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DRM系列二：DRM总体介绍

news 来源：原创 2025/5/19 4:01:54

一、简介

DRM，全称Direct Rending Manger。是目前Linux主流的图形显示框架。相比较传统的Framebuffer（FB原生不支持多层合成，不支持VSYNC，不支持DMA-BUF，不支持异步更新，不支持fence机制等等），而这些功能DRM原生都支持，因此DRM更能适应当今硬件。并且
DRM可以支持GPU、3D渲染显示等，统一管理GPU、Display驱动，使得软件架构更统一、方便开发和维护。

二、划分

从模块上划分，DRM可以简单分为三部分：libdrm、KMS、GEM。

2.1libdrm

libdrm是DRM框架提供的、位于用户空间的、操作DRM的库。应用程序调用内核里面的KMS和GEM，访问显示相关的资源。其原理是对底层接口进行封装，向上层提供通用的API接口，主要是对各种IOCTL接口进行封装。

2.2KMS（Kernel Mode Setting）

KMS是DRM框架的一个大模块，主要功能是：显示参数设置及显示控制。
显示控制：包括buffer的切换，多图层的合成方式，以及每个图层的显示位置。
显示参数设置：包括分辨率、刷新率、电源状态（休眠唤醒）等。

2.3GEM（Graphic Execution Manager）

GEM主要负责显示内存的分配和释放，也是GPU唯一用到DRM的地方。

三、基本元素

DRM框架涉及到的元素很多，大致如下：
KMS：CRTC，ENCODER，CONNECTOR，PLANE，FB，VBLANK，property
GEM：DUMB、PRIME、fence

3.1KMS

在这里插入图片描述

3.1.1DRM Framebuffer

它是一块内存区域，驱动和应用层都能访问它。显示之前需要将它格式化，这个时候会设置分辨率和所需要显示格式(format\size\pitch)。唯一一个和硬件无关的基本元素。

3.1.2CRTC

从framebuffer中读取待显示的图像，并按照响应的格式输出给encoder。其承担的主要作用为：
a.配置适合显示器的分辨率，并输出响应的时序。
b.扫描framebuffer送到一个或多个显示器
c.更新framebuffer

3. 1.3Planes

图层，实际输出的图像是多个图层叠加而成的，比如主图层、光标图层。其中有些图层由硬件加速模块生成，每个crtc至少一个plane。plane一共有三种，分别是：DRM_PLANE_TYPE_PRIMARY、DRM_PLANE_TYPE_OVERLAY、DRM_PLANE_TYPE_CURSOR。

3.1.4Encoder：

将一定格式的图像信号（如RGB、YUV等）编码成connector需要的输出信号。不同的电信号有如 DVID、VGA、YPbPr、CVBS、Mipi、eDP 等

3.1.5Connector:

连接显示器的物理接口 (VGA, DVI, FPD-Link, HDMI, DisplayPort, S-Video …) ，负责硬件设备的接入、屏参获取等，如DP、HDMI等.

3.1.6Vblank:

软、硬件同步机制，RGB时序中垂直消影区，软件通常使用硬件VSYNC实现。

3.1.7Property：

任何想设置的参数都可以做成property，通过propery将参数传入kernel内部，是DRM驱动中最灵活的部分。

3.2GEMS

3.2.1Dumb：

只支持连续物理内存，基于kernel中通用CMA API实现，多用于小分辨率简单场景。主要负责一些简单的buffer显示，可以直接使用CPU渲染，GPU不会使用dumb。

3.2.2Prime：

连续、非连续物理内存都支持，基于DMA-BUF机制，可以实现buffer共享，多用于大内存复杂场景。

3.2.3Fence：

buffer同步机制，基于内核dma_fence机制实现，用于防止显示内容出现异步问题。

参考文章

https://blog.csdn.net/zichuanning520/article/details/127047436