i.MX产品通用范例：DRM用户层代码篇(1) 用户层CRTC/encoder/connector的获取

云实验室案例-DRM用户层代码篇(1)

用户层CRTC/encoder/connector的获取

本文档涉及案例包括：

• Linux DRM显示所需CRTC、encoder和connector的获取

相关知识：

本文介绍的是用户层调用libdrm API完成显示功能的测试代码。更加具体的DRM介绍和文档，客户可以参考Linux DRM官网https://www.kernel.org/doc/html/v4.18/gpu/drm-internals.html

libdrm介绍

libdrm‌是一个用户空间库，主要用于在支持ioctl接口的操作系统上访问Direct Rendering Manager（DRM）

它是一个低级别的库，通常由图形驱动（如Mesa DRI驱动、X驱动、libva等）使用。libdrm提供了对ioctl接口的封装，避免了直接暴露内核接口，并为具有drm内存管理器的芯片集提供了跟踪重定位和缓冲区的支持‌

libdrm基于DRI协议，通过ioctl与2D图显驱动进行交互，配置图显处理器以及HDMI、MIPI、LVDS等接口。它支持多种功能，包括模式设置、页面翻转、平面、光标管理等‌。此外，libdrm还提供了测试工具如modetest，用于对显示设备进行测试和调试‌。

头文件的包含

drm框架调用的是xf86drm.h和xf86drmMode.h内的函数，一般来讲必须要包含的头文件为

#include <drm/drm.h>
#include <drm/drm_mode.h>
#include <xf86drm.h>
#include <xf86drmMode.h>

“mode”的翻译为“模式”，也是显示相关的描述中，非常重要的一个概念。在初学DRM的时候，我们可以简单地把它理解成为一种特定的“分辨率+帧率+时序”组合。

显示驱动的打开

在上文中，提到了如果用户希望单独测试显示功能，则需要提前通过“killall weston”命令，将运行在前台的weston程序关闭掉，从而使其释放掉对于显示的控制权。

在这里，我们更进一步，杀死weston进程实际上释放掉的就是节点“/dev/dri/card0”,而我们单独测试显示功能的第一步，也正是打开该节点。程序正是通过该节点，去进一步与内核交互，来完成显示功能的。

代码使用open函数，打开设备/dev/dri/card0，拿到设备的描述符。

int drm_fd;
drm_fd = open("/dev/dri/card0", O_RDWR | O_CLOEXEC | O_NONBLOCK);

获取模式设置的权利

setMaster赋予应用模式设置的权利，即Mode set。

ret = drmSetMaster(drm_fd);

改函数的底层函数在xf86drm.c中实现，具体代码如下，可以看到是通过ioctl陷入的内核态。本文只关心用户层函数及其实现的功能，对于在内核态完成了哪些操作，感兴趣的用户可以在linux源码中，搜索DRM_IOCTL_SET_MASTER并一步一步追踪代码运行流程，这里不再赘述。

drm_public int drmSetMaster(int fd)
{
   return drmIoctl(fd, DRM_IOCTL_SET_MASTER, NULL);
}

获取当前drm驱动下挂载的全部资源

通过getResource得到当前drm驱动下的全部设备，函数返回是一个drmModeRes结构变量的指针。

drmModeRes *res;
res = drmModeGetResources(drm_fd);

借助函数返回，可以依次获取到当前DRM设备下挂载的crtc、encoder、connector等资源。这三个名词的概念在上一章DRM-基础篇中有所涉及。

从数据的传输顺序上来讲，数据从plane开始出发，依次通过CRTC，Encoder并最终到达connector。但在用户层面上，代码的配置流程则正好相反。首先从 getResource函数的返回中，拿到当前设备中可用的connector，并回推，搜索到与其连接的的Encoder：

//拿到可用的connector
drmModeConnector *conn;
conn = drmModeGetConnector(drm_fd, res->connectors[0]);
//从connector拿到与其相连的encoder
drmModeEncoder *encoder;
encoder = drmModeGetEncoder(drm_fd, conn->encoders[0]);

encoder使用一个变量possible_crtcs来记录其所支持的对应crtc，而getResource的返回变量则记载了当前设备中的crtc。通过二者的比对，可以拿到当前encoder所对应的crtc号：

int g_crtc_id;
for (int j = 0; j < res->count_crtcs; j++) {
    if (encoder->possible_crtcs & (1 << j)) {
        g_crtc_id = res->crtcs[j];
    }
}

至此，我们拿到了显示所需要的connector，encoder和crtc三部分。完整代码如下：

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
 /* * 
 * Copyright 2024 NXP
 */
#include <drm/drm.h>
#include <drm/drm_mode.h>
#include <xf86drm.h>
#include <xf86drmMode.h>
 
int main()
{
    int ret;
    int drm_fd;
    drm_fd = open("/dev/dri/card0", O_RDWR | O_CLOEXEC | O_NONBLOCK);
 
    ret = drmSetMaster(drm_fd);
 
    drmModeRes *res;
    res = drmModeGetResources(drm_fd);
 
    drmModeConnector *conn;
    conn = drmModeGetConnector(drm_fd, res->connectors[0]);
 
    drmModeEncoder *encoder;
    encoder = drmModeGetEncoder(drm_fd, conn->encoders[0]);
 
    int g_crtc_id;
    for (int j = 0; j < res->count_crtcs; j++) {
       if (encoder->possible_crtcs & (1 << j)) {
           g_crtc_id = res->crtcs[j];
       }
    }
 
    while(1);
 
    return 0;
}

为完整实现显示功能，用户还需要为硬件显示设备提供要显示的内容，这就需要向DRM申请内存，将内存映射到用户空间，并进一步在该内存上绘制出想要显示的画面。并且，用户也需要指定和告知DRM要显示的模式信息，也就是前文中提到的“mode”，包括显示分辨率，显示格式等等，这些将在后续的章节中陆续实现。