linux drm，linux内核编译

老铁们，大家好，相信还有很多朋友对于linux drm和linux内核编译的相关问题不太懂，没关系，今天就由我来为大家分享分享linux drm以及linux内核编译的问题，文章篇幅可能偏长，希望可以帮助到大家，下面一起来看看吧！

【科普】linux驱动系列学习之DRM

DRM简介

DRM，即Direct Rendering Manager，是当前Linux系统中主流的图形显示框架。相较于传统的Framebuffer，DRM更适应现代硬件需求。它支持GPU、3D渲染显示等功能，能够统一管理GPU和Display驱动，使软件架构更统一且便于开发与维护。本文仅介绍Display相关部分，因对GPU相关知识了解有限，无法详细解释，待未来学习到相关知识后再进行补充。

DRM框架的模块划分

DRM框架主要分为三个部分：libdrm、KMS、GEM。

图1展示了DRM框架结构。其中，libdrm位于用户空间，用于操作DRM。应用程序通过调用内核中的KMS和GEM，访问显示相关的资源。

KMS（Kernel Mode Setting）模块是DRM框架的重要组成部分，主要功能包括显示参数的设置与控制。

GEM（Graphics Execution Manager）负责DRM下的内存管理和释放工作。

本文主要关注KMS和GEM相关部分，所使用的测试设备为stm32mp157（正点原子），系统为ubuntu18.04。

KMS模块概览

如图1所示，KMS模块主要负责显示相关功能。在DRM中，KMS被抽象为以下模块：

Framebuffer：单个图层的显示内容，是与硬件无关的基本元素。

CRTC：从framebuffer中读取待显示图像，并按照指定格式输出给encoder。主要功能包括：配置适合显示器的分辨率、输出响应时序、扫描framebuffer并显示在显示器上、更新framebuffer。

Plane：图层，实际输出图像为多个图层叠加，包括主图层、光标图层等。其中，主图层、覆盖图层、光标图层分别由硬件加速模块生成，每个多至少一个plane。

Encoder：将特定格式的图像信号（如RGB、YUV等）编码为connector所需的输出信号。以HDMI为例，数据通过TMDS总线输出，编码任务由encoder完成。

Connector：连接显示器的物理接口，负责设备接入、屏参获取等，包括DP、HDMI等。

Vblank：软硬件同步机制，RGB时序中的垂直消影区，软件通常通过硬件VSYNC实现。

Property：任何可设置的参数均可做成property，是DRM驱动中最灵活的部分。

以HDMI接口为例，Soc内部通常包含Display模块，通过总线连接到HDMI接口上。则Display模块对应CRTC，HDMI接口对应Connector，Framebuffer对应显存部分，Plane用于描述Framebuffer，Encoder将像素转化为HDMI接口所需的信号。通常，Encoder和Connector会在初始化时一起处理。

GEM概览

GEM主要负责显示buffer的分配和释放，包括dumb、prime、fence。

Dumb：仅支持连续物理内存，基于内核中的通用CMA API实现，适用于小分辨率和简单场景。主要用于简单的buffer显示，不涉及GPU处理。

Prime：支持连续和非连续物理内存，基于DMA-BUF机制，实现buffer共享，适用于复杂的大内存场景。

Fence：buffer同步机制，基于内核dma_fence机制实现，防止显示内容出现异步问题。

总结

实现一个DRM KMS驱动，通常需要实现以下代码和功能：

fops、drm_driver

dumb_create、fb_create、atomic_commit

drm_xxx_funcs、drm_xxx_helper_funcs

drm_xxx_init()、drm_xxx_helper_add()

drm_dev_init()、drm_dev_register()

核心围绕七个objects展开，实现这些objects的创建与操作是关键。

DRM框架在Linux内核中相对复杂，本文仅介绍部分功能，并未涵盖所有内容，如DMA-Buf等部分未涉及，将视情况在后续更新。

Linux DRM原理及应用

Linux DRM(Direct Rendering Manager)起源于一个为视频数据从camera传递到display提供数据传输管理的框架。它通过libdrm这个用户空间与内核的中间层，简化了应用程序对驱动的操作。

DRM系统主要包含三个关键模块：libdrm、GEM（Graphic Execution Manager）和KMS（Kernel Mode Setting）。libdrm作为用户空间与内核的桥梁，处理应用程序与内核之间的交互，通过ioctl调用传递数据结构给内核，再将处理后的结果返回给应用程序。GEM主要负责图形缓冲区的操作，而KMS负责设置显示参数，如分辨率、刷新率，以及控制画面切换等。

以HDMI Monitor显示为例，流程包括：HDMI驱动检测到电视信号，读取EDID获取分辨率信息（DRM Connector）。应用程序填充显示数据到framebuffer，通过libdrm通知VOP设备进行显示。VOP驱动将数据转换为LCDC Timing，而HDMI驱动调整硬件以匹配VOP输出。Encoder负责将LCDC Timing转换为TMDS信号，以适应电视。

应用程序调用libdrm的顺序通常为：先找到Connector，再找到与之相连的Encoder，接着是CRTC，最后是Plane。在循环中，可能需要在2步中释放资源，但1步的初始化资源不能释放。然而，如果在某些情况下错误地释放了正在使用的framebuffer（fb），可能导致显示问题，甚至需要在内核启用CONFIG_DRM_FBDEV_EMULATION时，通过drmModeSetCrtc()函数手动重置CRTC，否则可能需要重启程序。

libdrm与内核的交互涉及参数填充，如alloc_arg.handle, alloc_arg.pitch和alloc_arg.size，以及mmap_arg.offset。这些信息会被传递给v4l2插件，用于相机数据输入。值得注意的是，crtc_id和fb_id不是指针，意味着每个plane只能对应单一的fb_id和crtc_id。

最后，DMA-buf机制在DRM中也扮演重要角色，如exporter申请的DMA buffer与文件描述符fd关联，确保相机数据的顺利输入。

Linux内核中断之中断调用流程

本文基于 RockPI 4A单板Linux4.4内核介绍中断调用流程。

ARMv8包括两种运行状态：AArch64和AArch32。

AArch64中不再使用AArch32中的7种特权模式，而是提出了Exception Levels的概念，包括：

1）EL0：用于用户态程序，权限最低

2）EL1：给内核使用，权限稍高

3）EL2：虚拟化相关，权限更高

4）EL3：安全相关，权限最高

Linux内核中一般只使用EL0和EL1。

AArch64异常向量表中的异常包括：

1）Synchronous exception（同步异常）

2）SError

3）IRQ

4）FIQ

注：SError、IRQ和FIQ属于异步异常。

在Linux内核中，在 arch/arm64/kernel/entry.S文件中定义了异常向量表，内容如下：

选取 el1_irq()函数介绍Linux内核中断的调用流程。

文件： arch/arm64/kernel/entry.S，调用流程如下：

1、handle_irq()初始化

在 DTS解析阶段完成 handle_irq()函数的初始化，流程如下：

gic_irq_domain_map()函数中完成了 handle_irq()函数的赋值，具体执行如下：

2、handle_irq()实现

以共享外设中断 SPI的中断处理函数 handle_fasteoi_irq()为例，继续跟踪中断的执行过程。

handle_irq_event_percpu()函数会调用已经注册的中断处理函数，同时唤醒 irq_thread线程。

3、中断处理线程

在使用 request_threaded_irq()函数申请中断时，会创建一个 irq_thread线程，调用流程如下：

irq_thread线程平时在睡眠状态，等待 handle_irq_event_percpu()函数唤醒，进一步执行已注册的中断处理线程函数。

使用 DRM框架中 HDMI中断验证中断调用流程。

文件： drivers\gpu\drm\bridge\synopsys\dw-hdmi.c

在中断处理函数 dw_hdmi_hardirq()和中断处理线程函数 dw_hdmi_irq中增加 dump_stack()调用（注：仅限于调试验证）。

插入 HDMI线，系统启动后，显示中断调用流程的日志如下：

和