Android幀緩衝區（Frame Buffer）硬件抽象層（HAL）模塊Gralloc的實現原理分析（7）

     顯示屏的刷新頻率與顯示屏的掃描時序相關。顯示屏的掃描時序能夠參考Linux內核源代碼目錄下的Documentation/fb/framebuffer.txt文件。咱們結合圖2來簡單說明上述代碼是如何計算顯示屏的刷新頻率的。
圖 2 顯示屏掃描時序示意圖

        中間由xres和yres組成的區域即爲顯示屏的圖形繪製區，在繪製區的上、下、左和右分別有四個邊距upper_margin、lower_margin、left_margin和right_margin。此外，在顯示屏的最右邊以及最下邊還有一個水平同步區域hsync_len和一個垂直同步區域vsync_len。電子槍按照從左到右、從上到下的順序來顯示屏中打點，從而能夠將要渲染的圖形顯示在屏幕中。前面所提到的區域信息分別保存在fb_var_screnninfo結構體info的成員變量xres、yres、upper_margin、lower_margin、left_margin、right_margin、hsync_len和vsync_len。

        電子槍每在xres和yres所組成的區域中打一個點所花費的時間記錄在fb_var_screnninfo結構體info的成員變量pixclock，單位爲pico seconds，即10E-12秒。 

        電子槍從左到右掃描完成一行以後，都會處理關閉狀態，而且會從新折回到左邊去。因爲電子槍在從右到左折回的過程當中不須要打點，所以，這個過程會比從左到右掃描屏幕的過程要快，這個折回的時間大概就等於在xres和yres所組成的區域掃描（left_margin+right_margin）個點的時間。這樣，咱們就能夠認爲每渲染一行須要的時間爲（xres + left_margin + right_margin）* pixclock。

       一樣，電子槍從上到下掃描完成顯示屏以後，須要從右下角折回到左上角去，折回的時間大概等於在xres和yres所組成的區域中掃描（upper_margin + lower_margin）行所須要的時間。這樣，咱們就能夠認爲每渲染一屏圖形所須要的時間等於在xres和yres所組成的區域中掃描（yres + upper_margin + lower_margin）行所須要的時間。因爲在xres和yres所組成的區域中掃描一行所須要的時間爲（xres + left_margin + right_margin）* pixclock，所以，每渲染一屏圖形所須要的總時間就等於（yres + upper_margin + lower_margin）* （xres + left_margin + right_margin）* pixclock。

       每渲染一屏圖形須要的總時間通過計算以後，就保存在變量refreshQuotient中。注意，變量refreshQuotient所描述的時間的單位爲1E-12秒。這樣，將變量refreshQuotient的值倒過來，就能夠獲得設備顯示屏的刷新頻率。將這個頻率值乘以10E15次方以後，就獲得一個單位爲10E-3 HZ的刷新頻率，保存在變量refreshRate中。

       當Android系統在模擬器運行的時候，保存在fb_var_screnninfo結構體info的成員變量pixclock中的值可能等於0。在這種狀況下，前面計算獲得的變量refreshRate的值就會等於0。在這種狀況下，接下來的代碼會將變量refreshRate的值設置爲60 * 1000 * 10E-3 HZ，即將顯示屏的刷新頻率設置爲60HZ。

       再往下看函數mapFrameBufferLocked：

 
     
     if (int(info.width) <= 0 || int(info.height) <= 0) {
 
     
         // the driver doesn't return that information
 
     
         // default to 160 dpi
 
     
         info.width  = ((info.xres * 25.4f)/160.0f + 0.5f);
 
     
         info.height = ((info.yres * 25.4f)/160.0f + 0.5f);
 
     
     }

 
     
     float xdpi = (info.xres * 25.4f) / info.width;
 
     
     float ydpi = (info.yres * 25.4f) / info.height;
 
     
     float fps  = refreshRate / 1000.0f;

        這段代碼首先計算顯示屏的密度，即每英寸有多少個像素點，分別寬度和高度兩個維度，分別保存在變量xdpi和ydpi中。注意，fb_var_screeninfo結構體info的成員變量width和height用來描述顯示屏的寬度和高度，它們是以毫米（mm）爲單位的。

 

        這段代碼接着再將前面計算獲得的顯示屏刷新頻率的單位由10E-3 HZ轉換爲HZ，即幀每秒，而且保存在變量fps中。

        再往下看函數mapFrameBufferLocked：

 
     
     if (ioctl(fd, FBIOGET_FSCREENINFO, &finfo) == -1)
 
     
         return -errno;

 
     
     if (finfo.smem_len <= 0)
 
     
         return -errno;


 
     
     module->flags = flags;
 
     
     module->info = info;
 
     
     module->finfo = finfo;
 
     
     module->xdpi = xdpi;
 
     
     module->ydpi = ydpi;
 
     
     module->fps = fps;

       這段代碼再次經過IO控制命令FBIOGET_FSCREENINFO來得到系統幀緩衝區的固定信息，而且保存在fb_fix_screeninfo結構體finfo中，接下來再使用fb_fix_screeninfo結構體finfo以及前面獲得的系統幀緩衝區的其它信息來初始化參數module所描述的一個private_module_t結構體。

 

       最後，函數mapFrameBufferLocked就將系統幀緩衝區映射到當前進程的地址空間來：

 
     
         /*
 
     
          * map the framebuffer
 
     
          */

 
     
         int err;
 
     
         size_t fbSize = roundUpToPageSize(finfo.line_length * info.yres_virtual);
 
     
         module->framebuffer = new private_handle_t(dup(fd), fbSize, 0);

 
     
         module->numBuffers = info.yres_virtual / info.yres;
 
     
         module->bufferMask = 0;

 
     
         void* vaddr = mmap(0, fbSize, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
 
     
         if (vaddr == MAP_FAILED) {
 
     
             LOGE("Error mapping the framebuffer (%s)", strerror(errno));
 
     
             return -errno;
 
     
         }
 
     
         module->framebuffer->base = intptr_t(vaddr);
 
     
         memset(vaddr, 0, fbSize);
 
     
         return 0;
 
     
     }

        表達式finfo.line_length * info.yres_virtual計算的是整個系統幀緩衝區的大小，它的值等於顯示屏行數（虛擬分辨率的高度值，info.yres_virtual）乘以每一行所佔用的字節數（finfo.line_length）。函數roundUpToPageSize用來將整個系統幀緩衝區的大小對齊到頁面邊界。對齊後的大小保存在變量fbSize中。

 

        表達式finfo.yres_virtual / info.yres計算的是整個系統幀緩衝區能夠劃分爲多少個圖形緩衝區來使用，這個數值保存在參數module所描述的一個private_module_t結構體的成員變量nmBuffers中。參數module所描述的一個private_module_t結構體的另一個成員變量bufferMask的值接着被設置爲0，表示系統幀緩衝區中的全部圖形緩衝區都是處於空閒狀態，即它們能夠分配出去給應用程序使用。

        系統幀緩衝區是經過調用函數mmap來映射到當前進程的地址空間來的。映射後獲得的地址空間使用一個private_handle_t結構體來描述，這個結構體的成員變量base保存的即爲系統幀緩衝區在當前進程的地址空間中的起始地址。這樣，Gralloc模塊之後就能夠從這塊地址空間中分配圖形緩衝區給當前進程使用。

        至此，fb設備的打開過程就分析完成了。在打開fb設備的過程當中，Gralloc模塊還完成了對系統幀緩衝區的初始化工做。接下來咱們繼續分析Gralloc模塊是如何分配圖形緩衝區給用戶空間的應用程序使用的。