Android 图形系统（11）---- Drm 基础prope

作者: 特立独行的佩奇 | 来源:发表于2023-04-12 21:42 被阅读0次

Property机制

基本DRM 程序可以使用 drmModeSetCrtc 或者 drmModeSetPlane 的方法显示画面，但是在现在的 drm 架构中，这些接口被标记为 Legacy（过时的），目前DRM 主要推荐的是 atomic（原子接口)，
Property（属性）是Atomic 操作必须依赖的基本元素，所谓的Property，就是将Legacy 接口传入的参数单独抽出来，抽象成一个个独立的属性，应用可以设置单个属性，或者一次设置多个属性，这些属性会一起设置给Display Controller
Property 机制在libdrm 中的结构如下，其中 Property ID在整个 DRM 框架中是惟一的

struct _drmModeAtomicReqItem {
    uint32_t object_id;
    uint32_t property_id;
    uint64_t value;
};

采用Property 机制的优势是：

减少上层应用接口的维护工作量，当需要添加新的功能时，无需添加新的函数名和ioctl，只需要在底层添加一个ioctl，然后再应用程序中添加，提交即可
增加了设置参数的灵活性，一次的 atomicCommit 可以设置多个 Property，减少了系统调用 ioctl 的调用次数，同时满足了不同硬件对于参数设置的要求

不同组件的 Property

CRTC的prop：

crtc_prop.jpg

Plane的prop：

plane_prop.jpg

Connector的prop

connector_prop.jpg

Property 类型

drmModeGetProperty 获取到的 property 的类型struct 如下：

typedef struct _drmModeProperty {
    uint32_t prop_id;
    uint32_t flags;
    char name[DRM_PROP_NAME_LEN];
    int count_values;
    uint64_t *values; /* store the blob lengths */
    int count_enums;
    struct drm_mode_property_enum *enums;
    int count_blobs;
    uint32_t *blob_ids; /* store the blob IDs */
} drmModePropertyRes, *drmModePropertyPtr;

Property 的类型分为下面几种：

enum bitmask range signed_range object blob
object 类型的property，它的值用 drm_mode_object ID来表示，目前DRM仅仅用到了两个 Object Property，分别是FB_ID 和 CRTC_ID
Blob 类型的property，它的值用blob object id来表示，所谓的Blob，就是有一段自定义长度的内存块，用来存放结构体数据，典型的Blob Property，比如 MODE_ID，它的值是 blob object id，drm驱动可以根据该ID找到对应的 drm_property_blob 结构体，该结构体中存放着modeinfo 的相关信息

Atomic Commit

称为Atomic Commit 的原因：
本次commit 操作，要么成功，要么保持原来的状态不变，即使中途操作失败了，那些失效的配置需要恢复成之前的状态，就像没发生过commit操作似的，这个就是Atomic 的含义
操作 Property 的方法：
Property 的基本组成包括 name，id和 value，操作Property 的方式就是通过name 获取 Property，通过id来操作Property，通过value 改变Property的值

int main(void)
{
    ...
 drmSetClientCap(DRM_CLIENT_CAP_ATOMIC);

 drmModeObjectGetProperties(...);
 drmModeGetProperty(property_id)
 ...
 drmModeAtomicAlloc();
 drmModeAtomicAddProperty(..., property_id, property_value);
 drmModeAtomicCommit(...);
 drmModeAtomicFree();
    ...
}

drmModeObjectGetProperties 获取 CRTC，Connector 或者 Plane 的 Property id
drmModeGetProperty 通过 Property ID 获取 Property 的Name 等信息
drmModeAtomicAddProperty 俩修改 property_id 对应的 value

注意：在初始化时需要先调用 drmSetClientCap 设置 DRM_CLIENT_CAP_ATOMIC 这个 capability，用于告知DRM驱动支持Atomic 操作

#define _GNU_SOURCE
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/mman.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>
#include <xf86drm.h>
#include <xf86drmMode.h>

struct buffer_object {
 uint32_t width;
 uint32_t height;
 uint32_t pitch;
 uint32_t handle;
 uint32_t size;
 uint8_t *vaddr;
 uint32_t fb_id;
};

struct buffer_object buf;

static int modeset_create_fb(int fd, struct buffer_object *bo)
{
 struct drm_mode_create_dumb create = {};
  struct drm_mode_map_dumb map = {};

 create.width = bo->width;
 create.height = bo->height;
 create.bpp = 32;
 drmIoctl(fd, DRM_IOCTL_MODE_CREATE_DUMB, &create); //create dump allocate from CMA

 bo->pitch = create.pitch;
 bo->size = create.size;
 bo->handle = create.handle;
 drmModeAddFB(fd, bo->width, bo->height, 24, 32, bo->pitch,
      bo->handle, &bo->fb_id); // 从bo->handle 映射出 fb_id

 map.handle = create.handle;
 drmIoctl(fd, DRM_IOCTL_MODE_MAP_DUMB, &map); // MAP 出 dump buffer 

 bo->vaddr = mmap(0, create.size, PROT_READ | PROT_WRITE,
   MAP_SHARED, fd, map.offset);

 memset(bo->vaddr, 0xff, bo->size); 

 return 0;
}

static void modeset_destroy_fb(int fd, struct buffer_object *bo)
{
 struct drm_mode_destroy_dumb destroy = {};

 drmModeRmFB(fd, bo->fb_id);

 munmap(bo->vaddr, bo->size);

 destroy.handle = bo->handle;
 drmIoctl(fd, DRM_IOCTL_MODE_DESTROY_DUMB, &destroy);
}

//从 crtc connector encoder 中根据名称获取对应的 prop id
static uint32_t get_property_id(int fd, drmModeObjectProperties *props,
    const char *name)
{
 drmModePropertyPtr property;
 uint32_t i, id = 0;

 /* find property according to the name */
 for (i = 0; i < props->count_props; i++) {
  property = drmModeGetProperty(fd, props->props[i]);
  if (!strcmp(property->name, name))
   id = property->prop_id;
  drmModeFreeProperty(property);

  if (id)
   break;
 }

 return id;
}

int main(int argc, char **argv)
{
 int fd;
 drmModeConnector *conn;
 drmModeRes *res;
 drmModePlaneRes *plane_res;
 drmModeObjectProperties *props;
 drmModeAtomicReq *req;
 uint32_t conn_id;
 uint32_t crtc_id;
 uint32_t plane_id;
 uint32_t blob_id;
 uint32_t property_crtc_id;
 uint32_t property_mode_id;
 uint32_t property_active;

 fd = open("/dev/dri/card0", O_RDWR | O_CLOEXEC);

 res = drmModeGetResources(fd); //获取 CRTC, connectors和 encoder 的 id
 crtc_id = res->crtcs[0];
 conn_id = res->connectors[0];

 drmSetClientCap(fd, DRM_CLIENT_CAP_UNIVERSAL_PLANES, 1);
 plane_res = drmModeGetPlaneResources(fd); // 获取 all plane 和 plane id
 plane_id = plane_res->planes[0];

 conn = drmModeGetConnector(fd, conn_id); //获取 connector id 和 显示宽高等信息
 buf.width = conn->modes[0].hdisplay;
 buf.height = conn->modes[0].vdisplay;

 modeset_create_fb(fd, &buf);

 drmSetClientCap(fd, DRM_CLIENT_CAP_ATOMIC, 1);

 /* get connector properties */ 
 props = drmModeObjectGetProperties(fd, conn_id, DRM_MODE_OBJECT_CONNECTOR);
 property_crtc_id = get_property_id(fd, props, "CRTC_ID");
 drmModeFreeObjectProperties(props);

 /* get crtc properties */
 props = drmModeObjectGetProperties(fd, crtc_id, DRM_MODE_OBJECT_CRTC);
 property_active = get_property_id(fd, props, "ACTIVE");
 property_mode_id = get_property_id(fd, props, "MODE_ID");
 drmModeFreeObjectProperties(props);

 /* create blob to store current mode, and retun the blob id */
 drmModeCreatePropertyBlob(fd, &conn->modes[0],
    sizeof(conn->modes[0]), &blob_id);

 /* start modeseting */
 req = drmModeAtomicAlloc();
 drmModeAtomicAddProperty(req, crtc_id, property_active, 1);
 drmModeAtomicAddProperty(req, crtc_id, property_mode_id, blob_id);
 drmModeAtomicAddProperty(req, conn_id, property_crtc_id, crtc_id);
 drmModeAtomicCommit(fd, req, DRM_MODE_ATOMIC_ALLOW_MODESET, NULL);
 drmModeAtomicFree(req);

 printf("drmModeAtomicCommit SetCrtc\n");
 getchar();

 drmModeSetPlane(fd, plane_id, crtc_id, buf.fb_id, 0,
   50, 50, 320, 320,
   0, 0, 320 << 16, 320 << 16);

 printf("drmModeSetPlane\n");
 getchar();

 modeset_destroy_fb(fd, &buf);

 drmModeFreeConnector(conn);
 drmModeFreePlaneResources(plane_res);
 drmModeFreeResources(res);

 close(fd);

 return 0;
}

通过上面可以看出 AtomicCommit Property 的步骤，代替原来的 drmModeSetCrtc(crtc_id, fb_id, conn_id, &mode)

 req = drmModeAtomicAlloc();
 drmModeAtomicAddProperty(req, crtc_id, property_active, 1);
 drmModeAtomicAddProperty(req, crtc_id, property_mode_id, blob_id);
 drmModeAtomicAddProperty(req, conn_id, property_crtc_id, crtc_id);
 drmModeAtomicCommit(fd, req, DRM_MODE_ATOMIC_ALLOW_MODESET, NULL);
 drmModeAtomicFree(req);

上面的 drmModeSetPlane(fd, plane_id, crtc_id, buf.fb_id, 0,50, 50, 320, 320,0, 0, 320 << 16, 320 << 16);
也可以用下面的 Property 机制替换

drmModeAtomicAddProperty(req, plane_id, property_crtc_id, crtc_id);
drmModeAtomicAddProperty(req, plane_id, property_fb_id, fb_id);
drmModeAtomicAddProperty(req, plane_id, property_crtc_x, crtc_x);
drmModeAtomicAddProperty(req, plane_id, property_crtc_y, crtc_y);
drmModeAtomicAddProperty(req, plane_id, property_crtc_w, crtc_w);
drmModeAtomicAddProperty(req, plane_id, property_crtc_h, crtc_h);
drmModeAtomicAddProperty(req, plane_id, property_src_x, src_x);
drmModeAtomicAddProperty(req, plane_id, property_src_y, src_y);
drmModeAtomicAddProperty(req, plane_id, property_src_w, src_w << 16); // src_w需要左移16bit
drmModeAtomicAddProperty(req, plane_id, property_src_h, src_h << 16);// src_h需要左移16bit
drmModeAtomicCommit(fd, req, flags, NULL);

drmModeAtomicCommit 的 flag 支持下面的参数：
DRM_MODE_PAGE_FLIP_EVENT：请求底层发送 PAGE_FLIP 事件，上层需要调用 drmHandleEvent() 来接收和处理相应的事件
DRM_MODE_ATOMIC_TEST_ONLY：仅仅用于试探本次commit 操作是否会成功，不会操作真正的硬件寄存器，不能和DRM_MODE_PAGE_FLIP_EVENT 同时使用
DRM_MODE_ATOMIC_NONBLOCK：允许本次操作异步执行，无需等待本次的commit 操作硬件寄存器生效，可以先行返回
DRM_MODE_ATOMIC_ALLOW_MODESET：通知底层驱动，本次commit 修改到了modesetting 的相关操作，需要执行一次完整的 fumm modeset 操作

drmModeAtomicAlloc 和 AddProperty原理

drm_alloc.jpg

struct _drmModeAtomicReq {
    uint32_t cursor;
    uint32_t size_items;
    drmModeAtomicReqItemPtr items;
};
int drmModeAtomicAddProperty(drmModeAtomicReqPtr req,
                 uint32_t object_id,
                 uint32_t property_id,
                 uint64_t value)

drmModeAtomicAddProperty 调用的次数是非固定的，每次调用都会添加object_id，property_id和value这三个元素，
drmModeAtomicAlloc 会按照 pageAlign 的方式申请内存，drmModeAtomicAddProperty 将要添加的三个元素顺次存储起来，直到drmModeAtomicCommit 时会拷贝出来，使用 ioctl cmd DRM_IOCTL_MODE_ATOMIC 设置到drm 驱动

drmModeAtomicCommit 时会将 object_id，property_id和value 加上 count_props 分为四类，分配四段内存区域，使用下面的格式，设置到 drm_driver

atomic.flags = flags;
atomic.objs_ptr = VOID2U64(objs_ptr);
atomic.count_props_ptr = VOID2U64(count_props_ptr);
atomic.props_ptr = VOID2U64(props_ptr);
atomic.prop_values_ptr = VOID2U64(prop_values_ptr);
atomic.user_data = VOID2U64(user_data);
ret = DRM_IOCTL(fd, DRM_IOCTL_MODE_ATOMIC, &atomic);

参考链接：

https://cloud.tencent.com/developer/article/2020178

Android 图形系统（11）---- Drm 基础prope

Property机制

不同组件的 Property

Property 类型

Atomic Commit

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