一. 概念
贴一张图(这张图可能和其他地方的不一样，我作了修改，后文会解释)：
DRM架构包含如上图所示的几个部分，显示一张图像，就是分别获取上面的各个节点信息，进行配置，将将fb -> planes -> crtc -> encoder – > connector连接起来 ，最终实现把FB的内容推送到显示器显示的目的。
1.1 FrameBuffer帧缓存
FB是图像实际存放的一段内存区域，是我们想要显示的原始图像所在空间，一般存放的是RGBX或者YUV的图像数据。这些数据可能是虚拟地址空间或者DMA、CMA等内存区域，和显示模组没有硬件关系。
1.2 Plane图层
显示的基本单元，每个图层可能关联一个FB的数据。图层是显示模组硬件，每个图层叠加顺序、支持的透明度等一般是硬件决定的，如果超过图层数量限制就需要软件来额外处理。
注：
很多示例图上是把FB和Planes分开的输入到CRTC的，但我理解，所有要显示的FB都必须要依赖到一个图层才能显示，除非CRTC本身有一个背景层，这个背景层不能叫plane，其它在此基础上做透明叠加等操作的额外图层才能叫Plane？？？而现在通用的显示控制器一般是可以自由设定图层顺序和透明度的，每个plane可能是等效的，可以分别配置z-order来随意叠加，所以我是把所有FB直接指向了planes。如有错误请指正。
1.3 CRTC 扫描(CRT)控制器
把一个或者多个图层的数据作处理，形成视觉上的一张图像。比如有两个图层，一个是播放文件的视频图层，另一个是UI操作图层，将其叠加为一个新的图，送到下一级（Encoder）作显示。使用CRT猜测是沿用旧时的称呼。
1.4 Encoder 编码器
将CRTC生成的最终画面转化为不同的显示信号。
1.5 Connector连接器
将信号传送到显示器。
2. API简述
drm用户态接口是依赖于libdrm，因此需要先编译安装该库文件。使用libdrm来显示的主要api如下。
2.1 获取显示资源drmModeGetResources
drmModeRes *res;
int drm_fd;
drm_fd = open("/dev/dri/card0", O_RDWR | O_CLOEXEC);
res = drmModeGetResources(fd);
drmModeRes 包含了上述各个模组的统计信息和指针：
typedef struct _drmModeRes {
int count_fbs;
uint32_t *fbs;
int count_crtcs;
uint32_t *crtcs;
int count_connectors;
uint32_t *connectors;
int count_encoders;
uint32_t *encoders;
uint32_t min_width, max_width;
uint32_t min_height, max_height;
} drmModeRes, *drmModeResPtr;
因此我们通过该接口，可以获取到当前系统的显示资源。
2.2 获取连接器drmModeGetConnector
drmModeConnector *connector;
connector = drmModeGetConnector(drm_fd, res->connectors[0]);
当然一个系统可能具有多个连接器(比如笔记本电脑一般同时支持LCD、HDMI两个屏幕)，我们一般是循环遍历drmModeRes的所有connector，找到我们想要显示的设备。
接下来看看连接器有哪些东东：
typedef struct _drmModeConnector {
uint32_t connector_id;
uint32_t encoder_id; /**< Encoder currently connected to */
uint32_t connector_type;
uint32_t connector_type_id;
drmModeConnection connection;
uint32_t mmWidth, mmHeight; /**< HxW in millimeters */
drmModeSubPixel subpixel;
int count_modes;
drmModeModeInfoPtr modes;
int count_props;
uint32_t *props; /**< List of property ids */
uint64_t *prop_values; /**< List of property values */
int count_encoders;
uint32_t *encoders; /**< List of encoder ids */
} drmModeConnector, *drmModeConnectorPtr;
drmModeConnection 是连接状态，比如HDMI设备的插拔检测。
另外连接器有两个重要的信息，一个是对应的编码器Encoder，另一个是显示模式drmModeMode。
count_encoders和 *encoder是其对应的编码器数目和指针。
drmModeModeInfoPtr 是显示模式，包含分辨率(hdisplay,vdisplay)，同步，和帧率(vrefresh)等信息：
typedef struct _drmModeModeInfo {
uint32_t clock;
uint16_t hdisplay, hsync_start, hsync_end, htotal, hskew;
uint16_t vdisplay, vsync_start, vsync_end, vtotal, vscan;
uint32_t vrefresh;
uint32_t flags;
uint32_t type;
char name[DRM_DISPLAY_MODE_LEN];
} drmModeModeInfo, *drmModeModeInfoPtr;
我们需要根据分辨率这些信息来获取支持的图像buf大小，以创建FB。
2.3 drmModeGetEncoder从connector获取对应的Encoder
drmModeEncoder *encoder;
encoder = drmModeGetEncoder(drm_fd, conn->encoders[i]);
不同的connector对应的Encoder可能存在差异(HDMI的编码和LCD肯定不一样)，因此我们需要从connector中
drmModeEncoder 信息如下，
typedef struct _drmModeEncoder {
uint32_t encoder_id;
uint32_t encoder_type;
uint32_t crtc_id;
uint32_t possible_crtcs;
uint32_t possible_clones;
} drmModeEncoder, *drmModeEncoderPtr;
2.4 获取CRTC
上述，取得drmModeEncoder 时，drmModeEncoder包含了possible_crtcs，这是当前Encoder可用的CRTC掩码值，所以需要根据这个值拿到drmModeRes中crtcs数组的index，以取得对应的CRTC。
for (j = 0; j < res->count_crtcs; j++) {
if (encoder->possible_crtcs & (1 << j)) {
crtc_id = res->crtcs[j];
if (crtc_id > 0) {
my_drm->crtc_id = crtc_id;
drmModeFreeEncoder(encoder);
return 0;
}
}
crtc_id = -1;
}
2.5 创建FB
现在，我们拿到了Connector、Encoder、CRTC，就可以创建FB了。为啥没有遇到Plane呢？因为每个CRTC会有默认的plane，简单的单图层显示不需要设置plane接口。
为了方便，我们定义一个结构体：
struct my_drm_buffer {
void *fb_base;
uint32_t width;
uint32_t height;
uint32_t stride;
uint32_t size;
uint32_t handle;
uint32_t buf_id;
unsigned long paddr;
};
创建FB，我们需要用到上述的各个节点，以及drmModeModeInfo对应的关键信息。
不过在此之前，我们先要用DRM_IOCTL_MODE_CREATE_DUMB创建一个dumb buffer，笨蛋buffer。
2.5.1 创建dumb buffer
int drm_create_fb(int fd, int index, struct my_drm_buffer *buf)
{
struct drm_mode_create_dumb creq;
int ret;
memset(&creq, 0, sizeof(creq));
creq.width = buf->width;
creq.height = buf->height;
creq.bpp = 32;
ret = drmIoctl(fd, DRM_IOCTL_MODE_CREATE_DUMB, &creq);
if (ret < 0) {
ALOGE("cannot create dumb buffer[%d]", index);
return ret;
}
dumb buffer如下，后三个参数值是ioctl之后返回的。其中handle是后续操作dumb buffer需要的句柄。
struct drm_mode_create_dumb {
__u32 height;
__u32 width;
__u32 bpp;
__u32 flags;
/* handle, pitch, size will be returned */
__u32 handle;
__u32 pitch;
__u64 size;
};
接下来添加FB。
2.5.2 添加FB
buf->stride = creq.pitch;
buf->size = creq.size;
buf->handle = creq.handle;
ret = drmModeAddFB(fd, buf->width, buf->height, creq.bpp, creq.bpp,
buf->stride, buf->handle, &buf->buf_id);
我们将handle等参数传入，会得到一个buf_id。这个buf_id就是后续我们操作FB的句柄。
2.5.3 映射buffer
映射buffer包含两个步骤，映射dumb buf，映射FB。完成之后我们就可以通过buf->fb_base来访问这个buf了。接下来我们把FB默认的画面清为白色0xFF。
struct drm_mode_map_dumb mreq;
memset(&mreq, 0, sizeof(mreq));
mreq.handle = buf->handle;
ret = drmIoctl(fd, DRM_IOCTL_MODE_MAP_DUMB, &mreq);
if (ret) {
ALOGE("Map buffer[%d] dump ioctl fail", index);
}
buf->fb_base = mmap(0, buf->size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
fd, mreq.offset);
if (buf->fb_base == MAP_FAILED) {
ALOGE("Cannot mmap dumb buffer[%d]", index);
}
memset(buf->fb_base, 255, buf->size);
2.5.4 设置模式drmModeSetCrtc
drmModeSetCrtc将我们上述获取的信息设置到底层，
drmModeSetCrtc(fd, my_drm->crtc_id, buf->buf_id,
0, 0, pipe->con_ids, pipe->num_cons,
pipe->mode);
该接口的主要功能是设置drm_mode_crtc的参数，函数内部填充该结构体，并通过ioctl传递到驱动。
struct drm_mode_crtc {
__u64 set_connectors_ptr;
__u32 count_connectors;
__u32 crtc_id; /**< Id */
__u32 fb_id; /**< Id of framebuffer */
__u32 x; /**< x Position on the framebuffer */
__u32 y; /**< y Position on the framebuffer */
__u32 gamma_size;
__u32 mode_valid;
struct drm_mode_modeinfo mode;
};
其中第4第5个参数是显示的坐标偏移，其他参数暂未用到，后面再说。
最后，我们可以直接操作FB的buf，将数据送显了。
问题
我们申请了一个buffer，并将其送显。当我们在刷新的时候，显示端就会同步显示刷新的过程。
因此，通常我们需要申请两个buffer，一个是送显的buffer，另一个是我们填充数据的buffer。同一个buffer操作互斥，填充buffer0的时候，送显的是buffer1，等待buffer0填充结束后再送显buffer0，然后填充buffer1。如此反复交替使用。
本文主要对libdrm的接口和数据作梳理，详细请查阅libdrm-2.4.110 estsmodetestmodetest.c代码。
参考：
modeset.c简化描述
最简单的DRM应用程序