Qualcomm Android display架构分析

时间  2019-11-18
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Android display架构分析（一）html

http://blog.csdn.net/BonderWu/archive/2010/08/12/5805961.aspx

 

http://hi.baidu.com/leowenj/blog/item/429c2dd6ac1480c851da4b95.htmllinux

高通7系列硬件架构分析android

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如上图，高通7系列 Display的硬件部分主要由下面几个部分组成：c++

A、MDPapi

高通MSM7200A内部模块，主要负责显示数据的转换和部分图像处理功能理，如YUV转RGB，放大缩小、旋转等。MDP内部的MDP DMA负责数据从DDR到MDDI Host的传输（能够完成RGB之间的转换，如RGB565转成RGB666，这个转换工能载目前的code 中没有使用）。数组

B、MDDI数据结构

一种采用差分信号的高速的串行数据传输总线，只负责数据传输，无其它功能；其中的MDDI Hosat提供并行数据和串行数据之间的转换和缓冲功能。因为外面是VGA的屏幕，数据量较大，为了减小对EBI2总线的影响，传输总线使用MDDI，而非以前的EBI2。架构

C、MDDI Bridgeapp

因为如今采用的外接LCD并不支持MDDI接口，故须要外加MDDI转换器，即MDDI bridge，来把MDDI数据转换成RGB接口数据。这里采用的EPSON MDDIBridge还有LCD Controller功能，能够完成其它一些数据处理的功能，如数据格式转换、支持TV-OUT、PIP等；而且还能够提供必定数量的GPIO。目前咱们主要用它把HOST端MDDI传递过来的显示数据和控制数据（初始化配置等）转换成并行的数据传递给LCD。框架

D、LCD module

主要是LCD Driver IC 和TFT Panel，负责把MDDI Bridge传来的显存中的图像示在本身的 Panel上。

Android display架构分析（二）

http://hi.baidu.com/leowenj/blog/item/3fe59f740a6fee17b051b991.html

Android display SW架构分析

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3

下面简单介绍一下上图中的各个Layer：

*蓝色部分－用户空间应用程序

应用程序层，其中包括Android应用程序以及框架和系统运行库，和底层相关的是系统运行库，而其中和显示相关的就是Android的Surface Manager, 它负责对显示子系统的管理，而且为多个应用程序提 供了2D和3D图层的无缝融合。

*黑色部分－HAL层，在2.2.1部分会有介绍

*红色部分－Linux kernel层

Linux kernel，其中和显示部分相关的就是Linux的FrameBuffer，它是Linux系统中的显示部分驱动程序接口。Linux工做在保护模式下，User空间的应用程序没法直接调用显卡的驱动程序来直接画屏，FrameBuffer机制模仿显卡的功能，将显卡硬件结构抽象掉，能够经过 Framebuffer的读写直接对显存进行操做。用户能够将Framebuffer当作是显示内存的一个映像，将其映射到进程地址空间以后，就能够直接进行读写操做，而写操做能够当即反应在屏幕上。这种操做是抽象的，统一的。用户没必要关心物理显存的位置、换页机制等等具体细节。这些都是由 Framebuffer设备驱动来完成的。

*绿色部分－HW驱动层

该部分能够看做高通显卡的驱动程序，和高通显示部分硬件相关以及外围LCD相关的驱动都被定义在这边，好比上述的显卡的一些特性都是在这边被初始化的，一样MDP和MDDI相关的驱动也都定义在这里

 

User Space Display功能介绍

这里的User Space就是与应用程序相关的上层部分（参考上图中的蓝色部分），其中与Kernel空间交互的部分称之为HAL－HW Abstraction Layer。

HAL其实就是用户空间的驱动程序。若是想要将 Android 在某硬件平台上执行，基本上完成这些驱动程序就好了。其内定义了 Android 对各硬件装置例如显示芯片、声音、数字相机、GPS、GSM 等等的需求。

HAL存在的几个缘由：

一、 并非全部的硬件设备都有标准的linux kernel的接口。

二、 Kernel driver涉及到GPL的版权。某些设备制造商并不缘由公开硬件驱动，因此才去HAL方式绕过GPL。

三、 针对某些硬件，Android有一些特殊的需求。

在display部分，HAL的实现code在copybit.c中，应用程序直接操做这些接口便可，具体的接口以下：

struct copybit_context_t *ctx = malloc(sizeof(struct copybit_context_t));memset(ctx, 0, sizeof(*ctx));ctx->device.common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG;ctx->device.common.version = 0;ctx->device.common.module = module;ctx->device.common.close = close_copybit;ctx->device.set_parameter = set_parameter_copybit;//设置参数ctx->device.get = get;ctx->device.blit = blit_copybit;//传送显示数据ctx->device.stretch = stretch_copybit;ctx->mAlpha = MDP_ALPHA_NOP;ctx->mFlags = 0;ctx->mFD = open("/dev/graphics/fb0", O_RDWR, 0);//打开设备

Kernel Space Display功能介绍

这里的Kernel空间（与Display相关）是Linux平台下的FB设备（参考上图中的红色部分）。下面介绍一下FB设备。

Fb即FrameBuffer的简称。framebuffer 是一种可以提取图形的硬件设备，是用户进入图形界面很好的接口。有了framebuffer，用户的应用程序不须要对底层驱动有深刻了解就可以作出很好的图形。对于用户而言，它和/dev 下面的其余设备没有什么区别，用户能够把

framebuffer 当作一块内存，既能够向这块内存中写入数据，也能够从这块内存中读取数据。它容许上层应用程序在图形模式下直接对显示缓冲区进行读写操做。这种操做是抽象的，统一的。用户没必要关心物理显存的位置、换页机制等等具体细节。这些都是由Framebuffer设备驱动来完成的。

从用户的角度看，帧缓冲设备和其余位于/dev下面的设备相似，它是一个字符设备，一般主设备号是29，次设备号定义帧缓冲的个数。

在LINUX系统中，设备被看成文件来处理，全部的文件包括设备文件，Linux都提供了统一的操做函数接口。上面的结构体就是Linux为FB设备提供的操做函数接口。

1）、读写（read/write）接口，即读写屏幕缓冲区（应用程序不必定会调用该接口）

2）、映射（map）操做（用户空间不能直接访问显存物理空间，需map成虚拟地址后才能够）

因为Linux工做在保护模式，每一个应用程序都有本身的虚拟地址空间，在应用程序中是不能直接访问物理缓冲区地址的。为此，Linux在文件操做 file_operations结构中提供了mmap函数，可将文件的内容映射到用户空间。对于帧缓冲设备，则可经过映射操做，可将屏幕缓冲区的物理地址映射到用户空间的一段虚拟地址中，以后用户就能够经过读写这段虚拟地址访问屏幕缓冲区，在屏幕上绘图了。实际上，使用帧缓冲设备的应用程序都是经过映射操做来显示图形的。因为映射操做都是由内核来完成，下面咱们将看到，帧缓冲驱动留给开发人员的工做并很少

3）、I/O控制：对于帧缓冲设备，对设备文件的ioctl操做可读取/设置显示设备及屏幕的参数，如分辨率，显示颜色数，屏幕大小等等。ioctl的操做是由底层的驱动程序来完成

Note：上述部分请参考文件fbmem.c。

Android display架构分析（三）

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Kernel Space Display架构介绍4

如上图所示，除了上层的图形应用程序外，和Kernel空间有关的包括Linux FB设备层以及和具体HW相关的驱动层，对应的源文件分别是fb_mem.c、msm_fb.c、mddi_toshiba.c。下面会一一介绍。

函数和数据结构介绍

这个文件包含了Linux Fb设备的全部接口，主要函数接口和数据结构以下：

A、Fb设备的文件操做接口

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B、3个重要的数据结构

FrameBuffer中有3个重要的结构体，fb.h中定义，以下：

1） 、frame_var_screeninfo

该结构体定义了显卡的一些可变的特性，这些特性在程序运行期间能够由应用程序动态改变，比较典型的如xrex和yres表示在显示屏上显示的真实分辨率、显示的bit数等，该结构体user space能够访问。

2） 、frame_fix_screeninfo

该结构体定义了显卡的一些固定的特性，这些特性在硬件初始化时就被定义了之后不能够更改。其中最重要的成员就是smem_len和smem_start，前者指示显存的大小（目前程序中定义的显存大小为整屏数据RGB565大小的2倍）,后者给出了显存的物理地址。该结构体user space能够访问。

Note：smem_start是显存的物理地址，应用程序是不能够直接访问的，必须经过fb_ops中的mmp函数映射成虚拟地址后，应用程序方可访问。

3） 、fb_info

FrameBuffer中最重要的结构体，它只能在内核空间内访问。内部定义了fb_ops结构体（包含一系列FrameBuffer的操做函数，Open/read/write、地址映射等）.

C、其余

1）、一个重要的全局变量

struct fb_info *registered_fb[FB_MAX];

这变量记录了全部fb_info 结构的实例，fb_info 结构描述显卡的当前状态，全部设备对应的fb_info 结构都保存在这个数组中，当一个FrameBuffer设备驱动向系统注册本身时，其对应的fb_info 结构就会添加到这个结构中，同时num_registered_fb 为自动加1。

2）、注册framebuffer函数

register_framebuffer(struct fb_info *fb_info);

unregister_framebuffer(struct fb_info *fb_info);

这两个是提供给下层FrameBuffer设备驱动的接口，设备驱动经过这两函数向系统注册或注销本身。几乎底层设备驱动所要作的全部事情就是填充fb_info结构而后向系统注册或注销它

Android display架构分析（四）

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函数和数据结构介绍

该文件为高通显卡的驱动文件，比较重要的函数接口和数据结构以下：

A、高通msm fb设备的文件操做函数接口

static struct fb_ops msm_fb_ops = {

.owner = THIS_MODULE,

.fb_open = msm_fb_open,

.fb_release = msm_fb_release,

.fb_read = NULL,

.fb_write = NULL,

.fb_cursor = NULL,

.fb_check_var = msm_fb_check_var,     /* 参数检查 */

.fb_set_par = msm_fb_set_par,       /* 设置显示相关参数 */

.fb_setcolreg = NULL, /* set color register */

.fb_blank = NULL,       /* blank display */

.fb_pan_display = msm_fb_pan_display,       /* 显示 */

.fb_fillrect = msm_fb_fillrect,     /* Draws a rectangle */

.fb_copyarea = msm_fb_copyarea, /* Copy data from area to another */

.fb_imageblit = msm_fb_imageblit,   /* Draws a image to the display */

.fb_cursor = NULL,

.fb_rotate = NULL,

.fb_sync = NULL, /* wait for blit idle, optional */

.fb_ioctl = msm_fb_ioctl,    /* perform fb specific ioctl (optional) */

.fb_mmap = NULL,

};

B、高通msm fb的driver接口

static struct platform_driver msm_fb_driver = {

.probe = msm_fb_probe,//驱动探测函数

.remove = msm_fb_remove,

#ifndef CONFIG_ANDROID_POWER

.suspend = msm_fb_suspend,

.suspend_late = NULL,

.resume_early = NULL,

.resume = msm_fb_resume,

#endif

.shutdown = NULL,

.driver = {

/* Driver name must match the device name added in platform.c. */

.name = "msm_fb",

},

};

C、msm_fb_init（）

向系统注册msm fb的driver，初始化时会调用

D、msm_fb_add_device

向系统中添加新的lcd设备，在mddi_toshiba.c中会被调用

函数和数据结构介绍

该文件包含了全部和具体LCD（Toshiba）相关的信息和驱动，重点的数据结构和函数结构以下：

A、LCD设备相关信息

static struct platform_device this_device_0 = {p>

.name   = "mddi_toshiba_vga",

.id   = TOSHIBA_VGA_PRIM,

.dev       = {

.platform_data = &toshiba_panel_data0,

}

};

其中toshiba_panel_data0包含了硬件LCD的控制函数，如开关、初始化等等

B、LCD driver接口

static struct platform_driver this_driver = {

.probe = mddi_toshiba_lcd_probe,

.driver = {

.name   = "mddi_toshiba_vga",

},

};

其中mddi_toshiba_lcd_probe中会调用msm_fb_add_device接口把具体LCD添加到系统中去。

C、mddi_toshiba_lcd_init

注册LCD设备及driver到系统中去，同时也把LCD的固有信息（大小、格式、位率等）一并注册到系统中去。

D、LCD相关控制函数

toshiba_common_initial_setup（）：初始化MDDI bridge

toshiba_prim_start（）：初始化LCD

数据流分析

本部分来看一下应用层如下，显示数据的流程是怎样的。

先来分析一下传统的Linux平台下FB设备是若是调用的，以下图所示：

上层调用FB API（主要是fb_ioctl()），fb_ioctl()会调用具体显卡的驱动，这里是高通的显卡驱动，其实就是MDP DMA的驱动，经过MDP DMA把显示数据经MDDI接口送到外围LCD组件。

Note：这里的MDP DMA并不对数据进行任何处理（能够完成简单的格式转换，如RGB565->RGB666）。

6

接下来再分析一下Android平台下显示数据是如何处理的，以下图所示：

7

一样上层也是调用FB API，不过这里其实把FB bypass了，至关于直接调用的是高通MDP PPP的驱动，而后数据经PPP处理后再经MDDI接口送出到外围LCD组件。

Note：这里的MDP PPP能够完成不少显示数据处理功能，如YUV->RGB、Scale、Rotate、Blending等。

初始化过程分析

   Kernel部分display的初始化包含下面几个步骤：

1）、在linux fb设备初始化时会向系统中注册msm_fb_driver。Name为msm_fb。

msm_fb_init－> msm_fb_register_driver-> platform_driver_register(&msm_fb_driver)

其中的probe函数会对msm fb进行初始化，分配显存等（见msm_fb_probe函数）。

2）、在LCD模块初始化时会先向系统中注册驱动（在mddi_toshiba_lcd_init函数中）

platform_driver_register(&this_driver);名字为mddi_toshiba_vga；

this_driver的probe函数为mddi_toshiba_lcd_probe，其内部会调用msm_fb_add_device向系统中添加MSM fb设备。

3）、调用platform_device_register(&this_device_0)向系统中注册设备，名字为mddi_toshiba_vga，其中this_device_0包含了一些操做LCD的接口，如on/off。

Note:设备和driver的name须要一致才能够绑定；另外，若是某些设备不须要让platform的总线来管理，那么只须要注册驱动便可，而无须向系统中注册device，如msm_touch。

Android display架构分析（五）

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Display接口介绍

、User Space display接口

在Android平台下，应用程序面对的显示部分的接口就是HAL，参考copybit.c，具体接口以下介绍：

open_copybit

初始化相关变量，并调用open("/dev/graphics/fb0", O_RDWR, 0);打开fb设备。

set_parameter_copybit

设置各类操做参数，如rotate、alpha、dither等。

stretch_copybit

Copy一块数据（Rectangle）到显存，而后并命令msm_fb进行显示。

close_copybit

调用close(ctx->mFD);关闭fb设备。

Note：另外，应用程序在使用上面接口以前，须要调用mapFrameBuffer接口（EGLDisplaySurface.cpp），其功能以下：

一、 初始化显示相关参数，并设置到底层。

二、 映射出显存的虚拟地址。

、Kernel display接口

Kernel部分显示的接口所有都在fbmem.c中，这里详细介绍一下：

fb_open

打开Linux下fb设备。

fb_read/fb_write

读写显存中的数据

fb_ioctl

对显示设备的命令操做。如get或set一些显示参数、通知底层进行刷屏等。

在典型应用中，画屏的通常步骤以下：

1． 打开/dev/fb设备文件。

2． 用ioctrl操做取得当前显示屏幕的参数，如屏幕分辨率，每一个像素点的比特数。根据屏幕参数可计算屏幕缓冲区的大小。

3． 将屏幕缓冲区映射到用户空间。

4． 映射后就能够直接读写屏幕缓冲区，进行绘图和图片显示了。

典型程序段以下：

#include

int main()

{

int fbfd = 0;

struct fb_var_screeninfo vinfo;

struct fb_fix_screeninfo finfo;

long int screensize = 0;

/*打开设备文件*/

fbfd = open("/dev/fb0", O_RDWR);

/*取得屏幕相关参数*/

ioctl(fbfd, FBIOGET_FSCREENINFO, &finfo); ioctl(fbfd, FBIOGET_VSCREENINFO, &vinfo);

/*计算屏幕缓冲区大小*/

screensize = vinfo.xres * vinfo.yres * vinfo.bits_per_pixel / 8;

/*映射屏幕缓冲区到用户地址空间*/

fbp=(char*)mmap(0,screensize,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED, fbfd, 0);

/*下面可经过fbp指针读写缓冲区*/

...

}

典型应用flow分析

在不一样应用程序中，上层的调用会有所不一样，好比Andriod下会选择应用程序跳过Linux fb操做层，直接操做显卡驱动层，称之为BLT accelerator。

下面看一下Android平台下画屏的操做流程。

一、 经过mapFrameBuffer直接把用户空间的数据映射到显存中。

二、 调用HAL中的stretch函数直接命令MSM设备提取显存数据而后送入MDP PPP进行处理并经MDDI接口送到外围LCD组件。

具体的函数调用流程以下：

copybit_open（）；//打开BlitEngine，同时也打开fb设备

mapFrameBuffer();//设置显示参数，同时获得显存虚拟地址

copybit->stretch(copybit, &dst, &src, &sdrect, &sdrect, &it);//通知底层去刷屏

接下的流程是：

stretch_copybit-> msm_copybit-> fb_ioctl()->msm_fb_ioctl(MSMFB_BLIT)-> msmfb_blit-> mdp_blit-> mdp_ppp_blit->mdp_start_ppp->MDP&MDDI HW operation

Android display架构分析（六）

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介绍

Note：

本部分介绍的彻底是用户空间显示部分的架构，与kernel并无直接的联系，主要是JNI如下到HAL以上的部分。

、Surface manager（surface flinger）简介

Surface manager是用户空间中framework下libraries中负责显示相关的一个模块。以下：

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当系统同时执行多个应用程序时，Surface Manager会负责管理显示与存取操做间的互动，另外也负责将2D绘图与3D绘图进行显示上的合成。

    surface manager 能够准备一块 surface（能够看做一个layer），把 surface 的 fd (一块内存) 传给一个 app，让 app 能够在上面做画。典型应用以下：

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2、架构分析

Android中的图形系统采用Client/Server架构，以下：

Client端：应用程序相关部分。代码分为两部分，一部分是由Java提供的供应用使用的api,另外一部分则是由c++写成的底层实现。

Server端：即SurfaceFlinger，负责合成并送入buffer显示。其主要由c++代码编写而成。

Client和Server以前经过Binder的IPC方式进行通讯，整体结构图以下：

如上图所示，Surface的client部分实际上是提供给各应用程序进行画图操做的一个桥梁，该桥梁经过binder通向server端的Surfaceflinger，Surfaceflinger负责合成各个surface，而后把buffer传送到framebuffer端进行底层显示。其中每一个surface对应2个buffer，一个front buffer, 一个back buffer，更新时，数据更新在back buffer上，须要显示时，则将back buffer和front buffer互换。

下一部分咱们重点研究一下Surfaceflinger。

Android display架构分析（七-1）

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流程分析根据前面的介绍，surfaceflinger做为一个server process，上层的应用程序（做为client）经过Binder方式与其进行通讯。Surfaceflinger做为一个thread，这里把它分为3个部分，以下：

一、 Thread自己处理部分，包括初始化以及thread loop。

二、 Binder部分，负责接收上层应用的各个设置和命令，并反馈状态标志给上层。

三、 与底层的交互，负责调用底层接口（HAL）。

结构图以下：

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注释：

a、 Binder接收到应用程序的命令（如建立surface、设置参数等），传递给flinger。

b、 Flinger完成对应命令后将相关结果状态反馈给上层。

c、 在处理上层命令过程当中，根据须要设置event（主要和显示有关），通知Thread Loop进行处理。

d、 Flinger根据上层命令通知底层进行处理（主要是设置一些参数，Layer、position等）

e、 Thread Loop中进行surface的合成并通知底层进行显示（Post buffer）。

f、 DisplayHardware层根据flinger命令调用HAL进行HW的操做。

下面来具体分析一些SurfaceFlinger中重要的处理函数以及surface、Layer的属性

1）、readToRun

SurfaceFlinger thread的初始化函数，主要任务是分配内存和设置底层接口(EGL&HAL)。

status_t SurfaceFlinger::readyToRun()

｛

…

…

mServerHeap = new MemoryDealer(4096, MemoryDealer::READ_ONLY);//为IPC分配共享内存

…

mSurfaceHeapManager = new SurfaceHeapManager(this, 8 << 20);//为flinger分配heap，大小为8M，存放具体的显示数据

{

// initialize the main display

GraphicPlane& plane(graphicPlane(dpy));

DisplayHardware* const hw = new DisplayHardware(this, dpy);

plane.setDisplayHardware(hw);//保存显示接口

}

//获取显示相关参数

const GraphicPlane& plane(graphicPlane(dpy));

const DisplayHardware& hw = plane.displayHardware();

const uint32_t w = hw.getWidth();

const uint32_t h = hw.getHeight();

const uint32_t f = hw.getFormat();

…

…

// Initialize OpenGL|ES

glActiveTexture(GL_TEXTURE0);

glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);

glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);

glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);

glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);

…

…

｝

2）、ThreadLoop

Surfaceflinger的loop函数，主要是等待其余接口发送的event，进行显示数据的合成以及显示。

bool SurfaceFlinger::threadLoop()

{

waitForEvent();//等待其余接口的signal event

…

…

// post surfaces (if needed)

handlePageFlip();//处理翻页机制

const DisplayHardware& hw(graphicPlane(0).displayHardware());

if (LIKELY(hw.canDraw()))

{

// repaint the framebuffer (if needed)

handleRepaint();//合并全部layer并填充到buffer中去

…

…

postFramebuffer();//互换front buffer和back buffer，调用EGL接口进行显示

}

…

…

}

3）、createSurface

提供给应用程序的主要接口，该接口能够建立一个surface，底层会根据参数建立layer以及分配内存，surface相关参数会反馈给上层

sp SurfaceFlinger::createSurface(ClientID clientId, int pid,

ISurfaceFlingerClient::surface_data_t* params,

DisplayID d, uint32_t w, uint32_t h, PixelFormat format,

uint32_t flags)

｛

…

…

int32_t id = c->generateId(pid);

if (uint32_t(id) >= NUM_LAYERS_MAX) //NUM_LAYERS_MAX=31

{

LOGE("createSurface() failed, generateId = %d", id);

return

}

…

layer = createNormalSurfaceLocked(c, d, id, w, h, format, flags);//建立layer，根据参数（宽高格式）分配内存（共2个buffer：front/back buffer）

if (layer)

{

setTransactionFlags(eTransactionNeeded);

surfaceHandle = layer->getSurface();//建立surface

if (surfaceHandle != 0)

surfaceHandle->getSurfaceData(params);//建立的surface参数反馈给应用层

}

｝

待续。。。

Android display架构分析（七－2）

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４）、setClientState

处理上层的各个命令，并根据flag设置event通知Threadloop进行处理

status_t SurfaceFlinger::setClientState(

ClientID cid,

int32_t count,

const layer_state_t* states)

{

Mutex::Autolock _l(mStateLock);

uint32_t flags = 0;

cid <<= 16;

for (int i=0 ; i

{

const layer_state_t& s = states[i];

LayerBaseClient* layer = getLayerUser_l(s.surface | cid);

if (layer)

{

const uint32_t what = s.what;

      // 检测应用层是否设置各个标志，若是有则通知底层完成对应操做，并通知ThreadLoop作对应的处理

   if (what & eDestroyed) //删除该层Layer

     {

if (removeLayer_l(layer) == NO_ERROR)

   {

flags |= eTransactionNeeded;

continue;

}

}

if (what & ePositionChanged) //显示位置变化

     {

if (layer->setPosition(s.x, s.y))

flags |= eTraversalNeeded;

}

if (what & eLayerChanged) //Layer改变

     {

if (layer->setLayer(s.z))

    {

mCurrentState.layersSortedByZ.reorder(

layer, &Layer::compareCurrentStateZ);

flags |= eTransactionNeeded|eTraversalNeeded;

}

}

if (what & eSizeChanged)

      {

if (layer->setSize(s.w, s.h))//设置宽高变化

flags |= eTraversalNeeded;

}

if (what & eAlphaChanged) {//设置Alpha效果

if (layer->setAlpha(uint8_t(255.0f*s.alpha+0.5f)))

                  flags |= eTraversalNeeded;

}

if (what & eMatrixChanged) {//矩阵参数变化

if (layer->setMatrix(s.matrix))

flags |= eTraversalNeeded;

}

if (what & eTransparentRegionChanged) {//显示区域变化

if (layer->setTransparentRegionHint(s.transparentRegion))

flags |= eTraversalNeeded;

}

if (what & eVisibilityChanged) {//是否显示

if (layer->setFlags(s.flags, s.mask))

flags |= eTraversalNeeded;

}

}

}

if (flags)

{

setTransactionFlags(flags);//经过signal通知ThreadLoop

}

return NO_ERROR;

}

5）、composeSurfaces

该接口在Threadloop中被调用，负责将全部存在的surface进行合并，OpenGl模块负责这个部分。

6）、postFramebuffer

该接口在Threadloop中被调用，负责将合成好的数据（存于back buffer中）推入在front buffer中，而后调用HAL接口命令底层显示。

7）、从3中可知，上层每建立一个surface的时候，底层都会同时建立一个layer，下面看一下surface及layer的相关属性。

Note：code中相关结构体太大，就不所有罗列出来了

   A、Surface相关属性（详细参考文件surface.h）

       a1：SurfaceID：根据此ID把相关surface和layer对应起来

      a2：SurfaceInfo

包括宽高格式等信息

a3：2个buffer指针、buffer索引等信息

   B、Layer相关属性（详细参考文件layer.h/layerbase.h/layerbitmap.h）

包括Layer的ID、宽高、位置、layer、alpha指、先后buffer地址及索引、layer的状态信息（如eFlipRequested、eBusy、eLocked等）

Android display架构分析（八）

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开发的经验分享1Display Driver的工做内容

参考上面linux下fb设备的软件架构，能够知道，要加入一个新的MDDI 接口的LCM，Driver的工做就是要提供本身的mddi_xxxx.c（在此次porting的过程当中，为了节省时间，咱们直接修改了mddi_toshiba.c），而且完成和这个lcd相关的HWr的初始化。主要的工做包括：

A、初始化和LCD / LCD背光相关的IO以及电源；

B、编写初始化函数 。主要是初始化LCD控制器，这个通常LCD厂商会提供；而后分配显存，这个高通release过来的code已经包含这个动做了，最后是初始化一个fb_info的结构体，在这里主要是把LCD的一些信息登记进来。

C、把LCD的设备以及驱动注册到系统中去。（这里由于是替换现有的驱动，因此相关修改的部分很少。）

上述B、C部分代码请参考kernel\drivers\video\msm\mddi_toshiba.c。

开发过程1.2.1配置Power和IO

更改一些GPIO的配置以及一些电源的电平配置；而后经过实际测量，确保一下信号正常：

A、供给LCD以及MDDI Bridge的电源；

B、MDDI Bridge以及LCD reset信号；

C、控制背光IC的GPIO工做正常（背光不打开，没法调试LCD）。

1.2.2Porting LCD初始化序列

LCD init的code以及外围MDDI Bridge的初始化code，均可以以前Boston Windows Mobile系统的code base中得到；把这部分code移植到mddi_Toshiba.c中，并更改相应的图像格式、分辨率等配置，编译经过。LCD初始化部分就算基本完成。

1.2.3LCD初始化过程的调试

因为硬件在以前Boston load是能够工做的，能够认为硬件链接等没有问题，因此只需关注软件部分就行。

Display部分软件调试过程以下：

A、 开机后，量一下GPIO是否为code中配置预期的状态（可确保code中的

GPIO接口工做正常）；

B、 量一下各个电源是否都处于Code中定义的电平值。这些都OK后，背光

是会亮的（背光的控制比较简单，一个GPIO便可）；

C、 这个时候若是LCD以及MDDI Bridge有被正常初始化的话，屏幕上是会

看出来的。反之，若是屏幕没有显示，须要用JTAG跟一下mddi_Toshiba.c中的初始化函数是否在开机的时候有被调用过。

目前版本中，是根据外围MDDI Bridge中读到的的厂商号来决定加载哪一个驱动模块的。在本次调试中，bootloader中能够正确读到厂商号，因此bootloader中对于LCD的初始化是有作的，因此屏幕看到的状态就是LCD初始化后的样子（花屏）。 但Kernel起来后，并无其余显示，用JTAG跟了后发现，Kernel中MODULE INIT中读不到正确的厂商号，因此说后面的driver没有被加载。接着发现若是在bootloader中若是不作MDDI Bridge的初始化，的话后面的MODULE INIT就可正常运行，该问题目前尚未澄清（如今暂时先把bootloader中的init disable掉）。

1.2.4LCD的调整

初始化正常后，屏幕会显示UI的相关画面，但明显颜色、位置都不对。

这个多是数据类型配置不对致使的，即MDP输出的类型、MDDI配置的类型以、LCD接收的类型不匹配致使，也有多是RGB的顺序不对致使（可配置成BGR）。通过调试后，把MDP端输出的格式配置成RGB565,同时外围MDDI Bridge以及LCD的input格式也配置成RGB565，这时显示色彩正常了。

若是位置或者方向不对，好比说上下或是左右颠倒，能够更改LCD的配置中的扫描方向便可。

1.2.5其余

后续发现一个问题，播放video的时候颜色都是黑白的。

这个问题很容易让人误解，按照正常的理解，video decode出来的数据为YCbCr，Y为亮度信号，CbCr为色差信号，若是只有Y信号的话颜色应该就是黑白的。因此有2个怀疑点，一个是decode出来的数据有误，另外一个是MDDI Bridge误把输入的YcbCr信号看成RGB信号进行出来，这个也是有可能的。但很快第二个怀疑点被排除了（由于单更改MDDI input格式后仍是不能解决问题）。

后来又详细的看了显示部分的代码，并用JTAG追踪video播放的时候用的显示接口，发现目前全部的显示接口输出的格式都是RGB格式，也就是说在经过MDP以前YcbCr已经被转化过；而MDP里的转换功能并无使用，MDP只是被看成一个DMA完成数据的直接传输，文档中叫作Bypasse。

YcbCr到RGB的转换是由Android的lib来完成。发了个SR给高通，高通的回复也确认了，在6.3.50中，Android上层缺乏这个lib（copybit.default.so），6.3.60以后的版本经解决了这个问题。

高通Android平台下关于display部分的几个关键问题

http://hi.baidu.com/leowenj/blog/item/06f8c0000763b37a3812bb03.html

显示部分的几个问题这几天经过实际测试澄清了一下，主要是下图中各个模块的使用情况以及HAL层几个模块的调用流程。以问题的方式描述以下：

一、 Ap是怎么进行显示的？

Surfaceflinger负责全部上层的显示处理，对于AP（2D或是3D的应用程序）而言，只要到surfaceflinger中建立surface，设置好参数，接下来都是统一交给surfaceflinger进行处理

二、 Surface是怎么管理多个surface的？

无论有多少个surface，最终送到显示部分的只能是屏幕大小数据，surfaceflinger中利用MDP或是GPU进行多个surface的合成处理，普通的合成MDP就可完成，但若是是复杂的好比3D的应用等就必须使用GPU，最终合成的好数据会被送到framebuffer中。

三、 Framebuffer是什么？

Framebuffer是Linux中为显示数据分配的一块显存（fb设备中），一般大小是一整个屏幕数据的两倍，对于上层AP而言，只须要将要显示的数据丢到framebuffer中就OK了，但此时显示数据并未真正的被送到LCD上，而是暂存在framebuffer中而已。

四、 上层是经过什么方式将显示内容送到framebuffer的？

有2个方式（二选一，不会同时在运行）：

A、 普通的显示，使用copybit（MDP）（未使用GPU）

Surfaceflinger经过copybit将要显示的数据送到framebuffer。

Note：copybit能够看作是MDP PPP的接口，它提供了MDP的功能，如多个layer合成，scale、rotate等。

其接口在：android\hardware\msm7k\libcopybit\copybit.cpp

B、 使用GPU（即便用图中的Graphics driver）

当进行复杂的显示处理时，好比3D的应用，GPU把处理好的数据直接丢到framebuffer中，和MDP没有任何关系

五、 Framebuffer中的数据是如何被送到LCD显示的？

图中的Gralloc完成的。

Gralloc有2个功能：

一个是和copybit相同的，里面有MDP PPP的接口（目前没有使用）

另外一个则是刷屏（整屏刷）的接口，即将framebuffer中的数据送到lcd上，调用的是MDP DMA的接口

这部分的code在android\hardware\msm7k\libgralloc-qsd8k目录下，以前没有留意，觉得没有使用。如今能够看出开机初始化后就建立了disp_loop thread，里面的操做就是调用系统接口

ioctl(m->framebuffer->fd, FBIOPUT_VSCREENINFO, &m->info)

将数据送到lcd

Note：送数据的时候是2个buffer切换的

另外，上层surfaceflinger也是经过Gralloc中的接口获知屏幕的大小，调用接口为

ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &info)，info中的屏幕宽高对应的就是底层driver设置的宽高值

六、 OpenGL是什么？

它是一个图像处理引擎，当须要一些复杂的显示（2D/3D）操做时会用到它。它分为SW方案和HW方案，软件方案就是图中的libagl.so,对应到目前项目中是libGLES_android.so，它能够完成简单的2D（文字，icon等）处理，经过trace看目前大部分显示操做都是它来完成的。

Note：它是软件方案，处理好的数据是经过copybit送到framebuffer的，而不是GPU。

其接口部分参考：android\frameworks\base\opengl\libagl

HW方案就是图中的Graphics driver，它经过使用GPU硬件来完成图像处理，处理后的数据直接送到framebuffer中。其接口部分参考：android\frameworks\base\opengl\libs（有几个版本）

七、 OpenGL在项目中是如何配置的？

在android\vendor\qcom\msm7627_ffa目录下有一个egl.cfg文件，里面指定了当前版本中的OpenGL信息，目前以下：

0 0 android

0 1 adreno200

第一行表明该codebase支持SW 方案的OpenGL，是android default的

第二行表明该codebase也支持HW方案的OpenGL，是高通的adreno引擎

若是该cfg文件为空，则只支持default的SW方案。

若是2个方案都在，上层将根据实际应用自行选择使用其一。

该部分请参考：android\frameworks\base\opengl\libs\EGL\loader.cpp

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