Linux基础项目开发1:量产工具—

前言：

前面我们已经对这个项目的基本框架有了一个初步的了解与认识，要实现显示管理器与输入管理器，有输入有输出基本就实现这个项目的大部分功能了，首先我们先来做显示系统，对于上层系统为了让程序更好扩展，我们得添加一个显示管理器，在下面有各种设备，就比如有Framebufler和web输出。

一、数据结构抽象

我们添加的一个显示管理器中有Framebufler和web输出，对于俩个不同的设备我们需要抽象出同一个结构体类型。

1.使用场景

在上图中我们可以将其分为两层，上层要获得下层某个结构体，通过这个结构体中的函数来操作、绘制、刷新上层的界面。

所有我们需要定义一个统一的结构体DispOpr

2.disp_manager.h

  1 #ifndef _DISP_MANAGER_H2 #define _DISP_MANAGER_H34 typedef struct Region {5     int iLeftUpX;                //左上角x坐标6     int iLeftUpY;                //左上角y坐标7     int iWidth;                  //宽度8     int iHeigh;                  //高度9 }Region, *PRegion;1011 typedef struct DispOpr {12     char *name;                  //显示模块的名字 13     char *GetBuffer(int *pXres, int *pYres, int *pBpp);//分辨率（长和宽）每个像素占据多少位14     int FlushRegion(PRegion ptRegion, char *buffer);//刷出某个区域15     struct DispOpr *ptNext;      //链表16 };1718 #endif19

第1~2行：防止头文件在.c文件中多次定义

第4~9行：定义刷新区域结构体

第11~16行：定义统一管理的结构体

二、Framebuffer编程

1.disp_manager.h

  1 #ifndef _DISP_MANAGER_H2 #define _DISP_MANAGER_H34 typedef struct Region {5     int iLeftUpX;6     int iLeftUpY;7     int iWidth;8     int iHeigh;9 }Region, *PRegion;1011 typedef struct DispOpr {12     char *name;13     int DeviceInit(void);14     int DeviceExit(void);15     char *GetBuffer(int *pXres, int *pYres, int *pBpp);16     int FlushRegion(PRegion ptRegion, char *buffer);17     struct DispOpr *ptNext;18 }DispOpr, *PDispOpr;1920 #endif

第13行：初始化函数定义

第14行：退出函数定义

2.framebuffer.c

  1 #include <sys/mman.h>2 #include <sys/types.h>3 #include <sys/stat.h>4 #include <unistd.h>5 #include <linux/fb.h>6 #include <fcntl.h>7 #include <stdio.h>8 #include <string.h>9 #include <sys/ioctl.h>1011 #include "disp_manager.h"1213 static int fd_fb;                       //framebuffer文件14 static struct fb_var_screeninfo var;    /* Current var */15 static int screen_size;                 //framebuffer长度16 static unsigned char *fb_base;          //framebuffer地址17 static unsigned int line_width;18 static unsigned int pixel_width;1920 static int DeviceInit(void)21 {22     fd_fb = open("/dev/fb0", O_RDWR);23     if (fd_fb < 0)24     {25         printf("can't open /dev/fb0\n");26         return -1;27     }28     if (ioctl(fd_fb, FBIOGET_VSCREENINFO, &var))29     {30         printf("can't get var\n");31         return -1;32     }3334     line_width  = var.xres * var.bits_per_pixel / 8;35     pixel_width = var.bits_per_pixel / 8;36     screen_size = var.xres * var.yres * var.bits_per_pixel / 8;37     fb_base = (unsigned char *)mmap(NULL , screen_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_fb, 0);38     if (fb_base == (unsigned char *)-1)39     {40         printf("can't mmap\n");41         return -1;42     }4344     return 0;45 }4647 static int DeviceExit(void)48 {49     munmap(fb_base, screen_size);50     close(fd_fb);51     return 0;52 }535455 /* 可以返回LCD的framebuffer, 以后上层APP可以直接操作LCD, 可以不用FbFlushRegion56  * 也可以malloc返回一块无关的buffer, 要使用FbFlushRegion刷到LCD上57  */58 static int FbGetBuffer(PDispBuff ptDispBuff);5960 {61     ptDispBuff->iXres = var.xres;62     ptDispBuff->iYres = var.yres;63     ptDispBuff->iBpp  = var.bits_per_pixel;64     ptDispBuff->buff  = (char *)fb_base;65     return 0;66 }6768 static int FbFlushRegion(PRegion ptRegion, PDispBuff ptDispBuff)69 {70     return 0;71 }727374 static DispOpr g_tFramebufferOpr = {75     .name        = "fb",76     .DeviceInit  = FbDeviceInit,77     .DeviceExit  = FbDeviceExit,78     .GetBuffer   = FbGetBuffer,79     .FlushRegion = FbFlushRegion,80 };818283 void FramebufferInit(void)84 {85     RegisterDisplay(&g_tFramebufferOpr);86 }87

 20 static int DeviceInit(void)
第20~45行：初始化函数
 47 static int DeviceExit(void)
第47~52行：退出函数

第58~66行的FbGetBuffer是已经封装好的，详细封装过程后续会讲

第61~62行：设置分辨率

第63行：设置bpp
74 static DispOpr g_tFramebufferOpr
第74~80行：上层代码可以根据这个结构体里的函数来初始化LCD来得到Buffer

第78行：通过.GetBuffer = FbGetBuffer来构建好图像和文字

第79行：通过.FlushRegion = FbFlushRegion来刷新到LCD上

第83~86行：注册结构体g_tFramebufferOpr，详细介绍在三、显示管理

三、显示管理

上层函数想要选择哪个设备进行显示，需要中间加一个函数进行选择，起到承上启下的作用，用来实现显示管理，是操作Framebuffer还是WEB设备，需要进行选择某个模块，好可以提供一些函数，描点等

1.disp_manager.h

  1 #ifndef _DISP_MANAGER_H2 #define _DISP_MANAGER_H34 #ifndef NULL5 #define NULL (void *)06 #endif78 typedef struct DispBuff {9     int iXres;     //x坐标分辨率10     int iYres;     //y坐标分辨率11     int iBpp;      //bpp12     char *buff;    缓冲区地址13 }DispBuff, *PDispBuff;141516 typedef struct Region {17     int iLeftUpX;18     int iLeftUpY;19     int iWidth;20     int iHeigh;21 }Region, *PRegion;2223 typedef struct DispOpr {24     char *name;25     int (*DeviceInit)(void);26     int (*DeviceExit)(void);27     int (*GetBuffer)(PDispBuff ptDispBuff);28     int (*FlushRegion)(PRegion ptRegion, PDispBuff ptDispBuff);29     struct DispOpr *ptNext;30 }DispOpr, *PDispOpr;3132 void RegisterDisplay(PDispOpr ptDispOpr);3334 void DisplayInit(void);35 int SelectDefaultDisplay(char *name);36 int InitDefaultDisplay(void);37 int PutPixel(int x, int y, unsigned int dwColor);38 int FlushDisplayRegion(PRegion ptRegion, PDispBuff ptDispBuff);39 PDispBuff GetDisplayBuffer(void);404142 #endif

第8~13行：进一步封装GetBuffer(int *pXres, int *pYres, int *pBpp)

第27行：将4~9行的PDispBuff保存到GetBuffer中

第32行：定义注册函数RegisterDisplay

第34行：调用底层提供的模块

第35行：定义选择模块函数

第36行：选择默认的SelectDefaultDisplay后，我们还需要定义初始化函数

第37行：提供绘制图像函数

第38行：将绘制好的图像刷新到硬件上

第39行：返回取址

2.disp_manager.c

  1 #include <disp_manager.h>2 #include <stdio.h>2 #include <string.h>23 /* 管理底层的LCD、WEB */4 static PDispOpr g_DispDevs = NULL;5 static PDispOpr g_DispDefault = NULL;6 static DispBuff g_tDispBuff;7 static int line_width;8 static int pixel_width;910 int PutPixel(int x, int y, unsigned int dwColor)11 {12     unsigned char *pen_8 = (*unsigned char*)(g_tDispBuff.buff+y*line_width+x*pixel_width);13     unsigned short *pen_16;14     unsigned int *pen_32;1516     unsigned int red, green, blue;1718     pen_16 = (unsigned short *)pen_8;19     pen_32 = (unsigned int *)pen_8;2021     switch (g_tDispBuff.iBpp)22     {23         case 8:24         {25             *pen_8 = dwColor;26             break;27         }28         case 16:29         {30             /* 565 */31             red   = (dwColor >> 16) & 0xff;32             green = (dwColor >> 8) & 0xff;33             blue  = (dwColor >> 0) & 0xff;34             dwColor = ((red >> 3) << 11) | ((green >> 2) << 5) | (blue >> 3);35             *pen_16 = dwColor;36             break;37         }38         case 32:39         {40             *pen_32 = dwColor;41             break;42         }43         default:44         {45             printf("can't surport %dbpp\n", g_tDispBuff.iBpp);45             return -1;46             break;47         }48     }48      return 0;49 }50515253 void RegisterDisplay(PDispOpr ptDispOpr)54 {55     ptDispOpr->ptNext = g_DispDevs;56     g_DispDevs = ptDispOpr;57 }585960 int SelectDefaultDisplay(char *name)61 {62     PDispOpr pTmp = g_DispDevs;63     while (pTmp)64     {65         if (strcmp(name, pTmp->name) == 0)66         {67             g_DispDefault = pTmp;68             return 0;69         }7071         pTmp = pTmp->ptNext;72     }7374     return -1;75 }7677 int InitDefaultDisplay(void)78 {79     int ret;8081     ret = g_DispDefault->DeviceInit();82     if (ret)83     {84         printf("DeviceInit err\n");85         return -1;86     }878889     ret = g_DispDefault->GetBuffer(&g_tDispBuff);90     if (ret)91     {92         printf("GetBuffer err\n");93         return -1;94     }9596     line_width  = g_tDispBuff.iXres * g_tDispBuff.iBpp/8;97     pixel_width = g_tDispBuff.iBpp/8;9899     return 0;
100 }
101
102
103 int FlushDisplayRegion(PRegion ptRegion, PDispBuff ptDispBuff)
104 {
105     return g_DispDefault->FlushRegion(ptRegion, ptDispBuff);
106 }
107
108
109 void DisplayInit(void)
110 {
111     void FramebufferInit(void);
112     FramebufferInit();
113 }
114
115 PDispBuff GetDisplayBuffer(void)
116 {
117    return &g_tDispBuff;
118 }

第4行：将底层的LCD、WEB所实现的结构体放入到链表（指针）中，所以我们需要提供一个函数。void RegisterDisplay(PDispOpr ptDispOpr)

第5行：存放找到名字的新链表

第6行：定义一个全局变量 g_tDispBuff之后用来放第89行中GetBuffer中的（int* pxres, int * pYres, int * pBpp）

53 void RegisterDisplay(PDispOpr ptDispOpr)
第53~57行：构造注册函数，将typedef struct DispOpr这个结构体注册到g_DispDevs链表中

第55行：传入底层结构体指针ptDispOpr指向链表头g_DispDevs

第56行：链表头g_DispDevs指向ptDispOpr

109 void DisplayInit(void)
第109~112行：调用底层提供的 FramebufferInit();目前我们只需要调用FramebufferInit()即可，还没有实现WEB的功能

如果g_DispDevs链表中有好几个模块，那我们应该如何选择呢，现在我们就要设计一个模块选择函数进行模块的选择
60 int SelectDefaultDisplay(char *name)
第60~75行：模块选择函数

定义一个临时指针pTmp存放链表头

while循环里根据名字name找到那一项

找到的名字放到新链表g_DispDefault中，在第五行中有定义

第71行，如果这个不对，这找寻下一个是否正确

因为上层需要通过中间的显示管理来绘制图像，坐标反馈给底层进行反应，所有需要在中间层加入绘制函数
10 int PutPixel(int x, int y, unsigned int dwColor)
第7~8行：每个像素占据多长多少像素可以先定义好，事先计算好，每一行多少字节，每个像素多少宽度，这个在InitDefaultDisplay()中已经计算好了

第10~49行：设置绘制图像函数

函数内表示绘制的x、y坐标和绘制图像的颜色

第12行：g_tDispBuff.buff是写存的基地址

第21行：g_tDispBuff.iBpp是每个像素的宽度

想要在上层显示一个像素，首先需要得到一块内存，内存可以调用到底层提供的结构体，里面的g_tDispBuff这个函数，在上层得到一个新的buf，在这块buf里面绘制图像，但是g_tDispBuff不可以放到PutPixel，我们需要再定义一个函数： InitDefaultDisplay(void)

选择默认的SelectDefaultDisplay后，我们还需要初始化
 77 int InitDefaultDisplay(void)
第77~100行：

第81行：调用 g_DispDefault 中的DeviceInit()

第89行：调用 g_DispDefault 中的GetBuffer(&g_tDispBuff)

这里我们需要定义一个新的GetBuffer结构体，把它的（int* pxres, int * pYres, int * pBpp）再次进行封装，封装结构体在disp_manager.h中的DispBuff

第89行：将GetBuffer中的（int* pxres, int * pYres, int * pBpp）放到全局变量 g_tDispBuff中

第96行：line_width表示每一行占据多少个字节

第97行：pixel_width表示每个像素的宽度

当我们上层已经通过 PutPixel 已经绘制好图像，那我们就需要把它刷到硬件上，我们需要再提供一个函数FlushDisplayRegion
103 int FlushDisplayRegion(PRegion ptRegion, PDispBuff ptDispBuff)
第105行：调用底层设备提供的FlushRegion函数

返回取址

114 PDispBuff GetDisplayBuffer(void)

献上韦东山老师对以上代码流程的梳理过程：

电子产品量产工具显示系统代码流程

四、测试单元

book@100ask:~/04_disp_unittest/display$ vi Makefile

1.通用Makefile

  12 CROSS_COMPILE ?=3 AS      = $(CROSS_COMPILE)as4 LD      = $(CROSS_COMPILE)ld5 CC      = $(CROSS_COMPILE)gcc6 CPP     = $(CC) -E7 AR      = $(CROSS_COMPILE)ar8 NM      = $(CROSS_COMPILE)nm910 STRIP       = $(CROSS_COMPILE)strip11 OBJCOPY     = $(CROSS_COMPILE)objcopy12 OBJDUMP     = $(CROSS_COMPILE)objdump1314 export AS LD CC CPP AR NM15 export STRIP OBJCOPY OBJDUMP1617 CFLAGS := -Wall -O2 -g18 CFLAGS += -I $(shell pwd)/include1920 LDFLAGS :=2122 export CFLAGS LDFLAGS2324 TOPDIR := $(shell pwd)25 export TOPDIR2627 TARGET := test282930 obj-y += display/31 obj-y += unittest/3233 all : start_recursive_build $(TARGET)34     @echo $(TARGET) has been built!3536 start_recursive_build:37     make -C ./ -f $(TOPDIR)/Makefile.build3839 $(TARGET) : built-in.o40     $(CC) -o $(TARGET) built-in.o $(LDFLAGS)4142 clean:43     rm -f $(shell find -name "*.o")44     rm -f $(TARGET)4546 distclean:47     rm -f $(shell find -name "*.o")48     rm -f $(shell find -name "*.d")49     rm -f $(TARGET)50

第27行：编译出test的应用程序

第30行：指定display下的目录

第31行：指定unittest下的目录

2.display下的Makefile

1 EXTRA_CFLAGS  :=2 CFLAGS_file.o :=34 obj-y += disp_manager.o5 obj-y += framebuffer.o

3. unittest下的Makefile

  1 EXTRA_CFLAGS  :=2 CFLAGS_file.o :=34 obj-y += disp_test.o

#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <linux/fb.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/ioctl.h>#include <disp_manager.h>#define FONTDATAMAX 4096static const unsigned char fontdata_8x16[FONTDATAMAX] = {//字符编码，由于太多就不展示了.........
}void lcd_put_ascii(int x, int y, unsigned char c)
{unsigned char *dots = (unsigned char *)&fontdata_8x16[c*16];int i, b;unsigned char byte;for (i = 0; i < 16; i++){byte = dots[i];for (b = 7; b >= 0; b--){if (byte & (1<<b)){/* show */PutPixel(x+7-b, y+i, 0xffffff); /* 白 */}else{/* hide */PutPixel(x+7-b, y+i, 0); /* 黑 */}}}
}int main(int argc, char **argv)
{Region region;                 //定义刷新区域的大小PDispBuff ptBuffer;DisplayInit();                 //调用DisplayInit()SelectDefaultDisplay("fb");    //选择默认的设备，传入一个名字为fd的设备InitDefaultDisplay();          //初始化这个默认的设备lcd_put_ascii(100, 100, 'A');  //在屏幕100，100的位置显示一个字母Aregion.iLeftUpX = 100;region.iLeftUpY = 100;region.iWidth   = 8;region.iHeigh   = 16;ptBuffer = GetDisplayBuffer();FlushDisplayRegion(&region, ptBuffer);//将这块区域刷到这个硬件中return 0;	
}