(原创）radeon drm 内核代码解析_oldtai

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(原创）radeon drm 内核代码解析

(2010-11-17 11:53:30)

标签：

杂谈

分类： linux内核及文件系统

本文主要以radeon为例从三个方面介绍内核drm相关的知识

1。drm初始化流程

2，radeondrmfb的初始化

3。内核drm与应用程序接口

内核的drm主要是为了实现图形的dri硬件加速而服务的，通过提供一系列ioctls的操作，使得应用层的软件可以直接对显卡硬件操作。驱动实际使用drm是经过libdrm封装之后的借口。内核drm主要包括：vblank 事件处理，内存管理，输出管理，framebuffer管理，命令注册，fencing, suspend/resume 支持，dma服务等。

内核drm的核心是围绕struct drm_device 结构展开，每种显卡的drm都会声明一个静态的struct drm_device变量以radeon驱动为例，其声明的变量如下：

267 static struct drm_driver kms_driver = {

268 .driver_features =

269 DRIVER_USE_AGP | DRIVER_USE_MTRR | DRIVER_PCI_DMA | DRIVER_SG |

270 DRIVER_HAVE_IRQ | DRIVER_HAVE_DMA | DRIVER_IRQ_SHARED | DRIVER_GEM,

271 .dev_priv_size = 0,

272 .load = radeon_driver_load_kms,

273 .firstopen = radeon_driver_firstopen_kms,

274 .open = radeon_driver_open_kms,

275 .preclose = radeon_driver_preclose_kms,

276 .postclose = radeon_driver_postclose_kms,

277 .lastclose = radeon_driver_lastclose_kms,

278 .unload = radeon_driver_unload_kms,

279 .suspend = radeon_suspend_kms,

280 .resume = radeon_resume_kms,

281 .get_vblank_counter = radeon_get_vblank_counter_kms,

282 .enable_vblank = radeon_enable_vblank_kms,

283 .disable_vblank = radeon_disable_vblank_kms,

284 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS)

285 .debugfs_init = radeon_debugfs_init,

286 .debugfs_cleanup = radeon_debugfs_cleanup,

287 #endif

288 .irq_preinstall = radeon_driver_irq_preinstall_kms,

289 .irq_postinstall = radeon_driver_irq_postinstall_kms,

290 .irq_uninstall = radeon_driver_irq_uninstall_kms,

291 .irq_handler = radeon_driver_irq_handler_kms,

292 .reclaim_buffers = drm_core_reclaim_buffers,

293 .get_map_ofs = drm_core_get_map_ofs,

294 .get_reg_ofs = drm_core_get_reg_ofs,

295 .ioctls = radeon_ioctls_kms,

296 .gem_init_object = radeon_gem_object_init,

297 .gem_free_object = radeon_gem_object_free,

298 .dma_ioctl = radeon_dma_ioctl_kms,

299 .fops = {

300 .owner = THIS_MODULE,

301 .open = drm_open,

302 .release = drm_release,

303 .unlocked_ioctl = drm_ioctl,

304 .mmap = radeon_mmap,

305 .poll = drm_poll,

306 .fasync = drm_fasync,

307 .read = drm_read,

308 #ifdef CONFIG_COMPAT

309 .compat_ioctl = radeon_kms_compat_ioctl,

310 #endif

311 },

312

313 .pci_driver = {

314 .name = DRIVER_NAME,

315 .id_table = pciidlist,

316 .probe = radeon_pci_probe,

317 .remove = radeon_pci_remove,

318 .suspend = radeon_pci_suspend,

319 .resume = radeon_pci_resume,

320 },

321

322 .name = DRIVER_NAME,

323 .desc = DRIVER_DESC,

324 .date = DRIVER_DATE,

325 .major = KMS_DRIVER_MAJOR,

326 .minor = KMS_DRIVER_MINOR,

327 .patchlevel = KMS_DRIVER_PATCHLEVEL,

328 };

变量函数很多，但是需要关注很少。对这个结构的解释请参考内核Documents/DocBook/drm.tmpl

里面有较详细的解释，这里就不多说了。

1。radeon 初始化。

结构体中声明

272 .load = radeon_driver_load_kms,

radeon的初始化函数便是radeon_driver_load_kms。

radeon_driver_load_kms函数可以分为三个部分

75 r = radeon_device_init(rdev, dev, dev->pdev, flags);

和

82 acpi_status = radeon_acpi_init(rdev);

和

90 r = radeon_modeset_init(rdev);

先看radeon_device_init 函数，radeon_device_init可以分为三部分

第一部分是对workqueue asic dma mmio_base等初始化

第二部分是radeon_init

第三部分是一些测试函数，

初始化和测试不管，主要看下radeon_int,其调用的是asic初始化的函数，

对于rs780的显卡主要是r600_init函数。

在r600_init函数中

radeon_dummy_page_init 主要是分配内存。

radeon_get_bios 主要是获得VBIOS代码，途径很多，调试中采用的主要是在bios将VBIOS内容拷到framebuffer里，在内核初始化的时候获得。

radeon_atombios_init 根据VBIOS内容做的一些初始化工作。

r600_card_posted 判断crtc是否可用

r600_scratch_init ，radeon_surface_init 一些简单初始化

radeon_get_clock_info，radeon_clocks_init 对时钟的初始化

radeon_fence_driver_init，radeon_agp_init 一些初始化

r600_mc_init 对gpu的一些基地址的初始化，aper_base ,vram_base 等

radeon_bo_init 是内存管理器ttm的初始化

radeon_irq_kms_init 申请显卡irq

r600_ring_init，r600_ih_ring_init ：ring buffer 的初始化，主要是ring size的相

关的大小初始化。

r600_pcie_gart_init ：对gart的初始化

r600_startup ：显卡启动，执行了一系列函数如下：

r600_init_microcode： load 一系列firmware的bin文件

r600_mc_program：对memory control的一些初始化

r600_agp_enable ：激活agp

r600_pcie_gart_enable：激活gart

r600_gpu_init: gpu初始化，主要是配置一些寄存器

r600_blit_init : blit的一些初始化

r600_irq_init ：显卡irq的激活

radeon_ring_init ： ring buffer 的初始化

r600_cp_load_microcode r600_cp_resume ：一些寄存器配置，包括ring buffer的

测试

r600_wb_enable ： write back buffer的激活

radeon_ib_pool_init： IB的初始化

r600_ib_test ： IB buffer的测试

r600_audio_init ：声卡的初始化

r600_init 结束

b）

radeon_acpi_init acpi电源管理的初始化　没仔细研究

c）

radeon_modeset_init :另外一些显示相关的初始化

radeon_i2c_init：对显卡i2c线的初始化

radeon_combios_check_hardcoded_edid ：检查显示器的edid信息

radeon_crtc_init： crtc初始化。对于每个connector通路，都有一个相应的crtc 和

encoder帮助其解析framebuffer信息。

radeon_setup_enc_conn：获得显卡的connector，并绑定相应的encoder

radeon_hpd_init : hpd的初始化，没研究

radeon_pm_init ： power manage 初始化，调试中这个函数经常导致内核dump

radeon_fbdev_init ： radeondrmfb 初始化 ,下面将仔细讨论

drm_kms_helper_poll_init　：　窗口显示激活。

2.radeondrmfb的初始化

初始化函数：　radeon_fbdev_init

radeon_fbdev_init函数中：

前半部分主要是对radeon_fbdev　结构体的初始化，包括　

rfbdev->helper.funcs = &radeon_fb_helper_funcs;

以及

drm_fb_helper_init

drm_fb_helper_single_add_all_connectors，

两个函数

最后调用drm_fb_helper_initial_config：

drm_fb_helper_initial_config函数中：

　　drm_helper_disable_unused_functions，显将所有的输出端口关闭

　　drm_fb_helper_parse_command_line　　：　处理内核传进来的参数，比如启动内核可

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　传video=VGA-0:e 表示对VGA-0　通路强

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　启用（不同显卡参数不同）

　　drm_fb_helper_probe_connector_modes：对每个通路（connector)设置模式（分辨率

等）

drm_setup_crtcs ：设置crtc

drm_fb_helper_single_fb_probe：初始化并注册radeondrmfb

在drm_fb_helper_single_fb_probe函数中：

函数中前面一大段都是对connector crtc的设置

之后

new_fb = (*fb_helper->funcs->fb_probe)(fb_helper, &sizes);

这便是对radeondrmfb的初始化

上面提到了rfbdev->helper.funcs = &radeon_fb_helper_funcs;

这里调用的fb_probe便是radeon_fb_helper_funcs变量成员：

radeon_fb_find_or_create_single，

radeon_fb_find_or_create_single中函数radeonfb_create便是对

radeondrmfb的初始化，其初始化过程基本上跟一般的framebuffer初始化

没有什么两样，这里就不再考虑

最后

调用的register_framebuffer(info)，完成了radeondrmfb的注册，此时

framebuffer可用，于是vga显示基本上是从这里可以看见的。

3.drm与应用程序接口

内核将drm看作一种硬件设备，于是对drm的操作就遵循对一般设备操作，如上提到的

kms_driver中包含了对drm操作的接口。

299 .fops = {

300 .owner = THIS_MODULE,

301 .open = drm_open,

302 .release = drm_release,

303 .unlocked_ioctl = drm_ioctl,

304 .mmap = radeon_mmap,

305 .poll = drm_poll,

306 .fasync = drm_fasync,

307 .read = drm_read,

308 #ifdef CONFIG_COMPAT

309 .compat_ioctl = radeon_kms_compat_ioctl,

310 #endif

311 },

其中drm_open打开drm， mmap是虚拟地址到设备io地址映射使用的函数，compat_ioctl

则是是用ioctl控制drm的接口。

应用程序调用drm主要是通过ioctl系统调用，最终调用的是radeon_kms_compat_ioctl.

414 long radeon_kms_compat_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)

415 {

416 unsigned int nr = DRM_IOCTL_NR(cmd);

417 int ret;

418

419 if (nr < DRM_COMMAND_BASE)

420 return drm_compat_ioctl(filp, cmd, arg);

421

422 ret = drm_ioctl(filp, cmd, arg);

423

424 return ret;

425 }

当cmd的值小于DRM_COMMAND_BASE（0x40)，调用drm_compat_ioctl

394 long radeon_compat_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)

395 {

396 unsigned int nr = DRM_IOCTL_NR(cmd);

397 drm_ioctl_compat_t *fn = NULL;

398 int ret;

399

400 if (nr < DRM_COMMAND_BASE)

401 return drm_compat_ioctl(filp, cmd, arg);

402

403 if (nr < DRM_COMMAND_BASE + DRM_ARRAY_SIZE(radeon_compat_ioctls))

404 fn = radeon_compat_ioctls[nr - DRM_COMMAND_BASE];

405

406 if (fn != NULL)

407 ret = (*fn) (filp, cmd, arg);

408 else

409 ret = drm_ioctl(filp, cmd, arg);

410

411 return ret;

412 }

最终调用的一定是 drm_compat_ioctl(filp, cmd, arg) ，因为nr < DRM_COMMAND_BASE是一定的。

1059 long drm_compat_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)

1060 {

1061 unsigned int nr = DRM_IOCTL_NR(cmd);

1062 drm_ioctl_compat_t *fn;

1063 int ret;

1064

1065

1069 if (nr >= ARRAY_SIZE(drm_compat_ioctls))

1070 return drm_ioctl(filp, cmd, arg);

1071

1072 fn = drm_compat_ioctls[nr];

1073

1074 if (fn != NULL)

1075 ret = (*fn) (filp, cmd, arg);

1076 else

1077 ret = drm_ioctl(filp, cmd, arg);

1078

1079 return ret;

1080 }

其调用的大多是drm_compat_ioctls函数

1016 drm_ioctl_compat_t *drm_compat_ioctls[] = {

1017 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_VERSION32)] = compat_drm_version,

1018 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_GET_UNIQUE32)] = compat_drm_getunique,

1019 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_GET_MAP32)] = compat_drm_getmap,

1020 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_GET_CLIENT32)] = compat_drm_getclient,

1021 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_GET_STATS32)] = compat_drm_getstats,

1022 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_SET_UNIQUE32)] = compat_drm_setunique,

1023 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_ADD_MAP32)] = compat_drm_addmap,

1024 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_ADD_BUFS32)] = compat_drm_addbufs,

1025 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_MARK_BUFS32)] = compat_drm_markbufs,

1026 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_INFO_BUFS32)] = compat_drm_infobufs,

1027 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_MAP_BUFS32)] = compat_drm_mapbufs,

1028 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_FREE_BUFS32)] = compat_drm_freebufs,

1029 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_RM_MAP32)] = compat_drm_rmmap,

1030 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_SET_SAREA_CTX32)] = compat_drm_setsareactx,

1031 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_GET_SAREA_CTX32)] = compat_drm_getsareactx,

1032 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_RES_CTX32)] = compat_drm_resctx,

1033 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_DMA32)] = compat_drm_dma,

1034 #if __OS_HAS_AGP

1035 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_AGP_ENABLE32)] = compat_drm_agp_enable,

1036 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_AGP_INFO32)] = compat_drm_agp_info,

1037 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_AGP_ALLOC32)] = compat_drm_agp_alloc,

1038 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_AGP_FREE32)] = compat_drm_agp_free,

1039 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_AGP_BIND32)] = compat_drm_agp_bind,

1040 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_AGP_UNBIND32)] = compat_drm_agp_unbind,

1041 #endif

1042 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_SG_ALLOC32)] = compat_drm_sg_alloc,

1043 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_SG_FREE32)] = compat_drm_sg_free,

1044 #if defined(CONFIG_X86) || defined(CONFIG_IA64)

1045 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_UPDATE_DRAW32)] = compat_drm_update_draw,

1046 #endif

1047 [DRM_IOCTL_NR(DRM_IOCTL_WAIT_VBLANK32)] = compat_drm_wait_vblank,

1048 };

其他的则调用drm_ioctls里面的函数，因为nr < DRM_COMMAND_BASE 在drm_ioctl中调用的是

451 else if ((nr >= DRM_COMMAND_END) || (nr < DRM_COMMAND_BASE)) {

452 ioctl = &drm_ioctls[nr];

453 cmd = ioctl->cmd;

454 usize = asize = _IOC_SIZE(cmd);

455 } else

分支的函数即drm_ioctls结构体的函数，结构体与drm_compat_ioctls类似，这里就不列出来。

在radeon_kms_compat_ioctl中当nr > DRM_COMMAND_BASE时调用的是drm_ioctl,其中调用的分支是：

442 if ((nr >= DRM_COMMAND_BASE) && (nr < DRM_COMMAND_END) &&

443 (nr < DRM_COMMAND_BASE + dev->driver->num_ioctls)) {

444 u32 drv_size;

445 ioctl = &dev->driver->ioctls[nr - DRM_COMMAND_BASE];

446 drv_size = _IOC_SIZE(ioctl->cmd_drv);

447 usize = asize = _IOC_SIZE(cmd);

448 if (drv_size > asize)

449 asize = drv_size;

450 }

因此其调用的是注册的&dev->driver->ioctls[nr - DRM_COMMAND_BASE]，即ioctls结构体，

上面kms_driver 中，ioctls结构体是

295 .ioctls = radeon_ioctls_kms,

因此其调用的是radeon_ioctls_kms结构体定义的一系列操作，因为其与drm_compat_ioctls类似，这里就不将代码列出来。

虽然应用程序可以直接通过系统调用open ioctl等与drm交互，但是实际上在drm使用中为了方便总是在系统中安装了libdrm对drm的

各个操作进行封装，这样更方便使用而不用去记忆那些ioctl的num和与之对应的函数。

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