1.1. DRM定义与作用¶
DRM是Linux内核为显卡、LCD、HDMI、MIPI、LVDS等显示设备提供的标准化、组件化、原子化显示驱动框架，解决传统FB驱动的缺陷：画面撕裂、闪屏、多图层管理混乱、无标准化显存管理、不支持动态刷新率、不支持HDR/DSC高清特性、用户态内核态权限混乱等问题。
DRM框架提供标准化显示硬件抽象、原子画面提交、多图层合成管理、显存安全管理（GEM）、IOMMU虚拟内存映射、EDID显示时序自动解析、热插拔检测、电源管理等，全面适配现代高清、高刷、HDR、多屏拼接等显示场景。
3.1.2. DRM相关专业名词¶
DRM相关专业名词众多，以下解析常见的名词：
CRTC（Cathode Ray Tube Controller）：显示控制器，对应SOC内部VOP硬件通道，负责显示时序生成、图层合成、画面刷新输出。
Encoder（编码器）：显示信号编码器，将CRTC输出的通用图像数据，编码为MIPI/HDMI/LVDS/DP专用时序信号。
Connector（连接器）：显示外设连接器，对应物理显示接口，管理屏幕插拔、EDID读取、外设状态检测。
Panel（显示面板）：终端显示屏幕实体，是DRM显示链路的最终输出载体，包含LCD、OLED等各类屏幕，驱动中负责屏幕上电、初始化、亮度调节、时序适配、睡眠唤醒等面板控制逻辑。
Bridge（显示桥接器）：显示信号转接桥芯片/模块，用于衔接SOC原生显示接口与终端Panel，实现信号格式转换、电平转换、时序适配。
EDID：显示器扩展标识数据，存储屏幕分辨率、刷新率、HDR、DSC、色彩格式等硬件能力参数。
Plane（图层）：硬件图层，支持多图层叠加合成，对应UI层、视频层、光标层，实现多画面叠加显示。
KMS（Kernel Mode Setting）：内核模式设置，由内核统一管理分辨率、刷新率、显示时序、硬件模式切换，替代用户态模式配置，稳定高效。
GEM（Graphics Execution Manager）：图形内存管理器，DRM标准显存管理组件，负责显存的分配、释放、虚实映射、共享传输。
原子提交（Atomic Commit）：DRM核心机制，所有显示参数修改统一打包、一次性写入硬件，避免分步修改导致的画面异常。
VRR（Variable Refresh Rate）：动态刷新率，根据画面内容动态调整刷新率，降低卡顿、撕裂、功耗。
IOTLB：IOMMU地址翻译缓存，缓存显存虚实映射关系，提升DMA访问效率。
VSYNC/VBLANK：垂直消隐期——CRT时代的”回扫间隙”，现代LCD用来做帧边界同步。
VOP（Video Output Processor，视频输出处理器）：SoC显示硬件IP，等同于其他平台LCDC/LCD控制器，是显示子系统核心引擎，也是DRM框架中CRTC对应的底层硬件实体。
3.1.3. DRM硬件显示通路图¶
DRM显示系统遵循图层合成 -> 时序生成 -> 信号编码 -> 接口输出 -> 桥接转换 -> 屏幕显示的标准硬件通路，按照以下链路传输渲染。
显示通路逐阶解析：
FrameBuffer 显存帧缓存：画面数据存储载体，FrameBuffer是最终呈现画面的显存缓冲区，用户态GUI、视频、桌面渲染后的最终图像数据，全部绘制、存储在FrameBuffer中。依托GEM显存管理完成空间分配与IOMMU虚实映射，搭配IOTLB缓存加速DMA读取，是整个显示链路的数据源起点。
Plane 图层层：画面合成单元，从FrameBuffer显存中读取UI、视频、光标等多层画面数据，完成图层叠加、透明度混合、缩放裁剪，输出单路合成后的标准图像数据，是画面内容处理的核心单元。
CRTC 控制器：时序驱动单元，接收Plane合成画面，生成标准显示时序（行场同步、刷新率、分辨率时序），控制画面刷新节奏，杜绝画面撕裂、卡顿，是显示时序的核心管控单元。由KMS内核模式设置统一管控分辨率、硬件模式切换，支持VRR动态刷新率自适应帧率。
Encoder 编码器：信号格式转换单元，将CRTC输出的通用数字图像信号，编码为MIPI、HDMI、LVDS、DP等外设的差分信号，适配不同显示接口的电气协议。
Connector 连接器：硬件接口管理单元，对应SOC物理显示接口，负责检测屏幕热插拔状态、读取显示器EDID能力信息，建立硬件通路连接，管理接口电源与状态。
Bridge 桥接器：信号适配拓展单元，针对SOC原生接口与屏幕不匹配场景，完成信号转接、电平转换、时序修正，例如MIPI转HDMI，适配各类拓展显示面板。
Panel 显示面板：最终输出载体，接收适配完成的显示信号，点亮屏幕，完成画面最终成像。
3.2. DRM核心结构体¶
3.2.1. DRM核心设备结构体¶
DRM核心设备结构体（struct drm_device）是整个DRM显示子系统的根设备结构体，是所有显示硬件、属性、状态、资源的总容器，一个显示子系统对应一个drm_device实例，所有DRM操作均基于该结构体展开。
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int if_version; /* 接口版本，用于DRM版本兼容适配 */
struct kref ref; /* 设备引用计数，管控设备生命周期 */
struct device *dev; /* 绑定内核总线基础设备结构体 */
const struct drm_driver *driver; /* 绑定DRM驱动操作回调集 */
void *dev_private; /* 厂商私有数据 */
struct drm_minor *primary; /* DRM主设备节点 */
struct drm_minor *render; /* DRM渲染设备节点 */
bool registered; /* 设备是否已注册至内核子系统 */
bool unplugged; /* 设备是否已热插拔离线 */
struct mutex struct_mutex; /* 设备核心资源操作锁 */
struct mutex master_mutex; /* 设备主权限管控锁 */
atomic_t open_count; /* 上层客户端打开计数 */
struct mutex filelist_mutex; /* 客户端链表保护锁 */
struct list_head filelist; /* 用户态客户端连接链表 */
struct drm_vblank_crtc *vblank; /* CRTC垂直同步中断管理数组 */
spinlock_t vblank_time_lock; /* 垂直同步时间更新保护锁 */
spinlock_t event_lock; /* DRM事件投递保护锁 */
unsigned int num_crtcs; /* 硬件有效CRTC通道数（VOP数量） */
struct drm_mode_config mode_config; /* 全局显示模式配置信息 */
struct mutex object_name_lock; /* GEM对象名称ID管理锁 */
struct idr object_name_idr; /* GEM对象ID映射管理树 */
struct drm_vma_offset_manager *vma_offset_manager; /* 显存虚拟地址偏移管理 */
struct drm_fb_helper *fb_helper; /* fbdev兼容模拟层适配指针 */
/* 其他成员省略 */
};
|
3.2.2. DRM驱动操作集结构体¶
DRM驱动操作集结构体（struct drm_driver）是DRM驱动顶层操作集合，存储整套驱动回调函数、版本信息、功能特性，是厂商对接内核DRM框架的核心载体，所有硬件适配、显存操作、用户态交互逻辑均通过该结构体注册挂载。
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int (*open) (struct drm_device *, struct drm_file *); /* 用户态打开设备回调 */
void (*postclose) (struct drm_device *, struct drm_file *); /* 用户态关闭设备后置回调 */
void (*lastclose) (struct drm_device *); /* 最后一个用户退出回调，用于恢复fbdev、电源管理 */
void (*debugfs_init)(struct drm_minor *minor); /* 初始化DRM调试文件系统节点 */
/* GEM显存对象创建回调，平台显存适配核心接口 */
struct drm_gem_object *(*gem_create_object)(struct drm_device *dev, size_t size);
/* PRIME显存共享导出/导入接口，用于多进程、跨设备显存共享 */
int (*prime_handle_to_fd)(struct drm_device *dev, struct drm_file *file_priv,
uint32_t handle, uint32_t flags, int *prime_fd);
int (*prime_fd_to_handle)(struct drm_device *dev, struct drm_file *file_priv,
int prime_fd, uint32_t *handle);
struct drm_gem_object * (*gem_prime_import)(struct drm_device *dev, struct dma_buf *dma_buf);
int (*gem_prime_mmap)(struct drm_gem_object *obj, struct vm_area_struct *vma);
/* Dumb裸缓冲区创建、映射、销毁，适配基础帧缓存显示 */
int (*dumb_create)(struct drm_file *file_priv, struct drm_device *dev,
struct drm_mode_create_dumb *args);
int (*dumb_map_offset)(struct drm_file *file_priv, struct drm_device *dev,
uint32_t handle, uint64_t *offset);
int (*dumb_destroy)(struct drm_file *file_priv, struct drm_device *dev, uint32_t handle);
/* 驱动版本与名称标识 */
int major; /* 主版本号 */
int minor; /* 次版本号 */
int patchlevel; /* 补丁版本号 */
char *name; /* 驱动名称 */
char *desc; /* 驱动功能描述 */
u32 driver_features; /* 驱动特性标记位，开启/关闭DRM能力 */
const struct drm_ioctl_desc *ioctls; /* 驱动私有IOCTL接口数组 */
int num_ioctls; /* 私有IOCTL数量 */
const struct file_operations *fops; /* DRM设备节点文件操作集 */
/* 其他成员省略 */
};
|
3.2.3. 显示模式配置结构体¶
显示模式配置结构体（struct drm_mode_config）存储整个显示子系统的全局模式参数，包含CRTC数量、图层数量、最大分辨率、寻址位数、硬件能力等，是显示模式初始化的核心配置载体。
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struct mutex mutex; /* 显示模式全局锁，保护核心模式操作 */
struct drm_modeset_lock connection_mutex; /* 链路锁，保护Connector-Encoder-Crtc路由状态 */
struct drm_modeset_acquire_ctx *acquire_ctx; /* 原子驱动IOCTL全局上下文 */
struct mutex idr_mutex; /* KMS对象ID分配管理锁 */
struct idr object_idr; /* 统一管理FB/CRTC/Connector等所有KMS对象ID */
struct mutex fb_lock; /* 帧缓存列表保护锁 */
int num_fb; /* 当前设备有效帧缓存数量 */
struct list_head fb_list; /* 全局帧缓存对象链表 */
spinlock_t connector_list_lock; /* 连接器链表保护锁 */
int num_connector; /* 物理连接器总数 */
struct ida connector_ida; /* 连接器ID分配器 */
struct list_head connector_list; /* 全局连接器对象链表 */
int num_encoder; /* 编码器总数 */
struct list_head encoder_list; /* 全局编码器对象链表 */
int num_total_plane; /* 硬件总图层数（主图层/光标图层/叠加图层） */
struct list_head plane_list; /* 全局图层对象链表 */
int num_crtc; /* CRTC控制器数量（对应VOP通道数） */
struct list_head crtc_list; /* 全局CRTC控制器对象链表 */
struct list_head property_list; /* DRM标准属性链表 */
struct list_head privobj_list; /* 驱动私有对象链表 */
int min_width, min_height; /* 显示最小分辨率限制 */
int max_width, max_height; /* 显示最大分辨率限制 */
const struct drm_mode_config_funcs *funcs; /* 模式配置核心操作回调集 */
bool poll_enabled; /* 热插拔轮询总开关 */
bool poll_running; /* 热插拔轮询运行状态标记 */
struct delayed_work output_poll_work; /* 热插拔延时检测工作队列 */
struct mutex blob_lock; /* 二进制属性数据保护锁 */
struct list_head property_blob_list; /* 全局二进制属性链表 */
/* 标准原子属性指针 */
struct drm_property *edid_property; /* EDID屏幕信息属性 */
struct drm_property *dpms_property; /* 屏幕电源管理属性 */
struct drm_property *prop_active; /* CRTC使能状态属性 */
struct drm_property *prop_mode_id; /* CRTC显示模式属性 */
struct drm_property *prop_vrr_enabled; /* 动态刷新率开关属性 */
/* 图层基础原子属性 */
struct drm_property *prop_src_x, *prop_src_y; /* 图层源坐标偏移 */
struct drm_property *prop_src_w, *prop_src_h; /* 图层源宽高尺寸 */
struct drm_property *prop_crtc_x, *prop_crtc_y; /* 图层目标坐标偏移 */
struct drm_property *prop_crtc_w, *prop_crtc_h; /* 图层目标宽高尺寸 */
struct drm_property *prop_fb_id; /* 图层绑定帧缓存ID */
struct drm_property *prop_crtc_id; /* 图层绑定CRTC ID */
uint32_t preferred_depth; /* 首选显示色深 */
bool async_page_flip; /* 是否支持页面异步刷新 */
bool normalize_zpos; /* 是否自动归一化图层层级 */
uint32_t cursor_width, cursor_height; /* 光标图层最大尺寸 */
struct drm_atomic_state *suspend_state; /* 系统休眠时保存的显示原子状态 */
/* 其他成员省略 */
};
|
3.2.4. CRTC显示控制器结构体¶
CRTC显示控制器结构体（struct drm_crtc）对应SOC内部VOP显示通道，是DRM核心时序控制单元，负责图层合成、显示时序生成、画面刷新、模式切换，为屏幕输出标准图像时序信号。
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struct drm_device *dev; /* 所属DRM核心设备 */
struct list_head head; /* 挂载至mode_config的CRTC链表节点 */
char *name; /* CRTC控制器名称，用于区分VOP通道 */
struct drm_modeset_lock mutex; /* CRTC状态操作保护锁 */
struct drm_mode_object base; /* KMS通用对象ID管理基类 */
struct drm_plane *primary; /* CRTC绑定的主图层 */
struct drm_plane *cursor; /* CRTC绑定的光标图层 */
unsigned index; /* CRTC硬件索引（对应VOP通道号） */
bool enabled; /* CRTC硬件使能状态 */
struct drm_display_mode mode; /* 当前生效的显示时序模式 */
struct drm_display_mode hwmode; /* 硬件最终适配的显示时序 */
const struct drm_crtc_funcs *funcs; /* CRTC硬件操作回调函数集 */
const struct drm_crtc_helper_funcs *helper_private; /* CRTC辅助适配回调集 */
struct drm_object_properties properties; /* CRTC原子属性管理 */
struct drm_crtc_state *state; /* CRTC当前原子状态，存储核心配置 */
struct list_head commit_list; /* 原子提交任务队列 */
spinlock_t commit_lock; /* 原子提交队列保护锁 */
/* 其他成员省略 */
};
|
3.2.5. 图层管理结构体¶
图层管理结构体（struct drm_plane）是DRM硬件图层核心管理结构体，对应SOC VOP的各类图层通道（主图层、叠加图层、光标图层），负责图层素材绑定、缩放裁剪、透明度混合、层级叠加、旋转翻转等画面合成核心能力，是多图层显示的基础。
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struct drm_device *dev; /* 所属DRM核心设备 */
struct list_head head; /* 挂载至mode_config的全局图层链表节点 */
char *name; /* 图层名称，区分主图层/叠加层/光标层 */
struct drm_modeset_lock mutex; /* 图层状态操作保护锁 */
struct drm_mode_object base; /* KMS通用对象ID管理基类 */
uint32_t possible_crtcs; /* 图层可绑定的CRTC通道掩码 */
uint32_t *format_types; /* 图层支持的像素格式数组 */
unsigned int format_count; /* 支持的像素格式数量 */
enum drm_plane_type type; /* 图层类型：主图层/叠加图层/光标图层 */
unsigned index; /* 图层硬件索引编号 */
const struct drm_plane_funcs *funcs; /* 图层硬件操作回调函数集 */
const struct drm_plane_helper_funcs *helper_private; /* 图层辅助适配回调集 */
struct drm_object_properties properties; /* 图层原子属性管理 */
struct drm_plane_state *state; /* 图层当前原子状态，存储核心配置 */
/* 图层核心自定义原子属性 */
struct drm_property *alpha_property; /* 图层透明度属性 */
struct drm_property *zpos_property; /* 图层层级属性，控制叠加顺序 */
struct drm_property *rotation_property; /* 图层旋转/翻转属性 */
struct drm_property *blend_mode_property; /* 图层像素混合模式属性 */
struct drm_property *scaling_filter_property; /* 图层缩放滤波算法属性 */
/* 其他成员省略 */
};
|
3.2.6. 信号编码器结构体¶
信号编码器结构体（struct drm_encoder）是DRM信号编码核心组件，承接CRTC输出的通用图像数据流，将其编码为MIPI/HDMI/LVDS/DP等硬件专属电气时序信号，衔接CRTC控制器与Connector接口，是显示信号格式转换的关键中间层。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 | struct drm_encoder {
struct drm_device *dev; /* 所属DRM核心设备 */
struct list_head head; /* 挂载至mode_config的编码器全局链表节点 */
struct drm_mode_object base; /* KMS通用对象ID管理基类 */
char *name; /* 编码器名称，区分不同信号编码通路 */
int encoder_type; /* 编码器类型：HDMI/MIPI/LVDS/DP/DSI等 */
unsigned index; /* 编码器硬件索引编号 */
uint32_t possible_crtcs; /* 编码器可绑定的CRTC通道掩码 */
uint32_t possible_clones; /* 支持同源复制显示的编码器掩码 */
struct drm_crtc *crtc; /* 当前绑定的CRTC控制器 */
struct list_head bridge_chain; /* 绑定的显示Bridge桥接器链表 */
const struct drm_encoder_funcs *funcs; /* 编码器硬件操作回调函数集 */
const struct drm_encoder_helper_funcs *helper_private; /* 编码器辅助适配回调集 */
};
|
3.2.7. 显示连接器结构体¶
显示连接器结构体（struct drm_connector）对应HDMI/MIPI/LVDS/DP物理显示接口，负责屏幕热插拔检测、EDID解析、显示设备能力存储、画面参数配置。
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struct drm_device *dev; /* 所属DRM核心设备 */
struct list_head head; /* 挂载至mode_config的连接器全局链表节点 */
struct drm_mode_object base; /* KMS通用对象ID管理基类 */
char *name; /* 连接器名称，区分HDMI/MIPI/LVDS/DP接口 */
unsigned index; /* 连接器硬件索引编号 */
int connector_type; /* 连接器硬件接口类型 */
/* 显示模式能力支持标记 */
bool interlace_allowed; /* 是否支持隔行扫描模式 */
bool doublescan_allowed; /* 是否支持倍频扫描模式 */
bool stereo_allowed; /* 是否支持立体显示模式 */
bool ycbcr_420_allowed; /* 是否支持YUV420色彩输出 */
enum drm_connector_status status; /* 连接器连接状态：已连接/未连接/未知 */
struct list_head modes; /* 连接器支持的显示时序模式链表 */
struct list_head probed_modes; /* EDID探测到的原始显示模式链表 */
struct drm_display_info display_info; /* EDID解析后的屏幕硬件信息核心结构体 */
struct drm_property_blob *edid_blob_ptr; /* EDID属性数据指针 */
uint8_t polled; /* 热插拔轮询机制配置：HPD/连接/断开检测 */
int dpms; /* 屏幕电源管理状态 */
u32 possible_encoders; /* 可绑定的编码器掩码 */
struct drm_encoder *encoder; /* 当前绑定的信号编码器 */
struct i2c_adapter *ddc; /* DDC I2C适配器，用于读取EDID信息 */
/* 核心原子属性 */
struct drm_object_properties properties; /* 连接器通用属性管理 */
struct drm_property *vrr_capable_property; /* 动态刷新率支持属性 */
struct drm_property *colorspace_property; /* 色域空间配置属性 */
struct drm_property *max_bpc_property; /* 最大色深配置属性 */
const struct drm_connector_funcs *funcs; /* 连接器硬件操作回调函数集 */
const struct drm_connector_helper_funcs *helper_private; /* 辅助适配回调集 */
struct drm_connector_state *state; /* 连接器当前原子状态，存储核心配置 */
struct hdr_sink_metadata hdr_sink_metadata; /* 屏幕HDR能力元数据 */
/* 其他成员省略 */
};
|
3.2.8. 原子显示状态结构体¶
原子显示状态结构体（struct drm_atomic_state）是原子显示机制核心载体，批量存储本次需要修改的所有显示参数，统一提交生效，保证画面更新原子性。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 | struct drm_atomic_state {
struct kref ref; /* 原子状态引用计数，管控生命周期 */
struct drm_device *dev; /* 归属的DRM核心设备 */
bool allow_modeset : 1; /* 是否允许本次提交执行完整模式切换 */
bool async_update : 1; /* 是否为异步无阻塞提交 */
bool duplicated : 1; /* 标记是否为复制生成的原子状态 */
struct __drm_planes_state *planes; /* 本次变更的所有图层状态数组 */
struct __drm_crtcs_state *crtcs; /* 本次变更的所有CRTC状态数组 */
struct __drm_connnectors_state *connectors; /* 本次变更的所有连接器状态数组 */
struct drm_modeset_acquire_ctx *acquire_ctx; /* 模式锁申请上下文，保护原子操作锁机制 */
/* 其他成员省略 */
};
|
3.2.9. 显示设备信息结构体¶
显示设备信息结构体（struct drm_display_info）存储EDID解析后的所有显示器硬件能力，包含色彩格式、分辨率、HDR、DSC等核心参数。
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unsigned int width_mm; /* 屏幕物理宽度(mm) */
unsigned int height_mm; /* 屏幕物理高度(mm) */
unsigned int bpc; /* 单通道最大色深，HDMI/DP核心参数 */
enum subpixel_order subpixel_order; /* LCD子像素排列顺序 */
int panel_orientation; /* 屏幕物理朝向，用于画面旋转补偿 */
/* 色彩格式宏定义 */
#define DRM_COLOR_FORMAT_RGB444 (1<<0)
#define DRM_COLOR_FORMAT_YCBCR444 (1<<1)
#define DRM_COLOR_FORMAT_YCBCR422 (1<<2)
#define DRM_COLOR_FORMAT_YCBCR420 (1<<3)
u32 color_formats; /* 支持的输出色彩格式：RGB/YUV */
const u32 *bus_formats; /* 总线传输像素格式数组 */
unsigned int num_bus_formats; /* 总线格式数量 */
u32 bus_flags; /* 总线时序极性等配置标记 */
int max_tmds_clock; /* HDMI最大TMDS传输时钟(kHz) */
bool is_hdmi; /* 是否为HDMI显示设备 */
bool rgb_quant_range_selectable; /* 是否支持RGB量化范围调节 */
struct drm_hdmi_info hdmi; /* HDMI高级特性信息 */
struct drm_monitor_range_info monitor_range; /* 屏幕支持的刷新率频率范围 */
struct drm_luminance_range_info luminance_range;/* 屏幕HDR亮度范围参数 */
u32 max_dsc_bpp; /* DSC压缩最大位率参数 */
/* 其他成员省略 */
};
|
3.3. DRM驱动核心函数¶
3.3.1. 分配DRM核心设备¶
3.3.1.1. drm_dev_alloc函数¶
drm_dev_alloc函数用于分配并初始化DRM核心设备结构体，绑定厂商自定义驱动操作集，是DRM设备初始化的第一步。
函数原型：
1 | struct drm_device *drm_dev_alloc(const struct drm_driver *driver, struct device *parent);
|
参数说明：
driver：DRM驱动操作集结构体，包含厂商自定义的硬件操作回调。
parent：父设备结构体，对应平台设备dev。
返回值：成功返回drm_device指针，失败返回错误指针。
3.3.2. DRM设备上线注册¶
3.3.2.1. drm_dev_register函数¶
drm_dev_register函数用于将初始化完成的DRM设备注册到内核子系统，创建设备节点、sysfs节点，设备正式对外提供显示服务。
函数原型：
1 | int drm_dev_register(struct drm_device *dev, unsigned long flags);
|
参数说明：
dev：待注册的DRM核心设备结构体。
flags：注册标志位，默认传0。
返回值：0 注册成功；负数 注册失败。
3.3.3. DRM设备注销下线¶
3.3.3.1. drm_dev_unregister函数¶
drm_dev_unregister函数用于反向注销已注册的DRM设备，销毁设备节点、sysfs、debugfs节点，停止显示硬件服务，是DRM设备卸载、关机、热移除的核心接口，与drm_dev_register成对使用。
函数原型：
1 | void drm_dev_unregister(struct drm_device *dev);
|
参数说明
dev：需要注销的DRM核心设备结构体。
3.3.4. 初始化显示模式配置¶
3.3.4.1. drm_mode_config_init函数¶
drm_mode_config_init函数用于初始化DRM全局显示模式配置，清零分辨率、硬件数量、时序参数，为后续自定义配置提供干净的初始化环境。
函数原型：
1 | int drmm_mode_config_init(struct drm_device *dev);
|
参数说明：
dev：DRM核心设备结构体。
返回值：0 初始化成功；负数 失败。
3.3.5. 重置显示模式配置¶
3.3.5.1. drm_mode_config_reset函数¶
drm_mode_config_reset函数用于重置DRM全局显示模式配置与所有KMS组件状态，将CRTC、Encoder、Connector、Plane等所有显示硬件的原子状态恢复为默认初始状态。
函数原型：
1 | void drm_mode_config_reset(struct drm_device *dev);
|
参数说明：
dev：DRM核心设备结构体。
3.3.6. 初始化垂直同步中断¶
3.3.6.1. drm_vblank_init函数¶
drm_vblank_init函数用于初始化CRTC垂直同步中断，注册画面刷新回调，保障画面同步、杜绝撕裂，是动态刷新率、画面渲染的基础。
函数原型：
1 | int drm_vblank_init(struct drm_device *dev, unsigned int num_crtcs);
|
参数说明：
dev：DRM核心设备。
num_crtcs：有效CRTC通道数量（VOP硬件通道数）。
返回值：0 成功；负数 失败。
3.3.7. 复制原子状态¶
3.3.7.1. drm_atomic_helper_duplicate_state函数¶
drm_atomic_helper_duplicate_state函数用于复制当前系统的显示原子状态，基于原有状态修改参数，避免全局刷新导致的显示异常，常用于默认属性初始化。
函数原型：
1 | struct drm_atomic_state *drm_atomic_helper_duplicate_state(struct drm_device *dev, struct drm_modeset_lock *ctx);
|
参数说明：
dev：DRM核心设备。
ctx：模式配置锁上下文。
返回值：成功返回原子状态结构体指针，失败返回错误指针。
3.3.8. 提交原子显示配置¶
3.3.8.1. drm_atomic_commit函数¶
drm_atomic_commit函数用于批量提交所有原子显示配置，一次性写入硬件寄存器，保证所有显示参数同步生效，无闪屏、无撕裂。
函数原型：
1 | int drm_atomic_commit(struct drm_atomic_state *state);
|
参数说明：
state：待提交的原子显示状态结构体。
返回值：0 提交成功；负数 提交失败。
3.3.9. 初始化热插拔轮询¶
3.3.9.1. drm_kms_helper_poll_init函数¶
drm_kms_helper_poll_init函数用于初始化显示外设热插拔轮询机制，后台定时检测HDMI、DP等设备的插拔状态，自动适配显示设备上线/下线。
函数原型：
1 | void drm_kms_helper_poll_init(struct drm_device *dev);
|
参数说明：
dev：DRM核心设备结构体。
3.3.10. 原子显示框架关机¶
3.3.10.1. drm_atomic_helper_shutdown函数¶
drm_atomic_helper_shutdown函数用于DRM原子框架标准关机接口，系统关机、重启、驱动卸载阶段调用。统一关闭所有CRTC显示通道、禁用图层合成、释放原子显示状态、关闭硬件显示输出，复位显示硬件至初始休眠状态，避免关机花屏、硬件寄存器残留、电源异常等问题。
函数原型：
1 | void drm_atomic_helper_shutdown(struct drm_device *dev);
|
参数说明：
dev：DRM核心设备结构体。
3.3.11. DRM内存管理器初始化¶
3.3.11.1. drm_mm_init函数¶
drm_mm_init函数用于初始化DRM显存内存管理器，是GEM显存管理体系的基础接口。创建一段连续的显存地址空间管理池，初始化空闲内存链表、分配位图与管理锁，为后续显存分片分配、释放、回收、碎片化整理提供基础能力。
函数原型：
1 | void drm_mm_init(struct drm_mm *mm, u64 start, u64 size);
|
参数说明：
mm：DRM内存管理器结构体指针，待初始化的管理对象。
start：显存管理空间起始地址（物理地址/IOVA虚拟地址）。
size：显存管理空间总大小。
3.3.12. DRM内存管理器销毁¶
3.3.12.1. drm_mm_takedown函数¶
drm_mm_takedown函数与drm_mm_init成对使用，用于清空显存管理空闲链表、释放所有未回收的管理节点、销毁内存锁与管理资源，彻底释放显存地址空间管理。
函数原型：
1 | void drm_mm_takedown(struct drm_mm *mm);
|
参数说明：
mm：待销毁的DRM内存管理器结构体指针。
3.3.13. 全局显示模式上锁¶
3.3.13.1. drm_modeset_lock_all函数¶
drm_modeset_lock_all函数用于对DRM设备下所有KMS模式资源执行全局上锁操作，统一锁定CRTC、Encoder、Connector、Plane等所有显示组件的模式锁。主要用于全局显示配置修改、批量参数更新、显示复位等场景，防止多线程并发操作导致的显示状态错乱、资源竞争问题。
函数原型：
1 | int drm_modeset_lock_all(struct drm_device *dev);
|
参数说明：
dev：DRM核心设备结构体，对应需要全局加锁的显示设备。
返回值：0 上锁成功；负数 上锁失败。
3.3.14. 全局显示模式解锁¶
3.3.14.1. drm_modeset_unlock_all函数¶
drm_modeset_unlock_all函数与 drm_modeset_lock_all 成对使用，解锁DRM设备所有全局模式锁。在批量显示配置操作完成后释放锁资源，避免死锁。
函数原型：
1 | void drm_modeset_unlock_all(struct drm_device *dev);
|
参数说明：
dev：DRM核心设备结构体。
3.3.15. 连接器迭代器初始化¶
3.3.15.1. drm_connector_list_iter_begin函数¶
drm_connector_list_iter_begin函数用于初始化DRM连接器安全迭代器，为遍历系统所有显示连接器做准备。该迭代机制带锁保护，可安全遍历连接器链表，规避遍历过程中设备热插拔导致的链表崩溃、空指针异常。
函数原型：
1 | void drm_connector_list_iter_begin(struct drm_device *dev, struct drm_connector_list_iter *iter);
|
参数说明：
dev：DRM核心设备结构体。
iter：连接器迭代器结构体指针，用于存储迭代遍历上下文。
3.3.16. 释放连接器迭代器¶
3.3.16.1. drm_connector_list_iter_end函数¶
drm_connector_list_iter_end函数与 drm_connector_list_iter_begin 成对使用，遍历结束后释放迭代器资源、解除链表保护锁，清理迭代上下文，防止锁泄漏与资源占用。
函数原型：
1 | void drm_connector_list_iter_end(struct drm_connector_list_iter *iter);
|
参数说明：
iter：需要释放的连接器迭代器结构体指针。
3.3.17. 遍历所有连接器¶
3.3.17.1. drm_for_each_connector_iter宏¶
drm_for_each_connector_iter宏是安全遍历宏，配合迭代器遍历DRM设备下所有有效连接器设备。常用于批量检测所有显示接口插拔状态、统一刷新屏幕参数、批量初始化连接器属性，替代传统不安全的链表遍历方式，适配热插拔动态设备变化场景。
宏原型：
1 | #define drm_for_each_connector_iter(connector, iter)
|
参数说明：
connector：遍历输出的连接器结构体指针。
iter：已初始化的连接器迭代器。
3.3.18. 获取连接器原子状态¶
3.3.18.1. drm_atomic_get_connector_state函数¶
drm_atomic_get_connector_state函数用于从当前原子状态事务中获取指定连接器的原子状态副本，自动标记该连接器状态为待修改。是原子更新连接器参数的核心接口，所有连接器属性的原子修改均需通过该接口获取状态后再赋值，保证修改的原子性。
函数原型：
1 2 3 | struct drm_connector_state *
drm_atomic_get_connector_state(struct drm_atomic_state *state,
struct drm_connector *connector);
|
参数说明：
state：当前待提交的原子状态结构体。
connector：需要获取状态的目标连接器。
返回值：成功返回连接器原子状态指针，失败返回NULL。
3.3.19. 释放原子状态引用¶
3.3.19.1. drm_atomic_state_put函数¶
drm_atomic_state_put函数用于原子提交完成、状态拷贝废弃、异常退出场景，主动释放原子状态资源，杜绝内存泄漏。
函数原型：
1 | void drm_atomic_state_put(struct drm_atomic_state *state);
|
参数说明：
state：需要释放引用的原子状态结构体。
3.3.20. 清理uboot帧缓存¶
3.3.20.1. drm_aperture_remove_framebuffers函数¶
drm_aperture_remove_framebuffers函数用于清理uboot阶段遗留的帧缓存画面，解决内核启动初期内核DRM显示与uboot画面冲突、花屏、闪屏问题。
函数原型：
1 | int drm_aperture_remove_framebuffers(const struct drm_driver *drv);
|
参数说明：
drv：当前DRM驱动操作集。
返回值：0 清理成功；负数 清理失败。
3.3.21. 注册组件主设备¶
3.3.21.1. component_master_add_with_match函数¶
component_master_add_with_match函数用于注册DRM组件化架构的主控制器设备，绑定主设备操作回调与匹配规则。用于统一管理VOP、MIPI、HDMI等所有显示子组件，是DRM组件化按需绑定、自动适配的核心入口。
函数原型：
1 2 | struct device *component_master_add_with_match(struct device *dev,
const struct component_master_ops *ops, void *match_data);
|
参数说明：
dev：主设备结构体，显示子系统平台设备。
ops：组件主设备操作回调集，包含匹配、绑定、解绑核心回调。
match_data：组件匹配私有数据，用于精准匹配各类显示子组件。
返回值：成功返回主设备指针，失败返回NULL。
3.3.22. 批量绑定所有子组件¶
3.3.22.1. component_bind_all函数¶
component_bind_all函数用于遍历所有匹配成功的显示子组件，批量执行组件绑定操作，完成VOP、编码器、连接器、Bridge等子设备的关联初始化。 所有子组件初始化完成后统一绑定生效，保障DRM显示链路完整性，是组件化架构核心收尾接口。
函数原型：
1 | int component_bind_all(struct device *master_dev, void *data);
|
参数说明：
master_dev：组件主设备指针，与component_master_add_with_match注册的主设备对应。
data：组件绑定私有参数，传递给子组件绑定回调。
返回值：0 全部绑定成功；负数 子组件绑定失败。
3.4. 瑞芯微DRM驱动源码解析¶
瑞芯微DRM驱动是瑞芯微SOC专用的Linux显示驱动，基于内核标准DRM子系统实现，采用组件化分层架构，适配HDMI、MIPI、LVDS等各类显示外设。 驱动包含显示模式管理、GEM显存管理、IOMMU虚拟内存映射、EDID显示参数解析、HDR/DSC高清特性、调试日志、热插拔、电源管理、异常监控等。
瑞芯微DRM驱动实现流程为：内核驱动加载 -> 子驱动批量注册 -> 平台设备匹配探测 -> 设备树解析硬件配置 -> 组件匹配绑定所有显示子设备 -> DRM核心初始化 -> 各类子模块（IOMMU/属性/调试/事件）初始化 -> 设备注册上线 -> 运行显示 -> 设备卸载、资源释放。
以下以 瑞芯微6.1.99内核版本 结合源码函数逐一分析。
3.4.1. 模块入口与子驱动注册¶
宏定义辅助
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 | /* 定义瑞芯微显示子驱动最大支持数量 */
#define MAX_ROCKCHIP_SUB_DRIVERS 16
/* 定义平台驱动指针数组 */
static struct platform_driver *rockchip_sub_drivers[MAX_ROCKCHIP_SUB_DRIVERS];
/* 子驱动有效计数变量 */
static int num_rockchip_sub_drivers;
/* 子驱动批量注册宏函数 */
#define ADD_ROCKCHIP_SUB_DRIVER(drv, cond) { \
if (IS_ENABLED(cond) && \
!WARN_ON(num_rockchip_sub_drivers >= MAX_ROCKCHIP_SUB_DRIVERS)) \
rockchip_sub_drivers[num_rockchip_sub_drivers++] = &drv; \
}
|
关键说明：
第2行：定义子驱动最大数量上限16，限制子驱动数组容量，防止驱动注册溢出。
第4行：创建全局驱动指针数组，用于统一收纳所有显示子驱动，为后续批量注册提供数据源。
第6行：全局计数变量，实时统计已收录的有效子驱动数量，作为数组索引和注册数量依据。
第9-13行：定义批量注册核心宏，实现条件式驱动收录，避免注册代码重复。
第10行：通过内核标准IS_ENABLED宏，判断当前内核配置是否开启对应外设驱动。
第11行：添加数组越界保护，子驱动数量超上限时打印内核警告。
第12行：合法驱动存入数组末尾，同时计数器自增，完成单个子驱动的收录。
模块入口与子驱动注册
rockchip_drm_init函数通过ADD_ROCKCHIP_SUB_DRIVER宏，根据内核配置项，动态注册VOP、MIPI、HDMI、LVDS、DP等所有显示子驱动，实现模块化适配不同显示硬件。
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static int __init rockchip_drm_init(void)
{
int ret;
/* 判断系统是否仅加载固件驱动，若是则直接退出 */
if (drm_firmware_drivers_only())
return -ENODEV;
/* 初始化子驱动计数器，清零待注册子驱动数量 */
num_rockchip_sub_drivers = 0;
/* 根据内核配置判断是否启用VVOP架构 */
#if IS_ENABLED(CONFIG_DRM_ROCKCHIP_VVOP)
/* VVOP架构下仅注册VVOP平台驱动 */
ADD_ROCKCHIP_SUB_DRIVER(vvop_platform_driver, CONFIG_DRM_ROCKCHIP_VVOP);
#else
/* 传统VOP架构，批量注册各类显示外设子驱动 */
ADD_ROCKCHIP_SUB_DRIVER(vop_platform_driver, CONFIG_ROCKCHIP_VOP);
ADD_ROCKCHIP_SUB_DRIVER(vop2_platform_driver, CONFIG_ROCKCHIP_VOP2);
/* VCONN电压控制驱动 */
ADD_ROCKCHIP_SUB_DRIVER(vconn_platform_driver, CONFIG_ROCKCHIP_VCONN);
/* LVDS显示接口驱动 */
ADD_ROCKCHIP_SUB_DRIVER(rockchip_lvds_driver,
CONFIG_ROCKCHIP_LVDS);
/* 模拟DP显示接口驱动 */
ADD_ROCKCHIP_SUB_DRIVER(rockchip_dp_driver,
CONFIG_ROCKCHIP_ANALOGIX_DP);
/* CDN方案DP显示接口驱动 */
ADD_ROCKCHIP_SUB_DRIVER(cdn_dp_driver, CONFIG_ROCKCHIP_CDN_DP);
/* 通用DW架构HDMI驱动 */
ADD_ROCKCHIP_SUB_DRIVER(dw_hdmi_rockchip_pltfm_driver,
CONFIG_ROCKCHIP_DW_HDMI);
/* 第一代DW架构MIPI-DSI显示驱动 */
ADD_ROCKCHIP_SUB_DRIVER(dw_mipi_dsi_rockchip_driver,
CONFIG_ROCKCHIP_DW_MIPI_DSI);
/* 第二代DW架构MIPI-DSI显示驱动 */
ADD_ROCKCHIP_SUB_DRIVER(dw_mipi_dsi2_rockchip_driver,
CONFIG_ROCKCHIP_DW_MIPI_DSI2);
/* 自研INNO架构HDMI驱动 */
ADD_ROCKCHIP_SUB_DRIVER(inno_hdmi_driver, CONFIG_ROCKCHIP_INNO_HDMI);
/* RK3066芯片专用HDMI驱动 */
ADD_ROCKCHIP_SUB_DRIVER(rk3066_hdmi_driver,
CONFIG_ROCKCHIP_RK3066_HDMI);
/* RGB并行显示接口驱动 */
ADD_ROCKCHIP_SUB_DRIVER(rockchip_rgb_driver, CONFIG_ROCKCHIP_RGB);
/* TVE电视编码输出驱动 */
ADD_ROCKCHIP_SUB_DRIVER(rockchip_tve_driver, CONFIG_ROCKCHIP_DRM_TVE);
/* DW架构DP显示接口驱动 */
ADD_ROCKCHIP_SUB_DRIVER(dw_dp_driver, CONFIG_ROCKCHIP_DW_DP);
#endif
/* 批量注册所有已收录的显示子驱动 */
ret = platform_register_drivers(rockchip_sub_drivers,
num_rockchip_sub_drivers);
if (ret)
return ret;
/* 注册Rockchip DRM主平台驱动 */
ret = platform_driver_register(&rockchip_drm_platform_driver);
if (ret)
goto err_unreg_drivers;
/* 读取DDR内存硬件参数，为GEM显存分配、DMA映射提供基础数据 */
rockchip_gem_get_ddr_info();
return 0;
err_unreg_drivers:
/* 批量卸载所有已注册的子驱动，清理资源 */
platform_unregister_drivers(rockchip_sub_drivers,
num_rockchip_sub_drivers);
return ret;
}
/* 模块退出卸载函数 */
static void __exit rockchip_drm_fini(void)
{
/* 优先卸载主平台驱动 */
platform_driver_unregister(&rockchip_drm_platform_driver);
/* 批量卸载所有显示子驱动 */
platform_unregister_drivers(rockchip_sub_drivers,
num_rockchip_sub_drivers);
}
/* 驱动加载策略配置：开启镜像翻转功能则使用fs_initcall优先加载，否则使用标准模块加载 */
#ifdef CONFIG_VIDEO_REVERSE_IMAGE
fs_initcall(rockchip_drm_init);
#else
module_init(rockchip_drm_init);
#endif
/* 注册模块卸载入口函数 */
module_exit(rockchip_drm_fini);
|
关键说明：
第7行：调用内核DRM通用接口，判断当前系统运行模式，固件驱动模式下跳过硬件驱动初始化。
第11行：清零子驱动计数器，保证每次驱动加载时子驱动统计数量从零开始，避免脏数据干扰。
第14行：通过内核宏判断VVOP架构配置，差异化适配新旧两种显示架构的驱动注册逻辑。
第19-50行：传统VOP架构下，根据内核编译配置，动态收录VOP、各类显示接口、辅助功能子驱动。
第54-55行：批量注册所有收录的子驱动，统一完成显示外设驱动的内核注册。
第60行：注册DRM核心主驱动，用于匹配设备树显示子系统节点，是整个驱动的核心载体。
第65行：读取DDR容量、位宽、地址区间等硬件信息，为后续显存管理、DMA寻址提供参数依据。
第77-84行：模块卸载回调函数，按照“先主后次”的反向顺序卸载驱动，资源释放。
第87-91行：差异化加载策略，镜像翻转场景优先加载驱动。
3.4.2. 平台设备匹配与设备树解析¶
设备树解析
rockchip_drm_platform_of_probe函数解析显示子系统设备树节点，遍历VOP端口、检测IOMMU配置、初始化硬件特性参数。
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static int rockchip_drm_platform_of_probe(struct device *dev)
{
/* 获取当前设备的设备树节点指针 */
struct device_node *np = dev->of_node;
/* 定义端口节点指针，用于遍历VOP显示端口 */
struct device_node *port;
/* 标记是否检测到有效可用的VOP端口 */
bool found = false;
/* 循环遍历索引变量 */
int i;
/* 无设备树节点直接返回错误 */
if (!np)
return -ENODEV;
/* 循环遍历设备树中ports属性对应的所有VOP端口 */
for (i = 0;; i++) {
/* 定义IOMMU节点指针，用于解析端口IOMMU配置 */
struct device_node *iommu;
/* 按索引解析单个VOP端口节点 */
port = of_parse_phandle(np, "ports", i);
if (!port) /* 无更多端口，结束遍历 */
break;
/* 跳过设备树中状态为禁用的端口设备 */
if (!of_device_is_available(port->parent)) {
of_node_put(port);
continue;
}
/* 解析当前端口对应的IOMMU配置节点 */
iommu = of_parse_phandle(port->parent, "iommus", 0);
if (!iommu || !of_device_is_available(iommu)) {
DRM_DEV_DEBUG(dev,
"no iommu attached for %pOF, using non-iommu buffers\n",
port->parent);
is_support_iommu = false; /* 无有效IOMMU设备，使用非IOMMU缓冲区 */
}
/* 标记存在有效VOP端口 */
found = true;
/* 读取IOMMU预映射配置标记，用于4G内存预映射初始化 */
iommu_reserve_map |= of_property_read_bool(iommu, "rockchip,reserve-map");
/* 释放设备树节点引用，避免内存泄漏 */
of_node_put(iommu);
of_node_put(port);
}
/* 未遍历到任何ports属性，设备树配置异常 */
if (i == 0) {
DRM_DEV_ERROR(dev, "missing 'ports' property\n");
return -ENODEV;
}
/* 无任何可用VOP端口，显示硬件初始化失败 */
if (!found) {
DRM_DEV_ERROR(dev,
"No available vop found for display-subsystem.\n");
return -ENODEV;
}
return 0;
}
|
关键说明：
第18-50行：循环遍历所有VOP端口，自动跳过设备树禁用的无效硬件端口。
第34-40行：解析端口IOMMU配置，无有效IOMMU则使用非IOMMU缓冲区。
第43-45行：标记有效端口，读取IOMMU预映射配置，为后续内存初始化赋值。
第53-56行：校验ports属性合法性，缺失则初始化失败。
第59-63行：校验有效VOP端口，无可用显示硬件则初始化失败。
平台设备匹配、移除与关闭
设备匹配成功后执行probe函数，完成设备树解析、组件匹配、DMA配置、主组件注册； 设备卸载时执行remove函数，反向清理组件匹配关系、注销主组件； 系统关机时执行shutdown函数，关闭显示原子会话，防止花屏、残留画面。
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static int rockchip_drm_platform_probe(struct platform_device *pdev)
{
/* 获取设备通用结构体指针 */
struct device *dev = &pdev->dev;
/* 定义组件匹配结构体，用于绑定所有显示子组件依赖关系 */
struct component_match *match = NULL;
/* 定义返回值 */
int ret;
/* 执行设备树解析、IOMMU、VOP端口硬件检测 */
ret = rockchip_drm_platform_of_probe(dev);
/* 非VVOP架构下，设备树解析失败直接返回错误，终止初始化 */
#if !IS_ENABLED(CONFIG_DRM_ROCKCHIP_VVOP)
if (ret)
return ret;
#endif
/* 遍历所有子驱动，创建显示组件依赖匹配关系 */
match = rockchip_drm_match_add(dev);
if (IS_ERR(match))
return PTR_ERR(match);
/* 设置64位DMA寻址掩码，支持大内存DDR寻址 */
ret = dma_coerce_mask_and_coherent(dev, DMA_BIT_MASK(64));
if (ret)
goto err;
/* 注册DRM主组件控制器，绑定组件绑定/解绑回调 */
ret = component_master_add_with_match(dev, &rockchip_drm_ops, match);
if (ret < 0)
goto err;
return 0;
err:
/* 初始化失败后清理组件资源 */
rockchip_drm_match_remove(dev);
return ret;
}
/* 平台设备移除函数 */
static int rockchip_drm_platform_remove(struct platform_device *pdev)
{
/* 注销DRM主组件控制器，解绑所有子组件 */
component_master_del(&pdev->dev, &rockchip_drm_ops);
/* 清理组件匹配依赖关系，释放资源 */
rockchip_drm_match_remove(&pdev->dev);
return 0;
}
/* 平台设备关机收尾函数 */
static void rockchip_drm_platform_shutdown(struct platform_device *pdev)
{
/* 获取DRM设备私有数据 */
struct drm_device *drm = platform_get_drvdata(pdev);
/* 设备有效则关闭原子显示会话 */
if (drm)
drm_atomic_helper_shutdown(drm);
}
/* 定义DRM显示子系统设备树匹配表 */
static const struct of_device_id rockchip_drm_dt_ids[] = {
{ .compatible = "rockchip,display-subsystem", },
{ },
};
/* 导出设备匹配表 */
MODULE_DEVICE_TABLE(of, rockchip_drm_dt_ids);
/* 定义Rockchip DRM核心平台驱动结构体 */
static struct platform_driver rockchip_drm_platform_driver = {
.probe = rockchip_drm_platform_probe,
.remove = rockchip_drm_platform_remove,
.shutdown = rockchip_drm_platform_shutdown, /* 设备关机时回调函数，防止显示异常 */
.driver = {
.name = "rockchip-drm",
.of_match_table = rockchip_drm_dt_ids,
.pm = &rockchip_drm_pm_ops, /* 绑定电源管理操作集，适配休眠/唤醒场景 */
},
};
|
关键说明：
第12行：调用设备树解析接口，完成硬件配置检测与参数初始化。
第15-18行：传统VOP架构严格校验设备树解析结果，异常直接终止初始化。
第21行：创建组件匹配链路，关联VOP、HDMI、MIPI等所有子设备。
第26行：配置64位DMA寻址，适配大内存平台。
第31行：注册主组件控制器，绑定bind/unbind核心回调，为组件统一初始化做准备。
第44-51行：移除函数，按顺序注销主组件、清理匹配链路，规范资源释放。
第54-61行：关机收尾函数，关闭原子显示会话，规避关机花屏问题。
第64-69行：定义DRM显示子系统设备树匹配表，用于平台设备与设备树节点绑定。
第72-81行：定义Rockchip DRM核心平台驱动结构体，绑定相关回调与配置。
3.4.3. 设备绑定与解绑¶
组件操作结构体
1 2 3 4 5 6 7 | /* DRM组件主操作结构体 */
static const struct component_master_ops rockchip_drm_ops = {
/* 所有子组件匹配完成后，统一执行绑定初始化 */
.bind = rockchip_drm_bind,
/* 设备卸载时，统一执行组件解绑与资源释放 */
.unbind = rockchip_drm_unbind,
};
|
关键说明：
第4行：bind回调，所有子组件就绪后触发，执行完整DRM设备初始化流程。
第6行：unbind回调，设备卸载时触发，有序释放所有显示组件资源。
设备绑定
所有子组件匹配完成后执行rockchip_drm_bind函数，完成DRM设备全流程初始化、硬件上线。
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static int rockchip_drm_bind(struct device *dev)
{
/* 标准DRM设备结构体 */
struct drm_device *drm_dev;
/* 瑞芯微DRM私有数据 */
struct rockchip_drm_private *private;
/* 函数返回值 */
int ret;
/* 清除uboot遗留的帧缓存，避免内核初始化阶段显示冲突、花屏 */
ret = drm_aperture_remove_framebuffers(&rockchip_drm_driver);
if (ret) {
DRM_DEV_ERROR(dev,
"Failed to remove existing framebuffers - %d.\n",
ret);
return ret;
}
/* 分配并初始化标准DRM设备，绑定瑞芯微自定义驱动操作集 */
drm_dev = drm_dev_alloc(&rockchip_drm_driver, dev);
if (IS_ERR(drm_dev))
return PTR_ERR(drm_dev);
/* 绑定设备私有数据与DRM设备，实现数据关联 */
dev_set_drvdata(dev, drm_dev);
/* 分配瑞芯微私有数据内存 */
private = devm_kzalloc(drm_dev->dev, sizeof(*private), GFP_KERNEL);
if (!private) {
ret = -ENOMEM;
goto err_free;
}
/* 初始化图层操作锁、PSR锁、提交锁 */
mutex_init(&private->ovl_lock);
drm_dev->dev_private = private;
INIT_LIST_HEAD(&private->psr_list);
mutex_init(&private->psr_list_lock);
mutex_init(&private->commit_lock);
/* 获取HDMI TMDS时钟源，用于高清视频时序生成 */
private->hdmi_pll.pll = devm_clk_get_optional(dev, "hdmi-tmds-pll");
if (PTR_ERR(private->hdmi_pll.pll) == -EPROBE_DEFER) {
ret = -EPROBE_DEFER;
goto err_free;
} else if (IS_ERR(private->hdmi_pll.pll)) {
dev_err(dev, "failed to get hdmi-tmds-pll\n");
ret = PTR_ERR(private->hdmi_pll.pll);
goto err_free;
}
/* 获取VOP默认基础时钟，为显示时序提供基础时钟支持 */
private->default_pll.pll = devm_clk_get_optional(dev, "default-vop-pll");
if (PTR_ERR(private->default_pll.pll) == -EPROBE_DEFER) {
ret = -EPROBE_DEFER;
goto err_free;
} else if (IS_ERR(private->default_pll.pll)) {
dev_err(dev, "failed to get default vop pll\n");
ret = PTR_ERR(private->default_pll.pll);
goto err_free;
}
/* 初始化DRM标准显示模式配置结构体 */
ret = drmm_mode_config_init(drm_dev);
if (ret)
goto err_free;
/* 初始化瑞芯微自定义显示模式参数 */
rockchip_drm_mode_config_init(drm_dev);
/* 创建瑞芯微专属DRM自定义属性 */
rockchip_drm_create_properties(drm_dev);
/* 批量绑定所有显示子组件 */
ret = component_bind_all(dev, drm_dev);
if (ret)
goto err_mode_config_cleanup;
/* 绑定连接器自定义属性，适配各类显示外设特性 */
rockchip_attach_connector_property(drm_dev);
/* 初始化垂直同步中断，适配刷新率、画面同步机制 */
ret = drm_vblank_init(drm_dev, drm_dev->mode_config.num_crtc);
if (ret)
goto err_unbind_all;
/* 重置显示模式为默认配置 */
drm_mode_config_reset(drm_dev);
/* 设置显示属性默认参数 */
rockchip_drm_set_property_default(drm_dev);
/* 旧版DRM架构兼容，开启中断默认使能 */
#if IS_ENABLED(CONFIG_DRM_LEGACY)
drm_dev->irq_enabled = true;
#endif
/* 初始化显示热插拔轮询机制，检测外设插拔状态 */
drm_kms_helper_poll_init(drm_dev);
/* 初始化IOMMU虚拟内存映射 */
ret = rockchip_drm_init_iommu(drm_dev);
if (ret)
goto err_unbind_all;
/* 初始化GEM显存内存池，管理显存分配与释放 */
rockchip_gem_pool_init(drm_dev);
/* 解析设备树预留内存，初始化专用显存空间 */
ret = of_reserved_mem_device_init(drm_dev->dev);
if (ret)
DRM_DEBUG_KMS("No reserved memory region assign to drm\n");
/* 注册DRM设备至内核子系统，设备正式上线 */
ret = drm_dev_register(drm_dev, 0);
if (ret)
goto err_kms_helper_poll_fini;
/* 开机显示logo画面 */
rockchip_drm_show_logo(drm_dev);
/* 初始化fbdev兼容层，适配传统帧缓存应用 */
ret = rockchip_drm_fbdev_init(drm_dev);
if (ret)
goto err_drm_dev_unregister;
/* 初始化sysfs调试节点，提供用户态配置接口 */
ret = rockchip_drm_sysfs_init(drm_dev);
if (ret)
goto err_drm_fbdev_fini;
/* 初始化显示错误事件监控线程 */
rockchip_drm_error_event_init(drm_dev);
return 0;
/* 逐层异常资源清理分支，遵循先开后关原则 */
err_drm_fbdev_fini:
rockchip_drm_fbdev_fini(drm_dev);
err_drm_dev_unregister:
drm_dev_unregister(drm_dev);
err_kms_helper_poll_fini:
rockchip_gem_pool_destroy(drm_dev);
drm_kms_helper_poll_fini(drm_dev);
rockchip_iommu_cleanup(drm_dev);
err_unbind_all:
component_unbind_all(dev, drm_dev);
err_mode_config_cleanup:
drm_mode_config_cleanup(drm_dev);
err_free:
drm_dev->dev_private = NULL;
dev_set_drvdata(dev, NULL);
drm_dev_put(drm_dev);
return ret;
}
|
关键说明：
第12行：清理uboot残留帧缓存，避免内核启动初期显示错乱问题。
第21行：分配标准DRM设备，接入内核DRM子系统框架。
第29行：分配私有数据内存，为平台专属配置、锁机制提供存储空间。
第36-40行：初始化各类互斥锁，保障多线程显示操作、寄存器操作安全。
第43-51行：获取HDMI时钟资源，失败则延迟探测或返回错误。
第54-62行：获取VOP基础时钟资源，为显示时序输出提供时钟。
第65行：初始化DRM标准模式配置，为分辨率、刷新率配置奠定基础。
第70-72行：初始化自定义显示模式与专属属性，扩展DRM能力。
第75行：批量绑定所有子组件，完成外设驱动统一初始化。
第83行：初始化垂直同步中断，保障画面刷新同步、杜绝撕裂。
第88-90行：重置默认显示参数，初始化亮度、对比度等基础配置。
第98行：开启热插拔轮询，自动检测HDMI、DP等外设插拔。
第101行：初始化IOMMU虚拟内存，实现显存高效管理。
第106行：初始化GEM显存池，统一管理显示内存分配。
第109行：解析设备树预留内存，开辟专用显存空间。
第114行：DRM设备注册上线，正式纳入内核设备管理。
第119行：开机logo显示，完成开机画面渲染。
第122-129行：初始化兼容层与调试节点，适配上层应用与调试需求。
第132行：启动异常监控线程，实时监听显示硬件错误。
设备解绑
设备卸载、驱动退出时执行rockchip_drm_unbind函数，反向释放所有初始化资源。
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{
/* 获取绑定的DRM设备私有数据 */
struct drm_device *drm_dev = dev_get_drvdata(dev);
/* 停止异常事件监控线程 */
rockchip_drm_error_event_fini(drm_dev);
/* 注销sysfs调试与配置节点 */
rockchip_drm_sysfs_fini(drm_dev);
/* 释放fbdev兼容层资源 */
rockchip_drm_fbdev_fini(drm_dev);
/* 从内核注销DRM设备 */
drm_dev_unregister(drm_dev);
/* 销毁GEM显存内存池 */
rockchip_gem_pool_destroy(drm_dev);
/* 关闭热插拔轮询机制 */
drm_kms_helper_poll_fini(drm_dev);
/* 关闭原子显示会话，收尾硬件状态 */
drm_atomic_helper_shutdown(drm_dev);
/* 批量解绑所有显示子组件 */
component_unbind_all(dev, drm_dev);
/* 清理显示模式配置资源 */
drm_mode_config_cleanup(drm_dev);
/* 释放IOMMU虚拟内存映射资源 */
rockchip_iommu_cleanup(drm_dev);
/* 清空私有数据绑定关系，防止野指针 */
drm_dev->dev_private = NULL;
dev_set_drvdata(dev, NULL);
/* 释放DRM设备结构体内存 */
drm_dev_put(drm_dev);
}
|
3.4.4. IOMMU虚拟内存管理¶
IOMMU初始化
rockchip_drm_init_iommu函数分配IOMMU域名空间、初始化显存内存管理池、注册故障回调、预映射4G物理内存，为DRM显存提供虚拟地址映射能力，解决大内存寻址、显存碎片化问题。
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static int rockchip_drm_init_iommu(struct drm_device *drm_dev)
{
struct rockchip_drm_private *private = drm_dev->dev_private;
struct iommu_domain_geometry *geometry;
u64 start, end;
int ret = 0;
/* 无有效IOMMU硬件设备，直接跳过初始化 */
if (IS_ERR_OR_NULL(private->iommu_dev))
return 0;
/* 分配IOMMU域名空间，用于管理显存虚实地址映射关系 */
private->domain = iommu_domain_alloc(private->iommu_dev->bus);
if (!private->domain)
return -ENOMEM;
/* 获取IOMMU域的寻址空间起止范围 */
geometry = &private->domain->geometry;
start = geometry->aperture_start;
end = geometry->aperture_end;
/* 打印IOMMU寻址区间 */
DRM_DEBUG("IOMMU context initialized (aperture: %#llx-%#llx)\n",
start, end);
/* 初始化DRM内存管理池，基于IOMMU地址域管理显存分配与回收 */
drm_mm_init(&private->mm, start, end - start + 1);
/* 初始化内存操作互斥锁，防止多线程显存操作冲突 */
mutex_init(&private->mm_lock);
/* 注册IOMMU硬件异常故障回调函数 */
iommu_set_fault_handler(private->domain, rockchip_drm_fault_handler,
drm_dev);
/* 开启4G内存预映射配置，适配32位系统寻址限制 */
if (iommu_reserve_map) {
/* 分段映射0-2G物理内存，赋予读写权限 */
ret = iommu_map(private->domain, 0, 0, (size_t)SZ_2G,
IOMMU_WRITE | IOMMU_READ | IOMMU_PRIV);
if (ret)
dev_err(drm_dev->dev, "failed to create 0-2G pre mapping\n");
/* 分段映射2G-4G物理内存，完成4G全空间预映射 */
ret = iommu_map(private->domain, SZ_2G, SZ_2G, (size_t)SZ_2G,
IOMMU_WRITE | IOMMU_READ | IOMMU_PRIV);
if (ret)
dev_err(drm_dev->dev, "failed to create 2G-4G pre mapping\n");
}
return ret;
}
|
关键说明：
第9行：校验IOMMU设备有效性，无有效IOMMU硬件则直接退出初始化。
第12行：分配IOMMU域名空间，用于管理显存虚拟地址与物理地址映射。
第16-18行：获取IOMMU域的寻址空间起止地址，确定显存虚拟内存映射范围。
第23行：初始化DRM内存管理池（mm），依托IOMMU地址域管理显存分配与回收。
第25行：初始化内存操作互斥锁，防止多线程显存分配冲突。
第27-28行：注册IOMMU故障回调函数，映射异常时触发错误处理与日志打印。
第30-41行：开启预映射配置时，分段映射0-2G、2G-4G物理内存，适配32位系统4G寻址限制。
IOMMU故障处理与限流
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static DEFINE_RATELIMIT_STATE(fault_handler_rate, 10 * HZ, 1);
/* 故障日志限流判断函数 */
static int fault_handler_rate_limit(void)
{
return __ratelimit(&fault_handler_rate);
}
/* 重置IOMMU故障限流状态 */
void rockchip_drm_reset_iommu_fault_handler_rate_limit(void)
{
/* 清空计时与打印计数，恢复日志打印能力 */
fault_handler_rate.begin = 0;
fault_handler_rate.printed = 0;
}
/* IOMMU映射故障处理回调函数 */
static int rockchip_drm_fault_handler(struct iommu_domain *iommu,
struct device *dev,
unsigned long iova, int flags, void *arg)
{
struct drm_device *drm_dev = arg;
struct rockchip_drm_private *priv = drm_dev->dev_private;
struct drm_crtc *crtc;
bool handled = false;
/* 打印故障标志位与累计故障次数 */
DRM_ERROR("iommu fault handler flags: 0x%x: count: %lld\n",
flags, ++priv->iommu_fault_count);
/* 触发限流则直接退出，避免日志刷屏 */
if (!fault_handler_rate_limit())
return 0;
/* 遍历所有CRTC显示通道，逐个处理异常 */
drm_for_each_crtc(crtc, drm_dev) {
int pipe = drm_crtc_index(crtc);
/* 调用对应通道的IOMMU故障恢复接口 */
if (priv->crtc_funcs[pipe] &&
priv->crtc_funcs[pipe]->iommu_fault_handler &&
!handled) {
priv->crtc_funcs[pipe]->iommu_fault_handler(crtc, iommu);
handled = true;
}
/* 打印当前通道VOP硬件寄存器信息，定位异常根源 */
if (priv->crtc_funcs[pipe] &&
priv->crtc_funcs[pipe]->regs_dump)
priv->crtc_funcs[pipe]->regs_dump(crtc, NULL);
/* 输出通道调试日志 */
if (priv->crtc_funcs[pipe] &&
priv->crtc_funcs[pipe]->debugfs_dump)
priv->crtc_funcs[pipe]->debugfs_dump(crtc, NULL);
}
return 0;
}
|
关键说明：
第2行：定义限流规则，10秒内最多打印1条故障日志，避免高频报错刷屏。
第5-7行：限流判断函数，校验当前是否允许打印故障日志。
第11-16行：限流状态重置函数，清空计时与打印计数，恢复日志打印能力。
第31-32行：触发限流则直接退出，不重复打印日志。
第34-51行：遍历所有CRTC通道，调用对应通道的IOMMU故障恢复函数，完成异常处理。
IOMMU资源释放与设备绑定解绑
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static void rockchip_iommu_cleanup(struct drm_device *drm_dev)
{
struct rockchip_drm_private *private = drm_dev->dev_private;
/* 无有效IOMMU域，无需清理直接返回 */
if (!private->domain)
return;
/* 预映射模式下，分段解除4G物理内存映射 */
if (iommu_reserve_map) {
iommu_unmap(private->domain, 0, (size_t)SZ_2G);
iommu_unmap(private->domain, SZ_2G, (size_t)SZ_2G);
}
/* 销毁DRM显存内存管理池 */
drm_mm_takedown(&private->mm);
/* 释放IOMMU域名空间，还原硬件初始状态 */
iommu_domain_free(private->domain);
}
/* DMA设备挂载IOMMU域函数 */
int rockchip_drm_dma_attach_device(struct drm_device *drm_dev,
struct device *dev)
{
struct rockchip_drm_private *private = drm_dev->dev_private;
int ret;
/* 无IOMMU域直接返回成功 */
if (!private->domain)
return 0;
/* ARM架构下先解绑原有DMA映射，防止冲突 */
if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU)) {
struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
if (mapping) {
arm_iommu_detach_device(dev);
arm_iommu_release_mapping(mapping);
}
}
/* 将设备挂载到DRM专属IOMMU域 */
ret = iommu_attach_device(private->domain, dev);
if (ret) {
DRM_DEV_ERROR(dev, "Failed to attach iommu device\n");
return ret;
}
return 0;
}
/* DMA设备解绑IOMMU域函数 */
void rockchip_drm_dma_detach_device(struct drm_device *drm_dev,
struct device *dev)
{
struct rockchip_drm_private *private = drm_dev->dev_private;
/* 无有效IOMMU域无需解绑 */
if (!private->domain)
return;
/* 解除设备IOMMU映射绑定 */
iommu_detach_device(private->domain, dev);
}
|
关键说明：
第6-12行：无有效域名空间则直接返回，预映射模式下分段解除4G内存映射。
第14行：销毁DRM显存内存管理池，释放内存管理资源。
第16行：释放IOMMU域名空间，还原硬件初始状态。
第29-35行：设备挂载函数，ARM架构下先解绑原有DMA映射，避免映射冲突。
第37行：将显示子设备挂载到统一IOMMU域，实现显存共享映射。
第46-55行：设备解绑函数，设备卸载时解除子设备与IOMMU域的绑定，释放资源。
3.4.5. DRM自定义属性配置¶
rockchip_drm_create_properties函数用于创建平台专属原子属性、枚举属性、只读硬件属性，扩展标准DRM能力，支持色域、分屏、异步刷新、色彩校准等定制功能。
属性创建
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static int rockchip_drm_create_properties(struct drm_device *dev)
{
struct drm_property *prop;
struct rockchip_drm_private *private = dev->dev_private;
/* 创建EOTF色域映射档位属性，0-5档位原子可调 */
prop = drm_property_create_range(dev, DRM_MODE_PROP_ATOMIC,
"EOTF", 0, 5);
if (!prop)
return -ENOMEM;
private->eotf_prop = prop;
/* 创建异步提交开关属性，0关闭/1开启，解决闪屏问题 */
prop = drm_property_create_range(dev, DRM_MODE_PROP_ATOMIC,
"ASYNC_COMMIT", 0, 1);
if (!prop)
return -ENOMEM;
private->async_commit_prop = prop;
/* 创建画面共享ID属性，用于多图层、多画面资源共享 */
prop = drm_property_create_range(dev, DRM_MODE_PROP_ATOMIC,
"SHARE_ID", 0, UINT_MAX);
if (!prop)
return -ENOMEM;
private->share_id_prop = prop;
/* 创建只读连接器ID，作为显示外设唯一硬件标识 */
prop = drm_property_create_range(dev, DRM_MODE_PROP_ATOMIC | DRM_MODE_PROP_IMMUTABLE,
"CONNECTOR_ID", 0, 0xf);
if (!prop)
return -ENOMEM;
private->connector_id_prop = prop;
/* 创建分屏模式枚举属性，适配屏幕拼接、分屏显示场景 */
prop = drm_property_create_enum(dev, DRM_MODE_PROP_ENUM, "SPLIT_AREA",
split_area,
ARRAY_SIZE(split_area));
private->split_area_prop = prop;
/* 创建只读SOC硬件标识属性，用于硬件适配与日志定位 */
prop = drm_property_create_object(dev,
DRM_MODE_PROP_ATOMIC | DRM_MODE_PROP_IMMUTABLE,
"SOC_ID", DRM_MODE_OBJECT_CRTC);
private->soc_id_prop = prop;
/* 创建只读PORT端口标识属性，区分不同显示输出端口 */
prop = drm_property_create_object(dev,
DRM_MODE_PROP_ATOMIC | DRM_MODE_PROP_IMMUTABLE,
"PORT_ID", DRM_MODE_OBJECT_CRTC);
private->port_id_prop = prop;
/* 创建显示时钟ACLK自定义可调属性 */
private->aclk_prop = drm_property_create_range(dev, 0, "ACLK", 0, UINT_MAX);
/* 创建画面背景色自定义属性 */
private->bg_prop = drm_property_create_range(dev, 0, "BACKGROUND", 0, UINT_MAX);
/* 创建行标志位自定义属性 */
private->line_flag_prop = drm_property_create_range(dev, 0, "LINE_FLAG1", 0, UINT_MAX);
/* 创建LUT调色参数二进制属性，支持自定义色彩校准 */
private->cubic_lut_prop = drm_property_create(dev, DRM_MODE_PROP_BLOB, "CUBIC_LUT", 0);
/* 创建LUT尺寸只读属性，标识调色参数大小 */
private->cubic_lut_size_prop = drm_property_create_range(dev, DRM_MODE_PROP_IMMUTABLE,
"CUBIC_LUT_SIZE", 0, UINT_MAX);
/* 初始化TV通用属性：亮度、对比度、饱和度、色调 */
return drm_mode_create_tv_properties(dev, 0, NULL);
}
|
关键说明：
第8-12行：创建EOTF色域映射属性，支持0-5档位调节，为原子操作属性。
第15-19行：创建异步提交属性，0/1开关控制，支持显示配置异步刷新，杜绝闪屏。
第22-26行：创建画面共享ID属性，用于多图层、多画面共享渲染资源。
第29-33行：创建只读连接器ID属性，标识不同显示外设，硬件唯一标识。
第36-39行：创建分屏模式枚举属性，适配多尺寸分屏、拼接显示场景。
第42-51行：创建SOC、PORT只读硬件标识属性，用于硬件适配与日志定位。
第54-58行：创建时钟、背景色、行标志自定义数值属性，支撑显示时序与底色配置。
第61-63行：创建LUT调色参数属性与尺寸属性，支持自定义色彩校准。
第67行：初始化TV通用亮度、对比度等基础属性，兼容电视显示场景。
属性默认值配置
rockchip_drm_set_property_default函数基于DRM原子框架，批量初始化显示基础画质参数默认值，保证设备开机显示正常，无偏色、过亮、过暗等问题。
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static void rockchip_drm_set_property_default(struct drm_device *drm)
{
struct drm_connector *connector;
struct drm_mode_config *conf = &drm->mode_config;
struct drm_atomic_state *state;
int ret;
struct drm_connector_list_iter conn_iter;
/* 加全局显示锁，防止配置过程中参数被篡改 */
drm_modeset_lock_all(drm);
/* 复制当前原子状态，基于现有状态修改，避免全局刷新异常 */
state = drm_atomic_helper_duplicate_state(drm, conf->acquire_ctx);
if (IS_ERR(state)) {
DRM_ERROR("failed to alloc atomic state\n");
goto err_unlock;
}
/* 绑定状态上下文，保证原子配置上下文统一 */
state->acquire_ctx = conf->acquire_ctx;
/* 遍历所有显示连接器设备 */
drm_connector_list_iter_begin(drm, &conn_iter);
drm_for_each_connector_iter(connector, &conn_iter) {
struct drm_connector_state *connector_state;
/* 获取当前连接器的属性配置状态 */
connector_state = drm_atomic_get_connector_state(state,
connector);
if (IS_ERR(connector_state)) {
DRM_ERROR("Connector[%d]: Failed to get state\n", connector->base.id);
continue;
}
/* 初始化画质基础参数为中间默认值，保证开机画面正常 */
connector_state->tv.brightness = 50;
connector_state->tv.contrast = 50;
connector_state->tv.saturation = 50;
connector_state->tv.hue = 50;
}
/* 结束连接器遍历，释放迭代资源 */
drm_connector_list_iter_end(&conn_iter);
/* 原子批量提交所有默认属性配置 */
ret = drm_atomic_commit(state);
/* 检测死锁异常 */
WARN_ON(ret == -EDEADLK);
if (ret)
DRM_ERROR("Failed to update properties\n");
/* 释放原子状态内存资源 */
drm_atomic_state_put(state);
err_unlock:
/* 解锁全局显示锁，完成初始化配置 */
drm_modeset_unlock_all(drm);
}
|
3.4.6. 错误事件监控¶
内核线程循环监听显示硬件异常事件捕获IOMMU故障、时序异常、硬件报错，推送事件至用户态。
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static int rockchip_drm_error_event_thread(void *data)
{
struct drm_device *drm_dev = data;
struct rockchip_drm_private *priv = drm_dev->dev_private;
struct rockchip_drm_error_event *error_event = &priv->error_event;
struct drm_event_vblank *e;
int ret = 0;
int cnt = 0;
/* 线程循环，未收到停止信号持续运行 */
while (!kthread_should_stop()) {
e = &error_event->event;
/* 重置异常状态，等待新异常触发 */
error_event->error_state = false;
/* 阻塞等待异常事件，响应中断信号 */
ret = wait_event_interruptible(error_event->wait, error_event->error_state);
/* 捕获到显示异常事件 */
if (!ret) {
/* 通过sysfs向用户态推送异常通知 */
sysfs_notify(&drm_dev->dev->kobj, NULL, "error_event");
/* 打印异常类型与累计次数，统计故障频次 */
drm_info(drm_dev, "rockchipdrm send_error_event_type: 0x%x, count:%d\n",
e->base.type, ++cnt);
}
}
return 0;
}
|
3.4.7. 瑞芯微DRM驱动测试¶
注解
编写C程序测试瑞芯微DRM可参考板卡配套的 <<Linux基础与应用开发实战指南>>的DRM相关章节 进行测试。
以下使用LubanCat2板卡连接HDMI和5.5寸MIPI屏幕为例，通过modetest工具对DRM进行简单测试。
3.4.7.1. 查看Connector¶
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 | #查看Connector
modetest -M rockchip -c
#信息打印如下
Connectors:
id encoder status name size (mm) modes encoders
175 174 connected HDMI-A-1 600x340 44 174
modes:
index name refresh (Hz) hdisp hss hse htot vdisp vss vse vtot
#0 1920x1080 60.00 1920 2008 2052 2200 1080 1084 1089 1125 148500 flags: phsync, pvsync; type: preferred, driver
#1 4096x2160 60.00 4096 4184 4272 4400 2160 2168 2178 2250 594000 flags: phsync, pvsync; type: driver
#2 4096x2160 59.94 4096 4184 4272 4400 2160 2168 2178 2250 593407 flags: phsync, pvsync; type: driver
....
191 190 connected DSI-1 0x0 1 190
modes:
index name refresh (Hz) hdisp hss hse htot vdisp vss vse vtot
#0 1080x1920 60.00 1080 1090 1100 1120 1920 1930 1935 1955 131376 flags: nhsync, nvsync; type: preferred, driver
|
表头含义如下：
id：Connector编号。
encoder：当前绑定的 Encoder ID。
status：connected表示已接屏幕，disconnected表示未接屏幕。
name：接口类型。
size (mm)：屏幕物理尺寸。
modes：支持的分辨率个数。
encoders：可绑定的Encoder ID列表。
可以确认当前系统有两个物理显示接口，分别是HDMI-A-1和DSI-1，其中：
Connectors id=175 ：HDMI-A-1，绑定Encoder ID为174，支持44种分辨率，连接状态为connected，首选分辨率(preferred)为1920x1080 60.00Hz
Connectors id=191 ：DSI-1，绑定Encoder ID为190，只支持1中分辨率连接状态为connected，首选分辨率(preferred)为1080x1920 60.00Hz
3.4.7.2. 查看Plane¶
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 | #查看Plane
modetest -M rockchip -p
#Planes信息打印如下
Planes:
id crtc fb CRTC x,y x,y gamma size possible crtcs
56 72 217 0,0 0,0 0 0x00000001
formats: XR24 AR24 XB24 AB24 RG24 BG24 RG16 BG16
props:
8 type:
flags: immutable enum
enums: Overlay=0 Primary=1 Cursor=2
value: 1
...
64 NAME:
flags: immutable bitmask
values: Smart0-win0=0x1
value: 1
...
80 96 220 0,0 0,0 0 0x00000002
formats: XR24 AR24 XB24 AB24 RG24 BG24 RG16 BG16
props:
8 type:
flags: immutable enum
enums: Overlay=0 Primary=1 Cursor=2
value: 1
...
88 NAME:
flags: immutable bitmask
values: Smart1-win0=0x2
value: 2
...
104 0 0 0,0 0,0 0 0x00000002
formats: XR24 AR24 XB24 AB24 RG24 BG24 RG16 BG16 NV12 NV16 NV24 NV15 NV20 NV30 YVYU VYUY
props:
8 type:
flags: immutable enum
enums: Overlay=0 Primary=1 Cursor=2
value: 0
...
112 NAME:
flags: immutable bitmask
values: Esmart1-win0=0x4
value: 4
...
120 0 0 0,0 0,0 0 0x00000001
formats: XR24 AR24 XB24 AB24 RG24 BG24 RG16 BG16 NV12 NV16 NV24 NV15 NV20 NV30 YVYU VYUY
props:
8 type:
flags: immutable enum
enums: Overlay=0 Primary=1 Cursor=2
value: 0
...
128 NAME:
flags: immutable bitmask
values: Esmart0-win0=0x8
value: 8
...
136 0 0 0,0 0,0 0 0x00000001
formats: XR30 XB30 XR24 AR24 XB24 AB24 RG24 BG24 RG16 BG16 YU08 YU10 YUYV Y210
props:
8 type:
flags: immutable enum
enums: Overlay=0 Primary=1 Cursor=2
value: 0
...
144 NAME:
flags: immutable bitmask
values: Cluster0-win0=0x10
value: 16
...
152 0 0 0,0 0,0 0 0x00000002
formats: XR30 XB30 XR24 AR24 XB24 AB24 RG24 BG24 RG16 BG16 YU08 YU10 YUYV Y210
props:
8 type:
flags: immutable enum
enums: Overlay=0 Primary=1 Cursor=2
value: 0
...
160 NAME:
flags: immutable bitmask
values: Cluster1-win0=0x40
value: 64
...
|
表头含义如下：
id：Plane 硬件唯一编号。
crtc：当前绑定到哪个CRTC，0表示未绑定任何屏幕。
fb：绑定的显存ID；0表示没有加载画面。
CRTC x,y：这个图层在屏幕上的显示起始坐标，比如 0,0 就是屏幕左上角。
x,y：图层原始图像的裁剪起始坐标，一般用 0,0。
gamma size：伽马校正尺寸；0表示此图层不支持伽马调节。
possible crtcs：这个图层能绑定哪些CRTC，位掩码：此处0x1表示只能绑HDMI，0x2表示只能绑DSI。
额外关键字段：
formats：图层支持的像素格式。
type：图层类型 Primary主图层/Overlay叠加层。
NAME：瑞芯微硬件图层分组名称（Smart/Esmart/Cluster）。
从打印信息可看到当前设备一共6个硬件图层，分成2个主图层 + 4个叠加图层，其中：
Plane id=56
1 2 3 4 | 56 72 217 0,0 0,0 0 0x00000001
formats: 只有XR24/AR24/XB24等RGB格式
type: value=1 -> Primary
NAME: Smart0-win0
|
绑定：CRTC 72（HDMI 屏幕）
类型：Primary 主图层
作用：HDMI屏幕的桌面/UI主画面图层，当前正在工作，有fb=217
Plane id=80
1 2 3 4 | 80 96 220 0,0 0,0 0 0x00000002
formats: 只有XR24/AR24/XB24等RGB格式
type: value=1 -> Primary
NAME: Smart1-win0
|
绑定：CRTC 96（DSI 屏幕）
类型：Primary 主图层
作用：DSI屏幕的桌面/UI主画面图层，当前正在工作，有fb=220
注解
56、80是两块屏主图层，只负责普通UI桌面，不做视频解码。
Plane id=104
1 2 3 4 | 104 0 0 0,0 0,0 0 0x00000002
formats: RGB + NV12/NV16/YUYV 等标准视频格式
type: value=0 -> Overlay
NAME: Esmart1-win0
|
绑定：当前未绑定（crtc=0表示空闲，0x2表示仅能绑定DSI屏幕）
类型：Overlay 视频叠加层
作用：给DSI屏幕做视频、摄像头硬件播放
Plane id=120
1 2 3 4 | 120 0 0 0,0 0,0 0 0x00000001
formats: RGB + NV12/NV16/YUYV 等标准视频格式
type: value=0 -> Overlay
NAME: Esmart0-win0
|
绑定：当前未绑定（crtc=0表示空闲，0x1表示仅能绑定HDMI屏幕）
类型：Overlay 视频叠加层
作用：给HDMI屏幕做视频、摄像头硬件播放
Plane id=136
1 2 3 4 | 136 0 0 0,0 0,0 0 0x00000001
formats: 支持XR30/XB30(30bit高色深) + YU08/YU10/Y210(HDR视频)
type: Overlay=0
NAME: Cluster0-win0
|
绑定：当前未绑定（crtc=0表示空闲，0x1表示仅能绑定HDMI屏幕）
类型：专用压缩图层：仅支持AFBC硬件压缩格式，不支持普通线性RGB格式，支持播放30bit高色深、HDR视频、高清流媒体视频
作用：HDMI屏幕播放4K/HDR/10bit高清视频
Plane id=152
1 2 3 4 | 152 0 0 0,0 0,0 0 0x00000002
formats: 支持XR30/XB30(30bit高色深) + YU08/YU10/Y210(HDR视频)
type: Overlay=0
NAME: Cluster1-win0
|
绑定：当前未绑定（crtc=0表示空闲，0x2表示仅能绑定DSI屏幕）
类型：专用压缩图层：仅支持AFBC硬件压缩格式，不支持普通线性RGB格式，支持播放30bit高色深、HDR视频、高清流媒体视频
作用：DSI屏幕播放4K/HDR/10bit高清视频
3.4.7.3. 查看Encoder¶
1 2 3 4 5 6 7 8 9 | #查看Encoder
modetest -M rockchip -e
#信息打印如下
Encoders:
id crtc type possible crtcs possible clones
168 0 Virtual 0x00000003 0x00000001
174 72 TMDS 0x00000001 0x00000002
190 96 DSI 0x00000002 0x00000004
|
表头含义如下：
id：Encoder 硬件编号
crtc：当前已经绑定的CRTC编号，0表示未绑定空闲
type：编码器类型：
TMDS：HDMI专用编码器
DSI：MIPI屏专用编码器
Virtual：虚拟编码器
possible crtcs：允许绑定哪些CRTC（掩码）
possible clones：支持双屏同显，可克隆输出到哪个接口
当前系统有3个Encoder，其中：
Encoder id=168
1 | 168 0 Virtual 0x00000003 0x00000001
|
绑定：crtc=0，没有绑定任何显示通道
类型：Virtual 虚拟编码器
possible crtcs=0x03：同时兼容CRTC 72、CRTC 96
作用：虚拟显示、投屏、软件合成，不对应物理屏幕
Encoder id=174
1 | 174 72 TMDS 0x00000002
|
绑定：crtc=72，和HDMI显示通道绑定
类型：TMDS 标准HDMI/DVI编码器
possible crtcs=0x00000001：只能给 CRTC 72 使用
对应物理口：HDMI-A-1
Encoder id=190
1 | 190 96 DSI 0x00000002 0x00000004
|
绑定：crtc=96，和DSI屏幕通道绑定
类型：DSI MIPI屏专用编码器
possible crtcs=0x00000002：只能给 CRTC 96 使用
对应物理口：DSI-1
3.4.7.4. 刷屏测试¶
可以通过modetest -s设置屏幕显示模式，命令参数如下：
1 | modetest -M <DRM驱动名称> -s <Connector ID>@<CRTC ID>:<分辨率>-<刷新率>
|
结合前面获取到的屏幕Connector id、crtc、分辨率等信息，得到命令如下：
1 2 3 4 5 | #刷HDMI屏幕，根据实际修改，此处Connector id=175、crtc=72，分辨率1920x1080，刷新率60Hz
modetest -M rockchip -s 175@72:1920x1080-60
#刷DSI屏幕，根据实际修改，此处Connector id=191、crtc=96，分辨率1080x1920，刷新率60Hz
modetest -M rockchip -s 191@96:1080x1920-60
|
执行后可以在屏幕上看到彩条，效果如下图：
3.5. 瑞芯微DRM Direct Show接口¶
瑞芯微DRM驱动提供了DRM直显的轻量化功能，基于标准DRM框架开发，脱离Linux标准原子显示提交流程，提供低延迟、高适配的底层直接显示接口。 可用于开机Logo、底层裸屏直刷、实时视频预览、无桌面系统显示等轻量化场景，无需上层Compositor合成，可直接操作DRM图层、申请显存、提交画面，极大降低显示延迟与系统资源占用。
Direct Show接口驱动位于： 内核源码/drivers/gpu/drm/rockchip/rockchip_drm_direct_show.c
以下以 瑞芯微6.1.99内核版本 结合源码函数逐一分析。
3.5.1. 获取DRM设备¶
rockchip_drm_get_dev函数用于获取DRM设备结构体，通过遍历系统所有DRM设备，匹配瑞芯微DRM设备，为后续显存申请、画面提交、图层操作提供设备句柄，是所有直显功能的前置基础。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 | /* 获取瑞芯微DRM设备结构体 */
struct drm_device *rockchip_drm_get_dev(void)
{
int i;
/* 目标驱动名称 */
char *name = "rockchip";
/* 遍历0~63号DRM主设备号，覆盖所有可能的DRM设备 */
for (i = 0; i < 64; i++) {
struct drm_minor *minor;
/* 获取对应序号的DRM主设备次级设备 */
minor = drm_minor_acquire(i + DRM_MINOR_PRIMARY);
/* 获取设备失败，跳过当前序号 */
if (IS_ERR(minor))
continue;
/* 校验设备、驱动、驱动名称合法性 */
if (!minor->dev || !minor->dev->driver ||
!minor->dev->driver->name)
continue;
/* 匹配瑞芯微驱动名称，匹配成功返回DRM主控设备 */
if (!name)
return minor->dev;
if (!strcmp(name, minor->dev->driver->name))
return minor->dev;
}
/* 未匹配到设备 */
return NULL;
}
|
3.5.2. 申请内存¶
rockchip_drm_direct_show_alloc_buffer函数用于申请直显专用显存缓冲区，通过计算显存大小、对齐行间距、创建GEM显存、映射虚拟/物理地址、导出DMA-BUF，实现显存从申请、初始化、地址映射、句柄导出流程。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 | /* 申请直显专用显存缓冲区 */
int rockchip_drm_direct_show_alloc_buffer(struct drm_device *drm,
struct rockchip_drm_direct_show_buffer *buffer)
{
u32 min_pitch;
const struct drm_format_info *format_info;
struct drm_mode_create_dumb args;
struct rockchip_gem_object *rk_obj;
struct drm_gem_object *obj;
struct dma_buf *dmabuf;
int dmabuf_fd;
/* 赋值画面宽高参数 */
args.width = buffer->width;
args.height = buffer->height;
/* 获取像素格式详细信息 */
format_info = drm_format_info(buffer->pixel_format);
/* 计算当前格式像素位宽 */
args.bpp = rockchip_drm_get_bpp(format_info);
/* 计算最小行间距，并按64字节对齐 */
min_pitch = args.width * DIV_ROUND_UP(args.bpp, 8);
args.pitch = ALIGN(min_pitch, 64);
/* 计算基础显存大小 */
args.size = args.pitch * args.height;
/* 继承缓冲区标识位 */
args.flags = buffer->flag;
/* 适配YUV格式，追加UV层显存大小 */
if (format_info->is_yuv) {
int bpp = 0;
/* 获取UV分量位宽 */
bpp = format_info->cpp[1] * 8;
min_pitch = args.width * DIV_ROUND_UP(bpp, 8);
min_pitch = ALIGN(min_pitch, 64);
/* 根据YUV子采样比例，计算UV层显存并累加总大小 */
args.size += min_pitch * args.height / format_info->hsub / format_info->vsub;
}
/* 创建瑞芯微GEM显存对象 */
rk_obj = rockchip_gem_create_object(drm, args.size, true, args.flags);
if (IS_ERR(rk_obj)) {
DRM_DS_ERR("create rk_obj failed\n");
return -ENOMEM;
}
obj = &rk_obj->base;
/* 回填显存基础信息到缓冲区结构体 */
buffer->bpp = args.bpp;
buffer->pitch[0] = args.pitch;
buffer->vir_addr[0] = rk_obj->kvaddr; /* 内核虚拟地址，供CPU读写 */
buffer->phy_addr[0] = rk_obj->dma_handle;/* 物理DMA地址，供硬件显示 */
buffer->rk_gem_obj = rk_obj;
/* YUV格式二层地址偏移配置 */
if (format_info->is_yuv) {
buffer->vir_addr[1] = buffer->vir_addr[0] + buffer->width * buffer->height;
buffer->pitch[1] = buffer->pitch[0];
buffer->phy_addr[1] = buffer->phy_addr[0] + buffer->width * buffer->height;
}
/* 基于GEM显存创建标准DRM帧缓冲区 */
rockchip_drm_direct_show_alloc_fb(drm, buffer);
/* 加锁导出DMA-BUF，保障多线程安全 */
mutex_lock(&drm->object_name_lock);
/* 将GEM显存导出为DMA-BUF，支持跨进程、硬件共享 */
dmabuf = obj->funcs->export(obj, 0);
if (IS_ERR(dmabuf)) {
mutex_unlock(&drm->object_name_lock);
goto err_gem_free;
}
/* 绑定DMA-BUF到GEM对象，增加引用计数 */
obj->dma_buf = dmabuf;
get_dma_buf(obj->dma_buf);
drm_gem_dmabuf_release(obj->dma_buf);
mutex_unlock(&drm->object_name_lock);
/* 将DMA-BUF转换为用户态可操作的文件描述符 */
dmabuf_fd = dma_buf_fd(dmabuf, 0);
if (dmabuf_fd < 0) {
DRM_DS_ERR("failed dma_buf_fd, ret %d\n", dmabuf_fd);
goto err_free_dmabuf;
}
/* 回填DMA-BUF文件句柄 */
buffer->dmabuf_fd = dmabuf_fd;
DRM_DS_DBG("alloc buffer: 0x%p, dma buf fd:%d, args.pitch:%d\n", buffer->rk_gem_obj, dmabuf_fd, args.pitch);
return 0;
/* 异常资源释放分支 */
err_free_dmabuf:
dma_buf_put(dmabuf);
err_gem_free:
drm_gem_object_put(&rk_obj->base);
return -ENOMEM;
}
|
3.5.3. 获取crtc¶
rockchip_drm_direct_show_get_crtc函数用于获取激活的CRTC显示通道，通过遍历CRTC通道，筛选正在工作、已激活的显示通道。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 | /* 获取激活的CRTC显示通道 */
struct drm_crtc *rockchip_drm_direct_show_get_crtc(struct drm_device *drm, const char *name)
{
struct drm_crtc *crtc = NULL;
bool crtc_active = false;
/* 遍历所有CRTC显示通道 */
drm_for_each_crtc(crtc, drm) {
/* 名称为空：自动匹配任意处于激活状态的CRTC */
if (name == NULL) {
if (crtc->state && crtc->state->active) {
crtc_active = true;
break;
}
} else {
/* 指定名称：精准匹配名称且状态激活的CRTC通道 */
if (crtc->state && crtc->state->active &&
!strncmp(crtc->name, name, DRM_PROP_NAME_LEN)) {
crtc_active = true;
break;
}
}
}
/* 未检索到有效激活CRTC */
if (crtc_active == false) {
DRM_DS_ERR("failed to find active crtc\n");
return NULL;
}
DRM_DS_DBG("get crtc[%s] success\n", crtc->name);
return crtc;
}
|
3.5.4. 获取plane¶
rockchip_drm_direct_show_get_plane函数用于根据名称获取DRM图层，通过遍历所有DRM图层，根据名称精准匹配目标图层。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 | /* 根据名称匹配DRM图层 */
struct drm_plane *rockchip_drm_direct_show_get_plane(struct drm_device *drm, const char *name)
{
struct drm_plane *plane;
/* 遍历DRM设备下所有注册的显示图层 */
drm_for_each_plane(plane, drm) {
/* 匹配图层名称，匹配成功则终止遍历 */
if (!strncmp(plane->name, name, DRM_PROP_NAME_LEN))
break;
}
/* 遍历结束未找到对应图层，打印错误日志并返回空 */
if (!plane) {
DRM_DS_ERR("failed to find plane:%s!\n", name);
return NULL;
}
DRM_DS_DBG("get plane[%s] success\n", plane->name);
return plane;
}
|
3.5.5. 提交显示¶
rockchip_drm_direct_show_commit函数用于直显画面提交渲染，跳过标准DRM原子提交流程，直接调用硬件图层更新接口，大幅降低显示延迟。可支持置顶图层、自定义源/目标坐标等显示需求。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 | /* 直显画面提交渲染 */
int rockchip_drm_direct_show_commit(struct drm_device *drm,
struct rockchip_drm_direct_show_commit_info *commit_info)
{
int ret = 0;
struct drm_plane *plane = commit_info->plane;
struct drm_crtc *crtc = commit_info->crtc;
struct drm_framebuffer *fb = commit_info->buffer->fb;
struct drm_mode_config *conf = &drm->mode_config;
struct drm_property *zpos_prop;
/* 查找图层层级属性zpos */
zpos_prop = rockchip_drm_direct_show_find_prop(drm, &plane->base, "zpos");
if (!zpos_prop)
DRM_DS_ERR("failed to find plane zpos prop, ret:%d\n", ret);
/* 加全局显示锁，防止画面刷新冲突 */
drm_modeset_lock_all(drm);
/* 配置图层为最高层级，置顶显示，覆盖其他图层 */
if (commit_info->top_zpos && zpos_prop) {
ret = rockchip_drm_direct_show_set_property_value(&plane->base,
zpos_prop,
zpos_prop->values[1]);
if (ret)
DRM_DS_ERR("failed to set plane zpos prop, ret:%d\n", ret);
plane->state->zpos = zpos_prop->values[1];
}
/* 直接调用硬件图层更新接口，提交画面到硬件 */
ret = plane->funcs->update_plane(plane, crtc, fb,
commit_info->dst_x, commit_info->dst_y,
commit_info->dst_w, commit_info->dst_h,
/* DRM 16.16定点小数坐标格式 */
commit_info->src_x << 16,
commit_info->src_y << 16,
commit_info->src_w << 16,
commit_info->src_h << 16,
conf->acquire_ctx);
/* 解锁显示模式 */
drm_modeset_unlock_all(drm);
if (ret)
return ret;
DRM_DS_DBG("commit success: plane[%s], crtc[%s], src[%dx%d@%dx%d], dst[%dx%d@%dx%d]\n",
plane->name, crtc->name,
commit_info->src_w, commit_info->src_h,
commit_info->src_x, commit_info->src_y,
commit_info->dst_w, commit_info->dst_h,
commit_info->dst_x, commit_info->dst_y);
return ret;
}
|
3.5.6. 关闭图层¶
rockchip_drm_direct_show_disable_plane函数用于关闭指定显示图层，通过锁定显示设备，调用硬件接口关闭图层输出。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 | /* 关闭指定显示图层 */
int rockchip_drm_direct_show_disable_plane(struct drm_device *drm, struct drm_plane *plane)
{
int ret = 0;
struct drm_mode_config *conf = &drm->mode_config;
DRM_DS_DBG("disable plane: %s\n", plane->name);
drm_modeset_lock_all(drm);
/* 调用硬件接口禁用图层 */
ret = plane->funcs->disable_plane(plane, conf->acquire_ctx);
drm_modeset_unlock_all(drm);
return ret;
}
|
3.5.7. 释放内存¶
rockchip_drm_direct_show_free_buffer函数用于释放直显显存缓冲区资源，通过反向释放DMA-BUF、GEM显存资源，清零句柄，防止内存泄漏。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 | /* 释放直显显存缓冲区资源 */
void rockchip_drm_direct_show_free_buffer(struct drm_device *drm,
struct rockchip_drm_direct_show_buffer *buffer)
{
struct drm_gem_object *obj = &buffer->rk_gem_obj->base;
DRM_DS_DBG("free buffer: 0x%p\n", buffer->rk_gem_obj);
/* 加锁，安全释放DMA-BUF资源，避免多线程资源竞争 */
mutex_lock(&drm->object_name_lock);
if (obj->dma_buf) {
/* 递减DMA-BUF引用计数，释放跨进程共享句柄 */
dma_buf_put(obj->dma_buf);
/* 清空DMA-BUF指针，防止野指针、重复释放 */
obj->dma_buf = NULL;
}
/* 解锁 */
mutex_unlock(&drm->object_name_lock);
/* 递减GEM显存对象引用计数，内核自动回收空闲显存内存 */
drm_gem_object_put(obj);
}
|
3.6. DRM双缓冲动态彩条绘制实验¶
本实验驱动基于瑞芯微DRM Direct Show接口开发的内核态动态彩条绘制驱动，采用双缓冲绘图机制，无需用户层应用参与，纯内核线程自动刷新画面，实现8色循环滚动彩条效果。 同时提供sysfs配置节点，支持用户动态开关显示、切换显示图层（Plane）与显示通道（CRTC），适配多屏幕、多图层场景。
本章的示例代码目录为： linux_driver/37_drm_color_bar
3.6.1. 驱动代码详解¶
核心定义与数据结构
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#include <linux/kthread.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/jiffies.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/kobject.h>
#include <drm/drm_device.h>
#include <drm/drm_crtc.h>
#include "rockchip_drm_drv.h"
#include "rockchip_drm_direct_show.h"
/* 定义显示缓冲区宽度 */
#define BUFFER_WIDTH 640
/* 定义显示缓冲区高度 */
#define BUFFER_HEIGHT 480
/* 定义像素格式 */
#define BUFFER_FORMAT DRM_FORMAT_ARGB8888
/* 定义缓冲区数量 */
#define BUFFER_COUNT 2
/* 定义彩条总段数 */
#define BAR_TOTAL 8
/* 定义彩条偏移更新间隔 */
#define UPDATE_MS 1000
/* 默认PLANE、CRTC配置值 */
#define DEFAULT_PLANE_NAME "Esmart0-win0"
#define DEFAULT_CRTC_INDEX 0
#define COLOR_WHITE 0xFFFFFFFF /* 白色 */
#define COLOR_YELLOW 0xFFFFFF00 /* 黄色 */
#define COLOR_CYAN 0xFF00FFFF /* 青色 */
#define COLOR_GREEN 0xFF00FF00 /* 绿色 */
#define COLOR_MAGENTA 0xFFFF00FF /* 粉色 */
#define COLOR_RED 0xFFFF0000 /* 红色 */
#define COLOR_BLUE 0xFF0000FF /* 蓝色 */
#define COLOR_BLACK 0xFF000000 /* 黑色 */
/* 驱动私有数据结构体 */
struct colorbar_drv_data {
struct drm_device *ddev; /* DRM设备句柄 */
struct drm_crtc *crtc; /* DRM显示控制器 */
struct drm_plane *plane; /* DRM图层 */
struct rockchip_drm_direct_show_buffer *buf[BUFFER_COUNT]; /* Direct Show缓冲 */
struct task_struct *thread; /* 内核线程句柄 */
int bar_offset; /* 彩条偏移量 */
int front_buf; /* 显示缓冲索引 */
int enable; /* 彩条显示使能开关 */
char plane_name[32]; /* Plane名称 */
int crtc_index; /* CRTC索引 */
struct kobject *kobj; /* sysfs kobject节点 */
int hw_ready; /* 硬件绑定就绪标记 */
};
/* 定义全局驱动私有数据对象 */
static struct colorbar_drv_data drv_data;
|
关键说明：
第10-11行：引用瑞芯微DRM驱动和Direct Show接口头文件。
第14-18行：固定测试分辨率640*480，使用ARGB8888像素格式。
第20-24行：定义缓冲区数量、彩条总段数和刷新间隔。
第27-28行：默认绑定Esmart0-win0图层、CRTC通道索引为0。
第40-56行：定义全局驱动私有数据结构体，包含所有运行状态与硬件句柄。
注解
此处crtc_index是CRTC索引编号，不是真实的CRTC ID，如根据前面“瑞芯微DRM驱动测试”小节数据，crtc_index=0 -> 内核遍历第1个CRTC -> 硬件真实CRTC ID=72，crtc_index=1 -> 内核遍历第2个CRTC -> 硬件真实CRTC ID=96。而plane_name的取值也在“瑞芯微DRM驱动测试”小节讲解过了，Esmart0-win0就是Plane id=120的图层，为Overlay 视频叠加层。
Sysfs配置节点
提供enable、plane_name、crtc_index三个sysfs接口用来控制彩条刷新、图层名称、crtc索引号。
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static ssize_t enable_show(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, char *buf)
{
return scnprintf(buf, PAGE_SIZE, "%d\n", drv_data.enable);
}
/* sysfs设置彩条使能状态 */
static ssize_t enable_store(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,
const char *buf, size_t count)
{
int val;
if (kstrtoint(buf, 10, &val) < 0)
return -EINVAL;
/* 仅允许0/1配置 */
drv_data.enable = (val ? 1 : 0);
return count;
}
/* sysfs读取当前绑定的Plane名称 */
static ssize_t plane_name_show(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, char *buf)
{
return scnprintf(buf, PAGE_SIZE, "%s\n", drv_data.plane_name);
}
/* sysfs修改绑定的Plane名称 */
static ssize_t plane_name_store(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,
const char *buf, size_t count)
{
/* 限制名称长度，防止溢出 */
strncpy(drv_data.plane_name, buf, sizeof(drv_data.plane_name) - 1);
/* 去除换行符 */
drv_data.plane_name[strcspn(drv_data.plane_name, "\n")] = '\0';
/* 修改配置后清空硬件就绪标记，下次使能重新绑定 */
drv_data.hw_ready = 0;
return count;
}
/* sysfs读取当前CRTC索引 */
static ssize_t crtc_index_show(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, char *buf)
{
return scnprintf(buf, PAGE_SIZE, "%d\n", drv_data.crtc_index);
}
/* sysfs设置CRTC索引 */
static ssize_t crtc_index_store(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,
const char *buf, size_t count)
{
int val;
if (kstrtoint(buf, 10, &val) < 0)
return -EINVAL;
/* 限制支持所有大于0的数字索引 */
if (val >= 0)
drv_data.crtc_index = val;
/* 修改配置后清空硬件就绪标记，下次使能重新绑定 */
drv_data.hw_ready = 0;
return count;
}
/* 定义sysfs属性文件 */
static struct kobj_attribute enable_attr = __ATTR(enable, 0660, enable_show, enable_store);
static struct kobj_attribute plane_name_attr = __ATTR(plane_name, 0660, plane_name_show, plane_name_store);
static struct kobj_attribute crtc_index_attr = __ATTR(crtc_index, 0660, crtc_index_show, crtc_index_store);
|
关键说明：
第16行：校验enable输入参数，非法输入直接返回参数错误。
第31-33行：Plane名称字符串去除换行符，防止数据错误导致图层匹配失败。
第35行：修改图层名称后清空硬件就绪标记，下次刷新重绑硬件。
第54-55行：限制输入的CRTC索引值需大于0。
第57行：修改CRTC索引后清空硬件就绪标记，下次刷新重绑硬件。
第62-64行：创建0660权限节点，支持用户态读写。
彩条绘制函数
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* 函数功能：绘制带偏移量的彩条图案
* @buf: 指向要绘制的显示缓冲区
* @offset: 彩条水平偏移量
*/
static void draw_color_bar(struct rockchip_drm_direct_show_buffer *buf, int offset)
{
u32 *pix = (u32 *)buf->vir_addr[0]; /* 映射显存32位像素指针 */
u32 w = buf->width; /* 获取缓冲区宽度 */
u32 h = buf->height; /* 获取缓冲区高度 */
u32 pitch = buf->pitch[0] / 4; /* 计算行跨度（4字节/像素） */
u32 bar_width = w / BAR_TOTAL; /* 计算单段彩条宽度 */
int x, y; /* 像素坐标遍历变量 */
u32 color; /* 当前像素颜色值 */
/* 判断像素格式是否匹配，不匹配则直接返回 */
if (buf->pixel_format != BUFFER_FORMAT)
return;
/* 遍历所有行 */
for (y = 0; y < h; y++) {
/* 遍历所有列 */
for (x = 0; x < w; x++) {
/* 计算当前像素对应彩条索引 */
int idx = (x / bar_width + offset) % BAR_TOTAL;
/* 根据索引选择对应颜色 */
switch (idx) {
case 0: color = COLOR_WHITE; break; /* 索引0：白色 */
case 1: color = COLOR_YELLOW; break; /* 索引1：黄色 */
case 2: color = COLOR_CYAN; break; /* 索引2：青色 */
case 3: color = COLOR_GREEN; break; /* 索引3：绿色 */
case 4: color = COLOR_MAGENTA; break; /* 索引4：粉色 */
case 5: color = COLOR_RED; break; /* 索引5：红色 */
case 6: color = COLOR_BLUE; break; /* 索引6：蓝色 */
default: color = COLOR_BLACK; break; /* 默认：黑色 */
}
/* 将颜色写入显存对应位置 */
pix[y * pitch + x] = color;
}
}
}
|
关键说明：
第8行：直接操作显存虚拟地址vir_addr，内核态直接写显存，提高效率。
第11行：pitch为硬件返回的行字节数，ARGB8888单像素占4字节，除以4换算为单行像素个数。
第12行：根据分辨率均分8段彩条宽度，保证色彩均匀。
第17行：格式校验，防止显存格式不匹配导致花屏、色彩错乱。
第21-36行：滚动算法：坐标+偏移量取模，实现彩条整体平移循环滚动。
第38行：直接写入显存像素点，完成一帧画面绘制。
双缓冲申请与释放
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static int alloc_bufs(struct colorbar_drv_data *data)
{
int i, ret;
/* 循环分配2个缓冲区 */
for (i = 0; i < BUFFER_COUNT; i++) {
/* 分配Direct Show缓冲区结构体内存 */
data->buf[i] = kzalloc(sizeof(*data->buf[i]), GFP_KERNEL);
if (!data->buf[i]) {
printk(KERN_ERR "rk-colorbar: alloc buf[%d] failed\n", i);
return -ENOMEM;
}
/* 设置缓冲区宽度 */
data->buf[i]->width = BUFFER_WIDTH;
/* 设置缓冲区高度 */
data->buf[i]->height = BUFFER_HEIGHT;
/* 设置缓冲区像素格式 */
data->buf[i]->pixel_format = BUFFER_FORMAT;
/* 设置缓冲区为连续物理内存 */
data->buf[i]->flag = ROCKCHIP_BO_CONTIG;
/* 调用Direct Show接口分配硬件缓冲区 */
ret = rockchip_drm_direct_show_alloc_buffer(data->ddev, data->buf[i]);
if (ret) {
printk(KERN_ERR "rk-colorbar: alloc buf[%d] failed %d\n", i, ret);
kfree(data->buf[i]);
data->buf[i] = NULL;
return ret;
}
}
return 0;
}
/* 释放双显示缓冲区 */
static void free_bufs(struct colorbar_drv_data *data)
{
int i;
/* 循环释放2个缓冲区 */
for (i = 0; i < BUFFER_COUNT; i++) {
/* 判断缓冲区是否存在 */
if (data->buf[i]) {
/* 调用Direct Show接口释放硬件缓冲区 */
rockchip_drm_direct_show_free_buffer(data->ddev, data->buf[i]);
/* 释放结构体内存 */
kfree(data->buf[i]);
/* 清空指针 */
data->buf[i] = NULL;
}
}
}
|
关键说明：
第22行：标记显存为连续物理内存，满足DRM显示硬件DMA寻址要求。
第25行：调用瑞芯微direct_show接口申请硬件显存、FB、DMA-BUF资源。
第43-53行：成对释放资源，先调用瑞芯微direct_show接口释放硬件显存，再释放内核结构体内存。
硬件CRTC/PLANE绑定
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static int get_crtc(struct colorbar_drv_data *data)
{
/* CRTC临时指针 */
struct drm_crtc *crtc;
/* CRTC索引计数器 */
int index = 0;
/* 遍历DRM设备下所有CRTC */
drm_for_each_crtc(crtc, data->ddev) {
/* 判断是否为目标CRTC索引 */
if (index == data->crtc_index) {
/* 等待CRTC硬件激活 */
while (!crtc->state->active) {
/* 休眠100ms，释放CPU */
schedule_timeout_interruptible(msecs_to_jiffies(100));
}
/* 保存激活的CRTC到私有数据 */
data->crtc = crtc;
/* 打印CRTC获取成功日志 */
printk(KERN_INFO "rk-colorbar: get CRTC%d", data->crtc_index);
return 0;
}
/* CRTC索引自增 */
index++;
}
/* 未找到目标CRTC，返回无设备错误 */
return -ENODEV;
}
/* 等待所有显示硬件(DRM/Plane/CRTC)就绪 */
static int wait_hw_ready(struct colorbar_drv_data *data)
{
/* 循环等待硬件就绪 */
while (1) {
/* 获取Rockchip DRM设备句柄 */
data->ddev = rockchip_drm_get_dev();
/* 判断DRM设备是否获取成功 */
if (!data->ddev) {
/* 休眠100ms，等待DRM设备初始化 */
schedule_timeout_interruptible(msecs_to_jiffies(100));
/* 继续循环 */
continue;
}
/* 获取指定名称的Plane图层 */
data->plane = rockchip_drm_direct_show_get_plane(data->ddev, data->plane_name);
/* 获取指定索引的CRTC，并判断Plane/CRTC是否全部就绪 */
if (!get_crtc(data) && data->plane) {
/* 打印硬件就绪日志 */
printk(KERN_INFO "rk-colorbar: VP all hardware ready!");
/* 返回成功 */
return 0;
}
/* 硬件未就绪，休眠200ms后重试 */
schedule_timeout_interruptible(msecs_to_jiffies(200));
}
}
|
关键说明：
第10行：drm_for_each_crtc按照内核DRM设备链表从上至下遍历，确定索引对应关系。
第12行：crtc_index是索引编号，而非硬件CRTC ID，内核通过链表遍历顺序一一映射，对应硬件CRTC ID。
第14-17行：等待目标CRTC硬件激活，解决开机CRTC初始化晚于驱动加载的时序问题。
第38行：循环轮询，解决开机DRM硬件初始化晚于驱动加载的时序问题。
第40行：调用瑞芯微direct_show接口获取瑞芯微全局DRM设备句柄。
第42-48行：DRM设备未初始化完成则休眠100ms重试，不占用CPU资源。
第51行：调用瑞芯微direct_show接口，根据配置的Plane名称，匹配获取目标图层句柄。
第53行：校验CRTC获取成功和Plane有效，确保显示链路完全就绪。
第62行：硬件未完全就绪则休眠200ms重试。
硬件动态重新绑定
rebind_hardware函数是驱动动态配置更新的核心函数，用户态修改Sysfs的plane_name、crtc_index后，hw_ready标记置0，主线程触发该函数完成硬件重绑，无需修改默认配置并重新编译驱动即可生效新显示配置。
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static void rebind_hardware(struct colorbar_drv_data *data)
{
/* 关闭旧图层 */
if (data->ddev && data->plane) {
rockchip_drm_direct_show_disable_plane(data->ddev, data->plane);
printk(KERN_INFO "rk-colorbar: disable old plane before rebind\n");
}
/* 清空旧的硬件绑定 */
data->plane = NULL;
data->crtc = NULL;
/* 重新获取最新配置的Plane + CRTC */
wait_hw_ready(data);
/* 标记硬件就绪 */
data->hw_ready = 1;
printk(KERN_INFO "rk-colorbar: rebind hardware success (plane:%s, crtc:%d)",
data->plane_name, data->crtc_index);
}
|
关键说明：
第5-8行：重绑前调用瑞芯微direct_show接口主动关闭旧图层，防止多图层叠加、画面残留、显示冲突。
第11-12行：清空旧硬件句柄，防止野指针、旧缓存配置干扰新绑定。
第15行：调用硬件就绪函数，重新加载用户最新修改的Plane名称、CRTC索引配置。
第18行：刷新硬件就绪标记，告知主线程无需重复绑定。
第20-21行：打印当前生效的硬件配置，方便确认切换结果。
滚动彩条内核主线程
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static int colorbar_thread_func(void *arg)
{
/* 转换参数为驱动私有数据指针 */
struct colorbar_drv_data *data = (struct colorbar_drv_data *)arg;
/* 定义Direct Show提交信息结构体 */
struct rockchip_drm_direct_show_commit_info info = {0};
/* 函数返回值变量 */
int ret;
/* 等待显示硬件全部初始化完成 */
wait_hw_ready(data);
/* 初始化硬件就绪标志 */
data->hw_ready = 1;
/* 分配双显示缓冲区 */
ret = alloc_bufs(data);
if (ret)
/* 分配失败，退出线程 */
return ret;
/* 清空提交信息结构体 */
memset(&info, 0, sizeof(info));
/* 绑定目标CRTC */
info.crtc = data->crtc;
/* 绑定目标Plane */
info.plane = data->plane;
/* 设置源区域X坐标 */
info.src_x = 0;
/* 设置源区域Y坐标 */
info.src_y = 0;
/* 设置源区域宽度 */
info.src_w = BUFFER_WIDTH;
/* 设置源区域高度 */
info.src_h = BUFFER_HEIGHT;
/* 设置目标显示X坐标 */
info.dst_x = 0;
/* 设置目标显示Y坐标 */
info.dst_y = 0;
/* 设置目标显示宽度 */
info.dst_w = BUFFER_WIDTH;
/* 设置目标显示高度 */
info.dst_h = BUFFER_HEIGHT;
/* 初始化彩条偏移量为0 */
data->bar_offset = 0;
/* 初始化缓冲索引为0 */
data->front_buf = 0;
/* 绘制初始偏移的彩条到第一块缓冲区 */
draw_color_bar(data->buf[data->front_buf], data->bar_offset);
/* 打印彩条启动日志 */
printk(KERN_INFO "rk-colorbar: VP start, 1s scroll\n");
/* 线程主循环：监听停止信号，持续显示 */
while (!kthread_should_stop()) {
if (data->enable) {
/* 配置变更/首次启动：重新绑定Plane和CRTC */
if (!data->hw_ready) {
rebind_hardware(data);
/* 更新提交信息的硬件绑定 */
info.crtc = data->crtc;
info.plane = data->plane;
}
/* 绑定当前缓冲区 */
info.buffer = data->buf[data->front_buf];
/* 提交画面到硬件显示 */
rockchip_drm_direct_show_commit(data->ddev, &info);
/* 更新彩条偏移量，循环8段 */
data->bar_offset = (data->bar_offset + 1) % BAR_TOTAL;
/* 切换缓冲区 */
data->front_buf = !data->front_buf;
/* 绘制新偏移的彩条到切换后的缓冲区 */
draw_color_bar(data->buf[data->front_buf], data->bar_offset);
} else {
/* 调用官方接口关闭Plane */
if (data->ddev && data->plane) {
rockchip_drm_direct_show_disable_plane(data->ddev, data->plane);
printk(KERN_INFO "rk-colorbar: plane disabled by enable=0\n");
/* 关闭后清空指针，防止重复操作 */
data->plane = NULL;
data->crtc = NULL;
}
/* 关闭使能时，清空硬件就绪标记，允许下次重新绑定 */
data->hw_ready = 0;
}
/* 休眠1秒，实现每秒更新一次 */
schedule_timeout_interruptible(msecs_to_jiffies(UPDATE_MS));
}
return 0;
}
|
关键说明：
第12行：启动前等待硬件就绪，解决开机驱动加载时序问题。
第23-43行：初始化全屏显示参数，源窗口、目标窗口均为全屏。
第46-50行：初始化彩条偏移量和缓冲索引，绘制初始偏移的彩条到第一块缓冲区。
第59-64行：检测到配置变更，重绑硬件。
第67-69行：绑定当前缓冲区，调用瑞芯微direct_show接口提交画面到硬件显示。
第72行：偏移量自增取模，实现8色循环滚动。
第74行：缓冲区切换，0/1索引翻转，交替渲染。
第76行：切换后的缓冲区预绘制下一帧画面。
第77-88行：关闭使能时主动关闭图层，清空句柄，释放显示资源。
第91行：1秒休眠，控制滚动帧率，降低CPU占用。
注解
开始流程为绘制第一块缓冲区，绑定第一块缓冲区提交画面到硬件显示，再后台绘制第二块缓冲区，休眠1s，更新绑定到第二块缓冲区提交画面到硬件显示，再后台重新绘制第一块缓冲区，休眠1s，更新绑定到第一块缓冲区提交画面到硬件显示，以此循环，实现双缓冲绘制和显示。
驱动初始化与退出
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static int __init colorbar_driver_init(void)
{
int ret;
/* 清空全局私有数据结构体 */
memset(&drv_data, 0, sizeof(drv_data));
/* 初始化默认配置 */
drv_data.enable = 0;
strncpy(drv_data.plane_name, DEFAULT_PLANE_NAME, sizeof(drv_data.plane_name)-1);
drv_data.crtc_index = DEFAULT_CRTC_INDEX;
drv_data.hw_ready = 0; /* 初始化硬件未就绪 */
/* 创建sysfs根节点 /sys/kernel/rk_colorbar/ */
drv_data.kobj = kobject_create_and_add("rk_colorbar", kernel_kobj);
if (!drv_data.kobj) {
printk(KERN_ERR "rk-colorbar: create kobject failed\n");
return -ENOMEM;
}
/* 创建sysfs属性文件 */
ret = sysfs_create_file(drv_data.kobj, &enable_attr.attr);
ret |= sysfs_create_file(drv_data.kobj, &plane_name_attr.attr);
ret |= sysfs_create_file(drv_data.kobj, &crtc_index_attr.attr);
if (ret) {
printk(KERN_ERR "rk-colorbar: create sysfs file failed\n");
kobject_put(drv_data.kobj);
drv_data.kobj = NULL;
return ret;
}
/* 创建彩条显示内核线程 */
drv_data.thread = kthread_run(colorbar_thread_func, &drv_data, "rk-colorbar");
/* 线程创建失败判断 */
if (IS_ERR(drv_data.thread)) {
/* 打印错误日志 */
printk(KERN_ERR "rk-colorbar: create thread failed\n");
/* 初始化失败释放sysfs资源 */
sysfs_remove_file(drv_data.kobj, &enable_attr.attr);
sysfs_remove_file(drv_data.kobj, &plane_name_attr.attr);
sysfs_remove_file(drv_data.kobj, &crtc_index_attr.attr);
kobject_put(drv_data.kobj);
drv_data.kobj = NULL;
/* 返回线程创建错误码 */
return PTR_ERR(drv_data.thread);
}
/* 打印初始化日志 */
printk(KERN_INFO "rk-colorbar: driver init, wait VP...\n");
return 0;
}
/* 驱动模块退出函数 */
static void __exit colorbar_driver_exit(void)
{
/* 退出前关闭图层 */
if (drv_data.ddev && drv_data.plane) {
rockchip_drm_direct_show_disable_plane(drv_data.ddev, drv_data.plane);
}
/* 判断内核线程是否存在 */
if (drv_data.thread) {
/* 停止内核线程 */
kthread_stop(drv_data.thread);
/* 清空线程指针 */
drv_data.thread = NULL;
}
/* 释放双显示缓冲区 */
free_bufs(&drv_data);
/* 清空CRTC指针 */
drv_data.crtc = NULL;
/* 清空Plane指针 */
drv_data.plane = NULL;
/* 清空DRM设备指针 */
drv_data.ddev = NULL;
/* 销毁sysfs节点及属性 */
if (drv_data.kobj) {
sysfs_remove_file(drv_data.kobj, &enable_attr.attr);
sysfs_remove_file(drv_data.kobj, &plane_name_attr.attr);
sysfs_remove_file(drv_data.kobj, &crtc_index_attr.attr);
kobject_put(drv_data.kobj);
drv_data.kobj = NULL;
}
printk(KERN_INFO "rk-colorbar: driver exit\n");
}
/* 注册驱动为子系统同步初始化调用 */
subsys_initcall_sync(colorbar_driver_init);
/* 注册驱动模块退出函数 */
module_exit(colorbar_driver_exit);
|
关键说明：
第9-12行：初始化默认配置，默认关闭彩条、绑定默认硬件参数。
第15行：创建Sysfs节点：/sys/kernel/rk_colorbar/。
第21-29行：批量创建三个配置节点，失败自动回滚资源。
第32行：创建彩条显示内核线程，实现彩条刷新逻辑。
第57-59行：退出优先关闭图层，避免残留画面。
第62-67行：主动停止内核线程，防止内核线程乱跑。
第70行：统一释放双缓冲显存资源，避免内存泄漏。
第92行：同步子系统初始化，跟随DRM驱动同步加载，解决时序问题。
3.6.2. 添加驱动进内核¶
显然，实验驱动依赖瑞芯微DRM框架以及Direct Show接口，所以只能把实验驱动放到和瑞芯微DRM驱动相同目录下进行编译，不能和之前实验一样独立于内核源码。
以下以 瑞芯微6.1.99内核版本 为例。
3.6.2.1. 添加驱动文件到内核源码¶
将drm_color_bar.c驱动放到 内核源码/drivers/gpu/drm/rockchip/ 目录下，与瑞芯微DRM驱动相同目录。
3.6.2.2. 修改Kconfig¶
在 内核源码/drivers/gpu/drm/rockchip/Kconfig 的 if DRM_ROCKCHIP … endif 判断内添加以下内容：
1 2 3 4 5 | config DRM_COLOR_BAR
bool "DRM color bar test"
select ROCKCHIP_DRM_DIRECT_SHOW
help
This is a DRM test driver.
|
添加完成后如下图：
配置含义说明如下：
config DRM_COLOR_BAR：编译一个独立的内核驱动，对应配置为CONFIG_DRM_COLOR_BAR。
bool “DRM color bar test”：只能两种选择状态，不编译或编译进内核。
select ROCKCHIP_DRM_DIRECT_SHOW：自动依赖并开启RK的Direct Show驱动，即选择编译CONFIG_DRM_COLOR_BAR会自动将CONFIG_ROCKCHIP_DRM_DIRECT_SHOW添加编译。
help：配置提示信息。
3.6.2.3. 修改Makefile¶
根据Kconfig的配置在 内核源码/drivers/gpu/drm/rockchip/Makefile 添加编译项，内容如下：
1 | rockchipdrm-$(CONFIG_DRM_COLOR_BAR) += drm_color_bar.o
|
添加完成后如下图：
配置含义说明如下：
内核规定的格式：模块名-编译类型
rockchipdrm：瑞芯微给自家DRM显示驱动起的官方模块名。
-$(CONFIG_DRM_COLOR_BAR)：当CONFIG_DRM_COLOR_BAR被选择时，$(CONFIG_DRM_COLOR_BAR)的值为y，取消选择时值则为n。
所以，当CONFIG_DRM_COLOR_BAR被选择时，配置行就变成rockchipdrm-y += drm_color_bar.o，将驱动编译进内核。
3.6.2.4. 修改defconfig¶
内核配置项都保存在对应的defconfig文件中，可以通过menuconfig配置界面修改配置项然后保存到新的defconfig文件，在内核源码顶层目录执行以下命令：
1 2 | #这里以rk356x系列6.1.99内核配置文件为例，打开menuconfig配置界面
make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- lubancat_linux_rk356x_defconfig menuconfig
|
提示
其余系列板卡参考 驱动章节实验环境搭建章节的编译内核 小节确定板卡配置文件。
打开的界面如下：
按下键盘的“/”按键打开搜索框，然后输入我们前面添加的CONFIG_DRM_COLOR_BAR配置项：
搜索框输入完后选择下方“ok”然后再按下回车就会打开搜索结果，如下图，只有一个搜索结果，可以看到配置项当前状态（为n未被选择）、描述、路径、和依赖情况。
按下键盘的数字“1”键就会跳转到CONFIG_DRM_COLOR_BAR配置项处，在配置项处按下空格即可选中配置项，[ ]变为[*]代表配置项的值从n变为y：
然后通过键盘方向键选择下方“Save”，再按下回车进行保存，默认保存到.config即可。
最后选择“Exit”，再按下回车退出界面。默认保存的.config包含了全部的配置项，不利于我们观察配置，需要生成精简的配置文件然后覆盖原来的配置文件，在内核源码顶层目录执行以下命令：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | #保存defconfig精简的配置文件
make savedefconfig ARCH=arm64
#覆盖原来的配置文件，这里以rk356x系列6.1.99内核配置文件为例
cp -f defconfig arch/arm64/configs/lubancat_linux_rk356x_defconfig
#查看新添加的配置项
cat arch/arm64/configs/lubancat_linux_rk356x_defconfig | grep CONFIG_DRM_COLOR_BAR
#信息打印如下
CONFIG_DRM_COLOR_BAR=y
|
可以看到defconfig配置文件的CONFIG_DRM_COLOR_BAR=y，那么编译的时候Makefile里面配置实际就变成了rockchipdrm-y += drm_color_bar.o，从而将驱动编译进内核。
3.6.3. 编译内核并替换¶
3.6.3.1. 编译内核¶
将drm_color_bar.c驱动放进内核源码指定目录并添加配置将驱动设置为编译进内核后，在内核源码顶层目录执行以下命令编译内核：
1 2 3 4 5 6 7 8 | #清除之前生成的所有文件和配置
make mrproper
# 这里以rk356x系列6.1.99内核配置文件为例
make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- lubancat_linux_rk356x_defconfig
# 编译内核，指定平台，指定交叉编译工具，使用8线程进行编译，线程可根据电脑性能自行确定
make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- -j8
|
提示
其余系列板卡参考 驱动章节实验环境搭建章节的编译内核 小节进行编译。
编译完成后在 内核源码/arch/arm64/boot/ 目录生成的 Image 文件就是内核文件。
3.6.3.2. 替换内核¶
将内核先传到板卡，再拷贝到板卡的/boot/目录下。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 | #先传输到板卡
#查看板卡原先内核
ls /boot/Image* -l
#信息打印如下，可以确认当前板卡实际内核就是/boot/Image-6.1.99-rk356x
lrwxrwxrwx 1 root root 19 5月19日 10:15 /boot/Image -> Image-6.1.99-rk356x
-rw-r--r-- 1 root root 42213888 5月19日 10:15 /boot/Image-6.1.99-rk356x
#替换内核，根据实际内核名字而定
sudo cp -f Image /boot/Image-6.1.99-rk356x
#重启系统
sudo reboot
#查看内核版本
cat /proc/version
#信息打印如下
Linux version 6.1.99-rk356x (guest@dev107) (aarch64-none-linux-gnu-gcc (GNU Toolchain for the A-profile Architecture 10.3-2021.07 (arm-10.29)) 10.3.1 20210621, GNU ld (GNU Toolchain for the A-profile Architecture 10.3-2021.07 (arm-10.29)) 2.36.1.20210621) #64 SMP Sat May 30 09:37:34 UTC 2026
|
可以从编译的主机名和编译时间确认内核是否替换成功，如以上信息中“guest@dev107”就是作者的服务器主机，“Sat May 30 09:37:34 UTC 2026”就是作者编译内核的UTC世界时间，说明内核替换成功。
3.6.4. 程序运行结果¶
如出现 Permission denied 或类似字样，请注意用户权限，大部分操作硬件外设的功能，几乎都需要root用户权限，简单的解决方案是在执行语句前加入sudo或以root用户运行程序。
3.6.4.1. 实验操作¶
注解
作者此处测试板卡为LubanCat2，连接了HDMI屏幕和5.5寸MIPI屏幕，crtc_index=0，plane_name=Esmart0-win0对应vop0的HDMI屏幕，crtc_index=1，plane_name=Esmart1-win0对应vop1的DIS0 MIPI屏幕，其他板卡根据实际而定。
确认内核替换成功并连接屏幕后，使用以下命令测试：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 | #查看驱动加载情况
dmesg | grep colorbar
#信息打印如下
[ 2.021553] rk-colorbar: driver init, wait VP...
[ 3.258247] rk-colorbar: get CRTC0
[ 3.258254] rk-colorbar: VP all hardware ready!
[ 3.278310] rk-colorbar: VP start, 1s scroll
[ 3.872980] rk-colorbar: plane disabled by enable=0
|
可以看到系统开机时默认加载了rk-colorbar驱动，成功获取到CRTC和Plane，默认显示处于关闭状态。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 | #进入sysfs节点
cd /sys/kernel/rk_colorbar/
#查看节点目录属性
ls -l
#信息输出如下
-rw-rw---- 1 root root 4096 6月 1日 14:47 crtc_index
-rw-rw---- 1 root root 4096 6月 1日 14:47 enable
-rw-rw---- 1 root root 4096 6月 1日 14:47 plane_name
#查看默认参数
sudo cat *
#信息输出如下，默认CRTC索引为0，图层为Esmart0-win0
0
0
Esmart0-win0
#开启显示
sudo sh -c "echo 1 > enable"
#信息打印如下
[ 986.939894] rk-colorbar: get CRTC0
[ 986.939916] rk-colorbar: VP all hardware ready!
###关闭显示
sudo sh -c "echo 0 > enable"
###信息打印如下
[ 986.939944] rk-colorbar: rebind hardware success (plane:Esmart0-win0, crtc:0)
[ 1009.241228] rk-colorbar: plane disabled by enable=0
|
使能显示后在vop0的屏幕左上角可以看到彩条动态滚动，如下图：
注意
若没有显示需要确认当前屏幕连接的接口，如LubanCat2板卡的vop0对应板卡HDMI和DSI1接口，vop1对应板卡DSI0接口。
如果板卡支持双屏异显并且接上了对应的屏幕，可切换至vop1进行显示：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 | #关闭显示
sudo sh -c "echo 0 > enable"
#切换crtc索引
sudo sh -c "echo 1 > crtc_index"
#切换图层
sudo sh -c "echo Esmart1-win0 > plane_name"
#开启显示
sudo sh -c "echo 1 > enable"
#信息打印如下
[ 1153.127784] rk-colorbar: get CRTC1
[ 1153.127801] rk-colorbar: VP all hardware ready!
|
使能显示后在vop1的屏幕左上角可以看到彩条动态滚动，如下图：
同理可输出到主图层，如设置crtc_index=0、plane_name=Smart0-win0，但不能输出到专用压缩图层，如Cluster0-win0。
3.6.5. 实验注意事项¶
内核依赖：本实验依赖瑞芯微DRM Direct Show接口，必须将驱动放到内核源码瑞芯微DRM驱动目录进行编译，否则会编译失败。
图层名称匹配：默认图层为Esmart0-win0，不同板卡接口可用图层不同，配置错误会导致找不到Plane、显示失败。
双缓冲机制不可省略：禁止改为单缓冲测试，单缓冲会出现严重画面撕裂，无法观察流畅动画效果。
硬件重绑定机制：修改plane_name、crtc_index后必须清空hw_ready标记。
线程安全与休眠：线程循环必须使用休眠延时，无休眠会导致CPU占用率100%，造成系统卡顿。
资源释放规范：驱动卸载必须依次停止线程、释放显存、关闭图层、销毁sysfs节点，否则会造成内核内存泄漏、DRM硬件占用。