前言

在前面的《最简单的DRM应用程序》系列文章中，我们学习了如何使用 libdrm 接口编写 DRM 应用程序。从本篇开始，我们将进入一个全新的世界，一起来学习如何在 kernel 空间编写 DRM 驱动程序。

Objects

在开始编写 DRM 驱动程序之前，我有必要对 DRM 内部的 Objects 进行一番介绍。因为这些 Objects 是 DRM 框架的核心，它们缺一不可。

上图蓝色部分则是对物理硬件的抽象，黄色部分则是对软件的抽象。虚线以上的为 drm_mode_object，虚线以下为 drm_gem_object。

之前曾在《DRM（Direct Rendering Manager）学习简介》中对这些 objects 做过简要介绍，作为本篇的重中之重，我觉得有必要再强调一下这些 objects 的概念：

这些 objects 之间的关系：

通过上图可以看到，plane 是连接 framebuffer 和 crtc 的纽带，而 encoder 则是连接 crtc 和 connector 的纽带。与物理 buffer 直接打交道的是 gem 而不是 framebuffer。

需要注意的是，上图蓝色部分即使没有实际的硬件与之对应，在软件驱动中也需要实现这些 objects，否则 DRM 子系统无法正常运行。

drm_panel

drm_panel 不属于 objects 的范畴，它只是一堆回调函数的集合。但它的存在降低了 LCD 驱动与 encoder 驱动之间的耦合度。

耦合的产生：
（1）connector 的主要作用就是获取显示参数，所以会在 LCD 驱动中去构造 connector object。但是 connector 初始化时需要 attach 上一个 encoder object，而这个 encoder object 往往是在另一个硬件驱动中生成的，为了访问该 encoder object，势必会产生一部分耦合的代码。
（2）encoder 除了扮演信号转换的角色，还担任着通知显示设备休眠唤醒的角色。因此，当 encoder 通知 LCD 驱动执行相应的 enable/disable 操作时，就一定会调用 LCD 驱动导出的全局函数，这也必然会产生一部分的耦合代码。

为了解决该耦合的问题，DRM 子系统为开发人员提供了 drm_panel 结构体，该结构体封装了 connector & encoder 对 LCD 访问的常用接口。

于是，原来的 Encoder 驱动和 LCD 驱动之间的耦合，就转变成了上图中 Encoder 驱动与 drm_panel、drm_panel 与 LCD 驱动之间的“耦合”，从而实现了 Encoder 驱动与 LCD 驱动之间的解耦合。

小技巧：

为了方便驱动程序设计，通常都将 encoder 与 connector 放在同一个驱动中初始化，即 encoder 在哪，connector 就在哪。

如何抽象硬件

对于初学者来说，往往让他们迷惑的不是 DRM 中 objects 的概念，而是如何去建立这些 objects 与实际硬件的对应关系。因为并不是所有的 Display 硬件都能很好的对应上 plane/crtc/encoder/connector 这些 objects。下面我们就来一起学习，如何去抽象显示硬件到具体的 DRM object。

MIPI DSI 接口

下图为一个典型的 MIPI DSI 接口屏的硬件连接框图：

它在软件架构上与 DRM object 的对应关系如下图：

多余的细节不做介绍，这里只说明为何如此分配 drm object：

驱动参考：https://elixir.bootlin.com/linux/latest/source/drivers/gpu/drm/panel/panel-ilitek-ili9881c.c

MIPI DPI 接口

DPI 接口也就是我们常说的 RGB 并行接口，Video 数据通过 RGB 并行总线传输，控制命令（如初始化、休眠、唤醒等）则通过 SPI/I2C 总线传输，比如早期的 S3C2440 SoC 平台。下图为一个典型的 MIPI DPI 接口屏的硬件连接框图：

该硬件连接在软件架构上与 DRM object 的对应关系如下图：

多余的细节不做介绍，这里只说明为何如此分配 drm object：

驱动参考：https://elixir.bootlin.com/linux/v5.0/source/drivers/gpu/drm/panel/panel-sitronix-st7789v.c

MIPI DBI 接口

DBI 接口也就是我们平时常说的 MCU 或 SPI 接口屏，这类屏的 VIDEO 数据和控制命令都是通过同一总线接口（I80、SPI接口）进行传输，而且这类屏幕必须内置 GRAM 显存，否则屏幕无法维持正常显示。

下图为一个典型的 DBI 接口屏的硬件连接框图：

该硬件连接在软件架构上与 DRM object 的对应关系如下：

上图参考 kernel4.19 tinydrm 软件架构。

驱动参考：https://elixir.bootlin.com/linux/latest/source/drivers/gpu/drm/tinydrm/ili9341.c

总结

• 这 7 个 objects 缺一不可
• framebuffer 只是负责描述显存信息，gem 则负责显存的分配/释放等操作
• encoder 在哪里，connector 就在哪里

在下一篇文章中，我们将开始真正动手编写一个《最简单的 DRM 驱动程序》，尽情期待！

往期回顾：

DRM (Direct Rendering Manager) 学习简介