T527_DRM驱动介绍及图形界面选型连载（1）

最近公司开发T527的项目，其中涉及到图形界面的选型，而恰好最新的T527 SDK已经改用DRM驱动。以前很多简单的处理器选择的都是Framebuffer驱动。那么DRM驱动和FB驱动有什么区别呢？

一、DRM与Framebuffer

Linux 中的 DRM(Direct Rendering Manager) 驱动和 Framebuffer (fbdev) 驱动是两种不同的图形驱动方式，它们之间有一些区别。

Framebuffer驱动：

直接控制显卡的帧缓冲区，提供基本的显卡输出功能；
使用一些内核数据结构和API来管理图形界面，并提供一组接口与用户空间的应用程序进行通信；
相对简单，适合于嵌入式系统或者不需要高性能图形的应用场景。

DRM驱动：

提供一种分离的图形驱动架构，将硬件驱动程序、内核模块和用户空间驱动程序进行分离；
支持多个应用程序同时访问显卡，并提供了更丰富的图形功能，例如硬件加速和3D加速；
提供了一些内核接口，可以让用户空间应用程序与驱动程序进行交互；
支持多显示器和多GPU的配置。

总之，一句话，DRM是Linux目前主流的图形显示框架，相比FB架构，DRM更能适应当前日益更新的显示硬件。尽管FB退出历史舞台，在DRM 中也并未将其遗弃，而是集合到DRM中，供部分嵌入式设备使用。

二、DRM驱动介绍

1、概述

DRM从模块上划分，可以简单分为3部分：libdrm、KMS、GEM。

（1）libdrm（DRM框架在用户空间的Lib）

libdrm是一个用户空间的DRM库，提供了DRM驱动的用户空间接口。用户或应用程序在用户空间调用libdrm提供的库函数，即可访问到显示的资源，并对显示资源进行管理和使用。

（2）KMS（内核显示模式设置）

KMS属于DRM框架下的一个大模块，主要负责两个功能：显示参数及显示控制。这两个基本功能可以说是显示驱动必须具备的能力，在DRM框架下，为了将这两部分适配得符合现代显示设备逻辑，又分出了几部分子模块配合框架（CRTC，ENCODER，CONNECTOR，PLANE，FB，VBLANK，property）。

更新画面：显示buffer的切换，多图层的合成方式，以及每个图层的显示位置。

设置显示参数：包括分辨率、刷新率、电源状态（休眠唤醒）等。

（3）GMS（图形执行管理器）

它提供了一种抽象的显存管理方式（主要负责显示buffer的分配和释放），使用户空间应用程序可以更方便地管理显存，而不需要了解底层硬件的细节。（DUMB、PRIME、fence）

如果需要详细了解DRM相关，请查看https://blog.csdn.net/qq_41709234/article/details/129472180

我们要谈的是应用程序如何写来显示在界面上？这里不得不涉及到LIBDRM,因为它是访问DRM驱动的库，以下我们就简单的介绍下LIBDRM，它又有什么优势和劣势呢？

libdrm是一个用户空间库（library for Direct Rendering Manager），它为 Linux内核的DRM（Direct Rendering Manager）子系统提供支持。它对底层接口进行封装，主要是对各种ioctl接口进行封装，向上层提供通用的API接口。用户或应用程序在用户空间调用libdrm提供的库函数，即可访问到显示的资源，并对显示资源进行管理和使用。

如果用户自己写的程序比较简单，可以直接调用libdrm的API来实现画面显示，但是，一般不建议这么操作，主要有以下一些原因：

1.API接口较底层：

libdrm直接与DRM驱动交互，需要开发者了解GPU和显示设备的硬件架构，以及DRM内核模块的工作方式
错误处理和资源管理复杂，容易出错，例如需要手动处理显存分配、同步操作等

2.依赖具体硬件：

libdrm的很多功能是针对特定硬件实现的（如libdrm_intel或libdrm_amdgpu，不同GPU的实现差异较大，代码移植性较差）

3.开发效率低：

使用libdrm开发需要编写大量样板代码，而且直接与内核交互，调试难度较高
没有高级抽象，开发者需要自己管理复杂的资源，如帧缓冲区、显示模式等

4.更新频繁且兼容性问题：

libdrm的API会随内核和硬件需求变化，直接使用可能导致兼容性问题，需要频繁调整代码

5.缺乏高级功能支持

libdrm只提供低级功能，没有OpenGL、Vulkan或其他高级图形API的支持
如果需要更高级的图形操作，直接使用libdrm反而会增加复杂性

三：推荐的使用方案三：

1.使用高级图形库：

Mesa3D：它是libdrm的一个上层封装，提供了对OpenGL、Vulkan等高级图形API的支持，适合需要硬件加速的图形开发
SDL2/Qt/KDE Frameworks：提供了跨平台的高层图形接口，可以大幅简化开发

2.使用显示服务器协议：

Wayland Protocol：Wayland替代了传统的X11显示协议，开发者可以使用它的库（如We ston或wlroots）进行窗口管理和图形开发，而无需直接作libdrm
X.Org Server：如果目标是在X11环境下开发，使用Xlib或EGL作为libdrm的封装

3.使用GPU专用框架：

Vulkan/DirectX/OpenGL：这些框架提供了跨平台的GPU接口，比直接使用libdrm更高效且更通用

4.借助现有工具：

使用现有的工具和库（如GBM、EGL、GLFW）进行GPU渲染，避免直接处理DRM设备文件或缓冲区

四：总结：

为了能够快速形成产品，我们把从这当中选择两种最优方案，一种是带窗口管理系统的图形界面，例如X11或者wayland。另外一种是不带窗口管理系统的图形界面，例如，QT。接下来我们将分别理顺T527关于带窗口和不带窗口管理的相关图形界面的开发。

在此特别感谢盈鹏飞嵌入式大力支持，他们给我们提供了AHD-X527的主板，后续验证和文档内容都在AHD-X527主板上验证通过，主板技术参数如下：

AHD-X527产品特性：

采用Allwinner公司Cortex-A55八核A527/T527处理器，运行最高速度为2.0GHZ(T527最高1.8GHZ)；
支持Mali-G57 MC1 GPU，支持OpenGL ES 3.2/2.0/1.0, Valkan 1.1,OpenCL 2.0
支持4K/25fps H.264视频编码，支持4K/15fps MJPEG编码；
多格式4K/60fps视频解码 (H.265,H.264,VC-1, MPEG-1/2/4, VP8) ;
支持双屏异显；支持HDMI 2.0B, 分辨率最高4K@60fps；支持LVDS，分辨率最高1920x1080@60fps；支持MIPI DSI，分辨率最高2.5K@60fps(与LVDS复用)；
支持1-4G Bytes LPDDR4X SDRAM；
支持EMMC 8G-64G大容量电子盘，可启动；
支持1路USB 3.0；支持3路USB2.0 HOST和一路OTG(TYPE-C接口)；
支持2路I2C（其中一路支持掉电唤醒）、2路PWM(应用于背光)；
支持双路千兆以太网;
支持3G/4G通信;
支持2路UART(TTL)、支持1路RS485、支持双路CAN BUS(2.0B,仅T527支持);
支持MIPI CSI - 24-lane/42-lane/ 4+2*2-lane；
操作系统的支持，可预装Android13/LINUX 5.15/Ubuntu 22.04；
尺寸为146X119MM

AHD-X527产品功能图: