[嵌入式]LCD的双缓冲显示原理及示例

概念

系统层专门提供这个函数给应用层开发人员，控制，获取
所有Linux平台下的硬件的功能和信息。 控制设置：写入数据，控制硬件 put,set 获取信息：读取数据，获取硬件信息get
ioctl: 设置和获取，都是需要具体的命令（宏定义）
简单例子： 获取LCD 的简单参数，譬如显存大小，LCD的w和h; man 2 ioctl
#include <sys/ioctl.h> int ioctl(int fd, unsigned long request, …);

返回值： 成功：0 失败：-1
fd:目标文件
request：宏定义 （控制命令）

后面是有n个形参（n>=0）,由request决定

获取信息有套路： 一般后面都是存缓存区的首地址

注意： 因为硬件多，获取信息种类多，固对应的宏定义多，存放宏定义的头文件也多 /usr/include/linux/fb.h。

双缓冲显示原理

缓存，缓冲的意思：在你没有显示像素点之前，提前已经把像素点存放到显存里面。
疑问：为什么你把像素点丢进显存，像素点不会显示 ------
（可见区一般势必显存小，LCD是显存的1/3）。 缓存的个数：两个缓存区拿去支持缓存显示。

如何有效的使用双缓冲：常用的双缓存机制，你只要保存你要显示的画面，提前扔进不可见区。

以显示手机图库的例子： 体现把所有图片的名字检索到链表里面。一个结点存放一个图片的名字（图片的名字就是图片的路径）

思路

注意：默认的可见区在第一个房间，1.bmp,2.bmp提前缓存在第2和第3个画面里面。后面循环切换可见区，从第2个画面切换到第3个画面

typedef struct cache_inf
{
	int lcd_fd;
	int * mmap_start;//映射指针
	int mmap_length;//即使显存大小，也是映射空间的大小
	int lcd_w;		//LCD硬件信息：长
	int lcd_h;		//LCD硬件信息：宽
}CI,*P_CI;

实现的编码步骤：

//第一步： 
P_CI Lcd_Cache_Init();
		//LCD初始化
		//打开文件：fb0
		//ioctl获取获取显存大小，在获取LCD的w和h
		//进行LCD映射(需要设置映射空间的大小)

//第二步：
int Caching(P_CI p_ci);
		//进行缓存缓冲

//第三步：
int Caching_Test(P_CI p_ci);
		//切换缓存区

//最后一步：
int Lcd_Free(P_CI p_ci);
		//LCD释放资源

示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <error.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/fb.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

#define LCD_DEV_PATH "/dev/fb0"

typedef struct cache_inf
{
	int lcd_fd;
	int * mmap_start;
	int mmap_length;//即使显存大小，也是映射空间的大小
	int lcd_w;
	int lcd_h;
    int bmp_1;
    int bmp_2;
}CI,*P_CI;

P_CI Lcd_Init();
int  Caching(P_CI p_ci);
int Caching_Test(P_CI p_ci);
int Lcd_Free(P_CI p_ci);


P_CI Lcd_Init()
{
    P_CI p_ci = (P_CI)malloc(sizeof(CI));
    
    memset(p_ci,0,sizeof(CI));

    p_ci->lcd_fd = open(LCD_DEV_PATH,O_RDWR);
    if(p_ci->lcd_fd == -1)
    {
        perror("open failed");
        return (P_CI)-1;
    }

    struct fb_var_screeninfo v_inf;
    struct fb_fix_screeninfo f_inf;
    int ioctl_ret_1 = ioctl(p_ci->lcd_fd,FBIOGET_VSCREENINFO,&v_inf);
    int ioctl_ret_2 = ioctl(p_ci->lcd_fd,FBIOGET_FSCREENINFO,&f_inf);
    if(ioctl_ret_1 == -1 || ioctl_ret_2 == -1)
    {
        perror("ioctl failed ");
        return (P_CI)-1;
    }
    else
    {
        printf("获取底层信息成功！\n");
        p_ci->mmap_length = f_inf.smem_len;
        p_ci->lcd_w       = v_inf.xres;
        p_ci->lcd_h       = v_inf.yres;
        printf("显存：%d---显示器宽度：%d---显示器高度:%d\n",
                                                    p_ci->mmap_length,
                                                    p_ci->lcd_w,
                                                    p_ci->lcd_h);
    }

    p_ci->mmap_start = (int *)mmap(NULL,p_ci->mmap_length,PROT_READ | PROT_WRITE,MAP_SHARED,p_ci->lcd_fd,0);
    if(p_ci->mmap_start == MAP_FAILED)
    {
        perror("mmap lcd failed");

        return (P_CI)-1;
    }
    /*把可见区设置到第一个房间，虽然可见区默认是第一个房间*/
    v_inf.xoffset = 0;
    v_inf.yoffset = 0;
    int ioctl_ret_3 = ioctl(p_ci->lcd_fd,FBIOPUT_VSCREENINFO,&v_inf);
    if(ioctl_ret_3 == -1)
    {
        perror("ioctl lcd failed");
        return (P_CI)-1;
    }
    else
    {
        printf("设置LCD可见区位置成功！\n");
    }
    return p_ci;
}


int  Caching(P_CI p_ci)
{
    p_ci->bmp_1 = open("/IOT/001.bmp", O_RDONLY);
    p_ci->bmp_2 = open("/IOT/002.bmp", O_RDONLY);
    lseek(p_ci->bmp_1,54,SEEK_SET);
    lseek(p_ci->bmp_2,54,SEEK_SET);
    char bmp1[p_ci->lcd_w * p_ci->lcd_h * 3];
    char bmp2[p_ci->lcd_w * p_ci->lcd_h * 3];
    read(p_ci->bmp_1, bmp1, p_ci->lcd_w * p_ci->lcd_h * 3);
    read(p_ci->bmp_2, bmp2, p_ci->lcd_w * p_ci->lcd_h * 3);

    int * mmap_tmp_star = p_ci->mmap_start + p_ci->lcd_w*p_ci->lcd_h;//先跳到第二个房间

    for(int y=0,loop_num = 0; y<p_ci->lcd_h; y++)
    {
        for(int x=0; x<p_ci->lcd_w; x++,loop_num+=3)
        {
           // *(mmap_tmp_star + p_ci->lcd_w*y+x) = 1.bmp图片的像素点;
           *(mmap_tmp_star + p_ci->lcd_w*(p_ci->lcd_h - 1 - y)+x) = bmp1[loop_num]<<0|
                                                                    bmp1[loop_num+1]<<8|
                                                                    bmp1[loop_num+2]<<16;
        }
    }

    //跳到第三个房间
    mmap_tmp_star = p_ci->mmap_start + p_ci->lcd_w*p_ci->lcd_h *2;
    
    for(int y=0,loop_num = 0; y<p_ci->lcd_h; y++)
    {
        for(int x=0; x<p_ci->lcd_w; x++,loop_num+=3)
        {
           // *(mmap_tmp_star + p_ci->lcd_w*y+x) = 2.bmp图片的像素点;
           *(mmap_tmp_star + p_ci->lcd_w*(p_ci->lcd_h - 1 - y)+x) = bmp2[loop_num]<<0|
                                                                    bmp2[loop_num+1]<<8|
                                                                    bmp2[loop_num+2]<<16;
        }
    }

    return 0;
}

int Caching_Test(P_CI p_ci)
{
    struct fb_var_screeninfo v_inf;
    memset(&v_inf,0,sizeof(v_inf));
    int ret_1,ret_2;
    while(1)
    {
        //显示第二个房间的图片
        v_inf.xoffset=0;
        v_inf.yoffset=p_ci->lcd_h;
        ret_1 = ioctl(p_ci->lcd_fd,FB_ACTIVATE_NOW,&v_inf);//生效
        ret_2 = ioctl(p_ci->lcd_fd,FBIOPAN_DISPLAY,&v_inf);//重新扫描可见区，把新的可见区的像素点从新扫描显示
        if(ret_1 == -1 || ret_2 == -1)
        {
            perror("ioctl set failed");
            return -1;
        }

        sleep(1);//延时一秒
        //显示第三个房间的图片
        v_inf.xoffset=0;
        v_inf.yoffset=p_ci->lcd_h*2;
        ret_1 = ioctl(p_ci->lcd_fd,FB_ACTIVATE_NOW,&v_inf);//生效
        ret_2 = ioctl(p_ci->lcd_fd,FBIOPAN_DISPLAY,&v_inf);//重新扫描可见区，把新的可见区的像素点从新扫描显示
        if(ret_1 == -1 || ret_2 == -1)
        {
            perror("ioctl set failed");
            return -1;
        }
        sleep(1);//延时一秒
    }

    return 0;
}

int Lcd_Free(P_CI p_ci)
{
    close(p_ci->lcd_fd);
    close(p_ci->bmp_1);
    close(p_ci->bmp_2);
    free(p_ci);
}

int main()
{
    P_CI p_ci = Lcd_Init();
    if(p_ci == (P_CI)-1)
    {
        printf("LCD初始化失败！\n");
        return -1;
    }
    else
    {
        printf("LCD初始化成功！\n");
    }
    P_CI dis = Lcd_Init();
    Caching(dis);
    Caching_Test(dis);
    Lcd_Free(dis);
    return 0;
}

最后实现双缓冲显示bmp1和bmp2两张图片，每隔1s切换一次