리눅스 프레임버퍼(Linux Frame Buffer)

Frame buffer는 임베디드 리눅스에서 그래픽을 표현하는 역할을 한다. 커널에서 확보되는 비디오 메모리내의 Framebuffer로 전달될 메모리 공간이다. 일반 PC에서는 Graphic Card라는 장치가 그래픽을 표현해주는 것과는 조금 다르다고 할 수 있다.

일반  PC -> Graphic Card

ARM등의 임베디드 장비 -> LCD Controller

Frame buffer 디바이스 드라이버는 하드웨어를 user level application에서 제어할 수 있도록 만들어진 디바이스드라이버이다. 화면 출력장치의 종류가 많고 환경도 다양하기 때문에 디바이스 드라이버로써 이식성을높이고 표준화된 인터페이스를 제공하기 위해 필요하다. Frame Buffer의 이용시 임베디드 장비에서 여러 장비에 대한 이식성이 향상되는 장점이 있다고 할 수 있다.

다음 소스는 프레임 버퍼 드라이버를 직접 오픈 하여 프레임 버퍼에 대한 핸들을 얻어내고, 프레임 버퍼에 대한 포인터를 얻어 내어 검정색으로 화면을 초기화하는 예제이다.

clearfb.c

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <linux/fb.h>
#include <sys/mman.h>
#include <stdlib.h>

struct fb_var_screeninfo vinfo;

int
main(int argc, char *argv[])
{
    int fbfd, fbsize, i;
    unsigned char *fbbuf;

    /* 프레임버퍼 드라이버 열기 */
    if ((fbfd = open("/dev/fb0", O_RDWR)) < 0) {
        exit(1);
    }

    /* 디스플레이 정보 얻기 */
    if (ioctl(fbfd, FBIOGET_VSCREENINFO, &vinfo)) {
        printf("Bad vscreeninfo ioctl\n");
        exit(2);
    }

    /* 프레임버퍼크기 =
       (X-resolution * Y-resolution * bytes per pixel) */
    fbsize = vinfo.xres*vinfo.yres*(vinfo.bits_per_pixel/8);

    /* 매모리맵핑 */
    if ((fbbuf = mmap(0, fbsize, PROT_READ|PROT_WRITE,
                      MAP_SHARED, fbfd, 0)) == (void *) -1){
        exit(3);
    }

    /* 화면 초기화 */
    for (i=0; i<fbsize; i++) {
        *(fbbuf+i) = 0x0;
    }
    munmap(fbbuf, fbsize);

    close(fbfd);
}

"/dev/fb*" 형태로 프레임 버퍼 드라이버를 오픈 하여 mmap() 함수를 사용하여 프레임 버퍼에 대한 직접적인 제어를 통해 LCD를 제어할 수 있도록 하고 있다.

프레임 버퍼 드라이버는 리눅스 시스템에서 사용자 레벨의 응용 프로그램에서 제어할 수 있도록 만들어진 디바이스 드라이버이다. 또한 위의 예제에서 볼 수 있듯이 open, mmap과 같은 표준 인터페이스 함수를 통해 이용할 수 있는 구조로 구성되었다.

▲프레임 버퍼 드라이버의 동작 모습을 사용자의 응용 프로그램 관점에서 보여준다.