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第十八章 FrameBuffer应用编程
本章学习Linux下的Framebuffer应用编程，通过对本章内容的学习，大家将会了解到Framebuffer设备究竟是什么？以及如何编写应用程序来操控FrameBuffer设备。 本章将会讨论如下主题。 什么是Framebuffer设备？ LCD显示的基本原理； 使用存储映射I/O方式编写LCD应用程序。 在LCD上显示不同的颜色； 在LCD上显示图片；
20.1什么是FrameBuffer Frame是帧的意思，buffer是缓冲的意思，所以Framebuffer就是帧缓冲，这意味着Framebuffer就是一块内存，里面保存着一帧图像。帧缓冲（framebuffer）是Linux系统中的一种显示驱动接口，它将显示设备（譬如LCD）进行抽象、屏蔽了不同显示设备硬件的实现，对应用层抽象为一块显示内存（显存），它允许上层应用程序直接对显示缓冲区进行读写操作，而用户不必关心物理显存的位置等具体细节，这些都由Framebuffer设备驱动来完成。 所以在Linux系统中，显示设备被称为FrameBuffer设备（帧缓冲设备），所以LCD显示屏自然而言就是FrameBuffer设备。FrameBuffer设备对应的设备文件为/dev/fbX（X为数字，0、1、2、3等），Linux下可支持多个FrameBuffer设备，最多可达32个，分别为/dev/fb0到/dev/fb31，譬如阿尔法开发板出厂烧录的Linux系统中，/dev/fb0设备节点便是对应LCD屏。 应用程序读写/dev/fbX就相当于读写显示设备的显示缓冲区（显存），譬如LCD的分辨率是800480，每一个像素点的颜色用24位（譬如RGB888）来表示，那么这个显示缓冲区的大小就是800 x 480 x 24 / 8 = 1152000个字节。譬如执行下面这条命令将LCD清屏，也就是将其填充为黑色（假设LCD对应的设备节点是/dev/fb0，分辨率为800480，RGB888格式）： dd if=/dev/zero of=/dev/fb0 bs=1024 count=1125 这条命令的作用就是将1125x1024个字节数据全部写入到LCD显存中，并且这些数据都是0x0。 20.2LCD的基础知识 关于LCD相关的基础知识，本书不再介绍，在阿尔法I.MX6U开发板配套提供的驱动教程中已经有过详细的介绍，除此之外，网络上也能找到相关内容。 20.3LCD应用编程介绍 本小节介绍如何对FrameBuffer设备（譬如LCD）进行应用编程，通过上面的介绍，相信大家应该已经知道了如何操作LCD显示，应用程序通过对LCD设备节点/dev/fb0（假设LCD对应的设备节点是/dev/fb0）进行I/O操作即可实现对LCD的显示控制，实质就相当于读写了LCD的显存，而显存是LCD的显示缓冲区，LCD硬件会从显存中读取数据显示到LCD液晶面板上。 在应用程序中，操作/dev/fbX的一般步骤如下： ①、首先打开/dev/fbX设备文件。 ②、使用ioctl()函数获取到当前显示设备的参数信息，譬如屏幕的分辨率大小、像素格式，根据屏幕参数计算显示缓冲区的大小。 ③、通过存储映射I/O方式将屏幕的显示缓冲区映射到用户空间（mmap）。 ④、映射成功后就可以直接读写屏幕的显示缓冲区，进行绘图或图片显示等操作了。 ⑤、完成显示后，调用munmap()取消映射、并调用close()关闭设备文件。 从上面介绍的操作步骤来看，LCD的应用编程还是非常简单的，这些知识点都是在前面的入门篇中给大家介绍过。 20.3.1使用ioctl()获取屏幕参数信息 当打开LCD设备文件之后，需要先获取到LCD屏幕的参数信息，譬如LCD的X轴分辨率、Y轴分辨率以及像素格式等信息，通过这些参数计算出LCD显示缓冲区的大小。 通过ioctl()函数来获取屏幕参数，3.10.2小节给大家介绍过该函数，ioctl()是一个文件IO操作的杂物箱，可以处理的事情非常杂、不统一，一般用于操作特殊文件或设备文件，为了方便讲解，再次把ioctl()函数的原型列出： #include
int ioctl(int fd, unsigned long request, …); 第一个参数fd对应文件描述符；第二个参数request与具体要操作的对象有关，没有统一值；此函数是一个可变参函数，第三个参数需要根据request参数来决定，配合request来使用。 譬如对于Framebuffer设备来说，常用的request包括FBIOGET_VSCREENINFO、FBIOPUT_VSCREENINFO、FBIOGET_FSCREENINFO。 FBIOGET_VSCREENINFO：表示获取FrameBuffer设备的可变参数信息，可变参数信息使用struct fb_var_screeninfo结构体来描述，所以此时ioctl()需要有第三个参数，它是一个struct fb_var_screeninfo类型指针，指向struct fb_var_screeninfo类型对象，ioctl()调用成功之后会将可变参数信息保存在struct fb_var_screeninfo类型对象中，如下所示： struct fb_var_screeninfo fb_var;
ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &fb_var); FBIOPUT_VSCREENINFO：表示设置FrameBuffer设备的可变参数信息，既然是可变参数，那说明应用层可对其进行修改、重新配置，当然前提条件是底层驱动支持这些参数的动态调整，譬如在我们的Windows系统中，用户可以修改屏幕的显示分辨率，这就是一种动态调整。同样此时ioctl()需要有第三个参数，也是一个struct fb_var_screeninfo类型指针，指向struct fb_var_screeninfo类型对象，如下所示： struct fb_var_screeninfo fb_var = {0};
/* 对fb_var进行数据填充 */ … …
/* 设置可变参数信息 */ ioctl(fd, FBIOPUT_VSCREENINFO, &fb_var); FBIOGET_FSCREENINFO：表示获取FrameBuffer设备的固定参数信息，既然是固定参数，那就意味着应用程序不可修改。固定参数信息使用struct fb_fix_screeninfo结构体来描述，所以此时ioctl()需要有第三个参数，它是一个struct fb_fix_screeninfo类型指针，指向struct fb_fix_screeninfo类型对象，ioctl()调用成功之后会将固定参数信息保存在struct fb_fix_screeninfo类型对象中，如下所示： struct fb_fix_screeninfo fb_fix;
ioctl(fd, FBIOGET_FSCREENINFO, &fb_fix); 上面所提到的三个宏定义FBIOGET_VSCREENINFO、FBIOPUT_VSCREENINFO、FBIOGET_FSCREENINFO以及2个数据结构struct fb_var_screeninfo和struct fb_fix_screeninfo都定义在头文件中，所以在我们的应用程序中需要包含该头文件。 #define FBIOGET_VSCREENINFO 0x4600 #define FBIOPUT_VSCREENINFO 0x4601 #define FBIOGET_FSCREENINFO 0x4602 struct fb_var_screeninfo结构体 struct fb_var_screeninfo结构体内容如下所示： 示例代码 20.3.1 struct fb_var_screeninfo结构体
struct fb_var_screeninfo {
__u32 xres; /* 可视区域，一行有多少个像素点，X分辨率 */
__u32 yres; /* 可视区域，一列有多少个像素点，Y分辨率 */
__u32 xres_virtual; /* 虚拟区域，一行有多少个像素点 */
__u32 yres_virtual; /* 虚拟区域，一列有多少个像素点 */
__u32 xoffset; /* 虚拟到可见屏幕之间的行偏移 */
__u32 yoffset; /* 虚拟到可见屏幕之间的列偏移 */
__u32 bits_per_pixel; /* 每个像素点使用多少个bit来描述，也就是像素深度bpp */
__u32 grayscale; /* =0表示彩色, =1表示灰度, >1表示FOURCC颜色 */
/* 用于描述R、G、B三种颜色分量分别用多少位来表示以及它们各自的偏移量 */
struct fb_bitfield red; /* Red颜色分量色域偏移 */
struct fb_bitfield green; /* Green颜色分量色域偏移 */
struct fb_bitfield blue; /* Blue颜色分量色域偏移 */
struct fb_bitfield transp; /* 透明度分量色域偏移 */
__u32 nonstd; /* nonstd等于0，表示标准像素格式；不等于0则表示非标准像素格式 */
__u32 activate;
__u32 height; /* 用来描述LCD屏显示图像的高度（以毫米为单位） */
__u32 width; /* 用来描述LCD屏显示图像的宽度（以毫米为单位） */
__u32 accel_flags;
/* 以下这些变量表示时序参数 */
__u32 pixclock; /* pixel clock in ps (pico seconds) */
__u32 left_margin; /* time from sync to picture */
__u32 right_margin; /* time from picture to sync */
__u32 upper_margin; /* time from sync to picture */
__u32 lower_margin;
__u32 hsync_len; /* length of horizontal sync */
__u32 vsync_len; /* length of vertical sync */
__u32 sync; /* see FB_SYNC_* */
__u32 vmode; /* see FB_VMODE_* */
__u32 rotate; /* angle we rotate counter clockwise */
__u32 colorspace; /* colorspace for FOURCC-based modes */
__u32 reserved[4]; /* Reserved for future compatibility */
};
通过xres、yres获取到屏幕的水平分辨率和垂直分辨率，bits_per_pixel表示像素深度bpp，即每一个像素点使用多少个bit位来描述它的颜色，通过xres * yres * bits_per_pixel / 8计算可得到整个显示缓存区的大小。 red、green、blue描述了RGB颜色值中R、G、B三种颜色分量分别使用多少bit来表示以及它们各自的偏移量，通过red、green、blue变量可知道LCD的RGB像素格式，譬如是RGB888还是RGB565，亦或者是BGR888、BGR565等，不同的格式在绘图时是不一样的。struct fb_bitfield结构体如下所示： 示例代码 20.3.2 struct fb_bitfield结构体
struct fb_bitfield {
__u32 offset; /* 偏移量 */
__u32 length; /* 长度 */
__u32 msb_right; /* != 0 : Most significant bit is right */
};
struct fb_fix_screeninfo结构体
struct fb_fix_screeninfo结构体内容如下所示：
示例代码 20.3.3 struct fb_fix_screeninfo结构体
struct fb_fix_screeninfo {
char id[16]; /* 字符串形式的标识符 */
unsigned long smem_start; /* 显存的起始地址（物理地址） */
__u32 smem_len; /* 显存的长度 */
__u32 type;
__u32 type_aux;
__u32 visual;
__u16 xpanstep;
__u16 ypanstep;
__u16 ywrapstep;
__u32 line_length; /* 一行的字节数 */
unsigned long mmio_start; /* Start of Memory Mapped I/O(physical address) */
__u32 mmio_len; /* Length of Memory Mapped I/O */
__u32 accel; /* Indicate to driver which specific chip/card we have */
__u16 capabilities;
__u16 reserved[2];
};
smem_start表示显存的起始地址，这是一个物理地址，当然在应用层无法直接使用；smem_len表示显存的长度。line_length表示屏幕的一行像素点有多少个字节，等价于xres * bits_per_pixel / 8；通常可以使用line_length * yres来得到屏幕显示缓冲区的大小。 通过上面介绍，接下来我们编写一个示例代码，获取LCD屏幕的参数信息，示例代码如下所示： 本例程源码对应的路径为：开发板光盘->11、Linux C应用编程例程源码->19_lcd->lcd_info.c。 示例代码 20.3.4 获取屏幕的参数信息
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, char *argv[])
{
struct fb_fix_screeninfo fb_fix;
struct fb_var_screeninfo fb_var;
int fd;
/* 打开framebuffer设备 */
if (0 > (fd = open("/dev/fb0", O_WRONLY))) {
perror("open error");
exit(-1);
}
/* 获取参数信息 */
ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &fb_var);
ioctl(fd, FBIOGET_FSCREENINFO, &fb_fix);
printf("分辨率: %d*%d\n"
"像素深度bpp: %d\n"
"一行的字节数: %d\n"
"像素格式: R G B\n",
fb_var.xres, fb_var.yres, fb_var.bits_per_pixel,
fb_fix.line_length,
fb_var.red.offset, fb_var.red.length,
fb_var.green.offset, fb_var.green.length,
fb_var.blue.offset, fb_var.blue.length);
/* 关闭设备文件退出程序 */
close(fd);
exit(0);
}
首先打开LCD设备文件，阿尔法开发板出厂系统中，LCD对应的设备文件为/dev/fb0；打开设备文件之后得到文件描述符fd，接着使用ioctl()函数获取LCD的可变参数信息和固定参数信息，并将这些信息打印出来。 在测试之前，需将LCD屏通过软排线连接到阿尔法开发板（掉电情况下连接），连接好之后启动开发板，如图 17.4.1所示，为了测试方便，可以将出厂系统的GUI应用程序退出。 使用交叉编译工具编译上述示例代码，将编译得到的可执行文件拷贝到开发板出厂系统的家目录下，并直接运行它，如下所示： 
图 20.3.1 获取到屏幕参数 笔者测试用的阿尔法开发板连接的LCD屏是正点原子的7寸800480 RGB屏，与上图打印显示的分辨率800480是相符的；像素深度为16，也就意味着一个像素点的颜色值将使用16bit（也就是2个字节）来表示；一行的字节数为1600，一行共有800个像素点，每个像素点使用16bit来描述，一共就是80016/8=1600个字节数据，这也是没问题的。 打印出像素格式为R G B，分别表示R、G、B三种颜色分量对应的偏移量和长度，第一个数字表示偏移量，第二个参数为长度，从打印的结果可知，16bit颜色值中高5位表示R颜色分量、中间6位表示G颜色分量、低5位表示B颜色分量，所以这是一个RGB565格式的显示设备。 Tips：正点原子的RGB LCD屏幕，包括4.3寸800480、4.3寸480272、7寸800480、7寸1024600以及10.1寸1280800硬件上均支持RGB888，但阿尔法I.MX6开发板出厂烧录的Linux系统，其LCD驱动程序实现支持的是RGB565格式，用户可修改驱动程序或设备树使其支持RGB888。 20.3.2使用mmap()将显示缓冲区映射到用户空间 在入门篇13.5小节中给大家介绍了存储映射I/O这种高级I/O方式，它的一个非常经典的使用场景便是用在Framebuffer应用编程中。通过mmap()将显示器的显示缓冲区（显存）映射到进程的地址空间中，这样应用程序直接对显示缓冲区进行读写操作。 为什么这里需要使用存储映射I/O这种方式呢？其实使用普通的I/O方式（譬如直接read、write）也是可以的，前面也给大家介绍过，只是，当数据量比较大时，普通I/O方式效率较低。假设某一显示器的分辨率为1920 * 1080，像素格式为ARGB8888，针对该显示器，刷一帧图像的数据量为1920 x 1080 x 32 / 8 = 8294400个字节（约等于8MB），这还只是一帧的图像数据，而对于显示器来说，显示的图像往往是动态改变的，意味着图像数据会被不断更新。 在这种情况下，数据量是比较大的，使用普通I/O方式会导致效率低下，所以才会采用存储映射I/O方式。 20.4LCD应用编程练习之刷LCD背景颜色 本例程源码对应的路径为：开发板光盘->11、Linux C应用编程例程源码->19_lcd->lcd_background.c。 本小节编写一个简单的应用程序，将LCD的背景颜色修改为指定的颜色，示例代码如下所示： 示例代码 20.4.1 刷LCD的背景颜色
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
/**** RGB888颜色定义 ****/
typedef struct rgb888_type {
unsigned char blue;
unsigned char green;
unsigned char red;
} __attribute__ ((packed)) rgb888_t;
static int width; //LCD X分辨率
static int height; //LCD Y分辨率
static void *screen_base = NULL; //映射后的显存基地址
static int bpp; //像素深度
/********************************************************************
* 函数名称： set_background_color
* 功能描述： 将LCD背景颜色设置为指定的颜色
* 输入参数： 颜色
* 返 回 值： 无
********************************************************************/
static void set_background_color(unsigned int color)
{
int size = height * width; //计算出像素点个数
int j;
switch (bpp) {
case 16: { //RGB565
unsigned short *base = screen_base;
unsigned short rgb565_color =
((color & 0xF80000UL) >> 8) |
((color & 0xFC00UL) >> 5) |
((color & 0xF8UL) >> 3); //得到RGB565颜色
/* 向每一个像素点填充颜色 */
for (j = 0; j > 8,
.red = (color & 0xFF0000UL) >> 16,
};
for (j = 0; j (fd = open("/dev/fb0", O_RDWR))) {
perror("open error");
exit(-1);
}
/* 获取参数信息 */
ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &fb_var);
ioctl(fd, FBIOGET_FSCREENINFO, &fb_fix);
screen_size = fb_fix.line_length * fb_var.yres;
width = fb_var.xres;
height = fb_var.yres;
bpp = fb_var.bits_per_pixel;
/* 将显示缓冲区映射到进程地址空间 */
screen_base = mmap(NULL, screen_size, PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
if (MAP_FAILED == screen_base) {
perror("mmap error");
close(fd);
exit(-1);
}
/* 刷背景 */
set_background_color(strtoul(argv[1], NULL, 16));
/* 退出 */
munmap(screen_base, screen_size); //取消映射
close(fd); //关闭文件
exit(0); //退出进程
}
先来看main()函数，在main()函数中，首先第一步是校验传参，执行程序时需要传入一个参数，这个参数就是RGB颜色值，并且格式为RGB888，程序的最终目的是将LCD的背景色设置为该指定颜色。 调用open()函数打开LCD设备节点得到文件描述符fd，使用ioctl()获取到LCD屏幕的可变参数信息和固定参数信息，计算出LCD的显示缓冲区的大小、获取到LCD屏幕的X分辨率和Y分辨率以及像素深度。接着调用mmap()将LCD的显示缓冲区映射到进程的地址空间中，此时显示缓冲区的基地址为screen_base。mmap()函数在13.5小节中已有详细介绍，这里不再重述！ 接着调用自定义函数set_background_color()刷LCD的背景颜色，调用strtoul()函数将外部传入的参数（字符串形式）转换为整形数据得到rgb颜色值，将颜色值作为参数传递给set_background_color()函数。在set_background_color()函数中，如果像素深度为16，默认为RGB565格式；如果像素深度为24，默认为RGB888格式；如果像素深度为32，默认为ARGB8888格式。 如果是RGB565，则需要将颜色值转换为RGB565格式，因为传入的颜色值为RGB888格式，怎么转换呢？其实非常简单，只需取R、G、B每个颜色通道的最高位即可，譬如R通道和B通道取高5位数据，G通道取高6位数据，然后在组合成一个16位的RGB565颜色值，最后通过一个for循环将RGB565颜色值写入到每一个像素点即可！ 如果是RGB888，因为C语言中没有3个字节大小的整形数据类型，为了方便操作，程序中自定义了一个数据类型rgb888_t，其实就是一个结构体，该结构体占用内存空间大小为3个字节，包括3个无符号char类型变量red、green、blue，分别用于存放R、G、B三个通道颜色，然后写入到LCD显存中。 如果是ARGB8888，直接写入颜色值即可！ 前面已经给大家提到过，阿尔法开发板出厂烧录的Linux系统，其LCD驱动实现支持的是RGB565格式，所以自然会进入到case 16分支。 编译测试 使用交叉编译工具编译上述示例代码，得到可执行文件： 
图 20.4.1 编译示例代码 将编译得到的可执行文件拷贝到开发板家目录下，执行程序： 
图 20.4.2 刷新LCD背景颜色 上述命令中，我们将LCD背景色变成RGB 0xFF00FF颜色，RGB颜色的对照表，大家自己百度解决。执行命令之后，可以看到LCD此时显示出的效果为： 
图 20.4.3 显示效果 由于手机拍摄的问题，实际的效果与图片展示的效果可能存在些许差异。对于其它颜色，大家自己动手测试，本文不再演示。 20.5LCD应用编程练习之LCD打点 本例程源码对应的路径为：开发板光盘->11、Linux C应用编程例程源码->19_lcd->point_color.c。 本小节编写一个打点的函数，在LCD指定位置上输出指定颜色（描点），对于LCD应用编程来说，这是一个非常基本的操作，示例代码如下所示： 示例代码 20.5.1 LCD打点
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
/**** RGB888颜色定义 ****/
typedef struct rgb888_type {
unsigned char blue;
unsigned char green;
unsigned char red;
} __attribute__ ((packed)) rgb888_t;
static int width; //LCD X分辨率
static int height; //LCD Y分辨率
static void *screen_base = NULL; //映射后的显存基地址
static int bpp; //像素深度
/********************************************************************
* 函数名称： set_point_color
* 功能描述： 在LCD指定位置（某个像素点）上输出指定颜色（描点）
* 输入参数： x坐标, y坐标, 颜色
* 返 回 值： 无
********************************************************************/
static void set_point_color(int x, int y, unsigned int color)
{
/* 校验(x,y)坐标的合法性 */
if ((x >= width) || (y >= height))
return;
switch (bpp) {
case 16: { //RGB565
unsigned short *base = screen_base;
unsigned short rgb565_color =
((color & 0xF80000UL) >> 8) |
((color & 0xFC00UL) >> 5) |
((color & 0xF8UL) >> 3); //得到RGB565颜色
base[y * width + x] = rgb565_color;
}
break;
case 24: { //RGB888
rgb888_t *base = screen_base;
rgb888_t rgb888_color = {
.blue = color & 0xFFUL,
.green = (color & 0xFF00UL) >> 8,
.red = (color & 0xFF0000UL) >> 16,
};
base[y * width + x] = rgb888_color;
}
break;
case 32: { //ARGB8888
unsigned int *base = screen_base;
base[y * width + x] = color;
}
break;
default:
fprintf(stderr, "can't surport %dbpp\n", bpp);
break;
}
}
int main(int argc, char *argv[])
{
struct fb_fix_screeninfo fb_fix;
struct fb_var_screeninfo fb_var;
unsigned int screen_size;
int fd;
int j;
/* 打开framebuffer设备 */
if (0 > (fd = open("/dev/fb0", O_RDWR))) {
perror("open error");
exit(-1);
}
/* 获取参数信息 */
ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &fb_var);
ioctl(fd, FBIOGET_FSCREENINFO, &fb_fix);
screen_size = fb_fix.line_length * fb_var.yres;
width = fb_var.xres;
height = fb_var.yres;
bpp = fb_var.bits_per_pixel;
/* 将显示缓冲区映射到进程地址空间 */
screen_base = mmap(NULL, screen_size, PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
if (MAP_FAILED == screen_base) {
perror("mmap error");
close(fd);
exit(-1);
}
/* 清屏 */
memset(screen_base, 0xFF, screen_size);
/* 利用打点函数画线 */
for (j = 0; j 19_lcd->bmp_show.c。 通过上小节对BMP图像的介绍之后，相信大家对BMP文件的格式已经非常了解了，那么本小节我们将编写一个示例代码，在阿尔法I.MX6U开发板上显示一张指定的BMP图像，示例代码笔者已经完成了，如下所示。 示例代码 20.6.1 显示BMP图像
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
/**** RGB888颜色定义 ****/
typedef struct rgb888_type {
unsigned char blue;
unsigned char green;
unsigned char red;
} __attribute__ ((packed)) rgb888_t;
/**** BMP文件头数据结构 ****/
typedef struct {
unsigned char type[2]; //文件类型
unsigned int size; //文件大小
unsigned short reserved1; //保留字段1
unsigned short reserved2; //保留字段2
unsigned int offset; //到位图数据的偏移量
} __attribute__ ((packed)) bmp_file_header;
/**** 位图信息头数据结构 ****/
typedef struct {
unsigned int size; //位图信息头大小
int width; //图像宽度
int height; //图像高度
unsigned short planes; //位面数
unsigned short bpp; //像素深度
unsigned int compression; //压缩方式
unsigned int image_size; //图像大小
int x_pels_per_meter; //像素/米
int y_pels_per_meter; //像素/米
unsigned int clr_used;
unsigned int clr_omportant;
} __attribute__ ((packed)) bmp_info_header;
/**** 静态全局变量 ****/
static int width; //LCD X分辨率
static int height; //LCD Y分辨率
static void *screen_base = NULL; //映射后的显存基地址
static int bpp; //像素深度
/********************************************************************
* 函数名称： show_bmp_image
* 功能描述： 在LCD上显示指定的BMP图片
* 输入参数： 文件路径
* 返 回 值： 无
********************************************************************/
static void show_bmp_image(const char *path)
{
bmp_file_header file_h;
bmp_info_header info_h;
int fd = -1;
/* 打开文件 */
if (0 > (fd = open(path, O_RDONLY))) {
perror("open error");
return;
}
/* 读取BMP文件头 */
if (sizeof(bmp_file_header) !=
read(fd, &file_h, sizeof(bmp_file_header))) {
perror("read error");
close(fd);
return;
}
if (0 != memcmp(file_h.type, "BM", 2)) {
fprintf(stderr, "it's not a BMP file\n");
close(fd);
return;
}
/* 读取位图信息头 */
if (sizeof(bmp_info_header) !=
read(fd, &info_h, sizeof(bmp_info_header))) {
perror("read error");
close(fd);
return;
}
/* 打印信息 */
printf("文件大小:%d\n"
"到位图数据的偏移量:%d\n"
"位图信息头大小:%d\n"
"图像分辨率:%d*%d\n"
"像素深度:%d\n", file_h.size, file_h.offset,
info_h.size, info_h.width, info_h.height,
info_h.bpp);
/* 将文件读写位置移动到图像数据开始处 */
if (-1 == lseek(fd, file_h.offset, SEEK_SET)) {
perror("lseek error");
close(fd);
return;
}
/**** 读取图像数据显示到LCD ****/
/*******************************************
* 为了软件处理上方便，这个示例代码便不去做兼容性设计了
* 我们默认传入的bmp图像是RGB565格式
* bmp图像分辨率大小与LCD屏分辨率一样
* 并且是倒向的位图
*******************************************/
unsigned short *base = screen_base;
unsigned int line_bytes = info_h.width * info_h.bpp / 8;
for (int j = info_h.height - 1; j >= 0; j--)
read(fd, base + j * width, line_bytes);
close(fd);
}
int main(int argc, char *argv[])
{
struct fb_fix_screeninfo fb_fix;
struct fb_var_screeninfo fb_var;
unsigned int screen_size;
int fd;
/* 传参校验 */
if (2 != argc) {
fprintf(stderr, "usage: %s \n", argv[0]);
exit(-1);
}
/* 打开framebuffer设备 */
if (0 > (fd = open("/dev/fb0", O_RDWR))) {
perror("open error");
exit(-1);
}
/* 获取参数信息 */
ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &fb_var);
ioctl(fd, FBIOGET_FSCREENINFO, &fb_fix);
screen_size = fb_fix.line_length * fb_var.yres;
width = fb_var.xres;
height = fb_var.yres;
bpp = fb_var.bits_per_pixel;
/* 将显示缓冲区映射到进程地址空间 */
screen_base = mmap(NULL, screen_size, PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
if (MAP_FAILED == screen_base) {
perror("mmap error");
close(fd);
exit(-1);
}
/* 显示BMP图片 */
memset(screen_base, 0xFF, screen_size);
show_bmp_image(argv[1]);
/* 退出 */
munmap(screen_base, screen_size); //取消映射
close(fd); //关闭文件
exit(0); //退出进程
}
代码中有两个自定义结构体bmp_file_header和bmp_info_header，描述bmp文件头的数据结构bmp_file_header、以及描述位图信息头的数据结构bmp_info_header。 当执行程序时候，需要传入参数，指定一个bmp文件。main()函数中会调用show_bmp_image()函数在LCD上显示bmp图像，show_bmp_image()函数的参数为bmp文件路径，在show_bmp_image()函数中首先会打开指定路径的bmp文件，得到对应的文件描述符fd，接着调用read()函数读取bmp文件头和位图信息头。 获取到信息之后使用printf将其打印出来，接着使用lseek()函数将文件的读写位置移动到图像数据起始位置处，也就是bmp_file_header结构体中的offset变量指定的地址偏移量， 最后读取图像的数据，写入到LCD显存中，为了在软件处理上的方便，上述示例代码没有做兼容性设计，默认用户指定的文件都满足下面三个条件： 是16位色的RGB565格式位图文件； 是倒立的位图； 图像的分辨率与LCD屏分辨率相同。 笔者使用图 18.6.1所示的bmp图像作为本次测试的示例图。 读取图像数据、写入LCD显存对应的代码如下： unsigned short *base = screen_base; unsigned int line_bytes = info_h.width * info_h.bpp / 8;
for (int j = info_h.height - 1; j >= 0; j--)
read(fd, base + j * width, line_bytes);
这是按照倒向位图方式进行解析的。 关于本示例代码就介绍这么多，接下来使用交叉编译工具编译上述示例代码，如下： 
图 20.6.11 编译示例代码 20.6.3在开发板上测试 将上小节编译得到的可执行文件testApp以及测试使用的bmp图像文件拷贝到开发板根文件系统用户家目录下： 
图 20.6.12 可执行文件和bmp文件 接着执行程序，并且传入参数、指定bmp文件路径，执行之后将会在串口终端打印相应的信息，如下： 
图 20.6.13 打印信息 此时LCD上将会显示bmp图像： 
图 20.6.14 LCD上显示出bmp图像 Tips：请忽略手机拍摄问题，大家自己动手测试！ 20.7练习 在本章的最后，给大家出一个练习题，要求在LCD上显示中文字符或英文字符，这个任务交给大家自己完成！下一章我们会向大家介绍，如何在LCD上显示中文或英文字符，那么本章我们的内容到这里就结束了，谢谢大家！
