4. 图形驱动栈与软件框架

在 R-Car 平台上做多屏图形，真正决定“能不能显示、能不能同步、能不能稳定跑”的，不是某一个 API，而是从内核到应用的一整条软件栈。理解这条栈的分层与接口，才能判断问题出在哪一层，也才能正确配置多屏。本节按“自下而上”的顺序梳理：Linux DRM/KMS → Wayland/Weston → OpenGL ES/Vulkan 驱动 → R-Car 专用图形库与 BSP 集成 → 多屏配置接口。

一、最底层：Linux DRM/KMS 是显示的唯一出口

DRM（Direct Rendering Manager）负责 GPU 与显存管理，KMS（Kernel Mode Setting）负责显示控制器、CRTC、编码器、连接器与显示模式的设置。在 R-Car 上，显示相关的内核驱动通常以 DRM 驱动形式呈现，每个显示输出对应一个 CRTC + Encoder + Connector 的组合。应用层不直接操作寄存器，而是通过 /dev/dri/card0 这类设备节点，用 ioctl 或 libdrm 完成模式设置与帧缓冲提交。

关键概念是“平面（Plane）”：一个 CRTC 可以叠加多个 Plane，主平面（Primary）承载全屏内容，叠加平面（Overlay）可放视频或 UI 层。多屏的本质，就是把多个 CRTC 分别绑定到不同 Connector，并让每个 CRTC 拥有自己的 Plane 组合。可以用 modetest 快速查看当前拓扑：

modetest -M rcar-du -c   # 查看 connector 与当前连接状态
modetest -M rcar-du -p   # 查看 plane 与 CRTC 的可用组合
modetest -M rcar-du -s 39@35:1920x1080   # 将 connector 39 绑定到 CRTC 35

如果某个屏幕不亮，第一步应确认 Connector 的 status 是 connected 还是 disconnected，再看 CRTC 是否被占用。这是排障的起点。

二、中间层：Wayland/Weston 负责合成与窗口管理

DRM/KMS 之上是显示服务器。Wayland 是协议，Weston 是参考实现。Weston 通过 DRM 后端直接接管 KMS，把多个输出（Output）映射为多个屏幕，并在每个输出上合成客户端表面（Surface）。Weston 的配置文件 weston.ini 决定了输出布局、分辨率与缩放：

[output]
name=HDMI-A-1
mode=1920x1080
scale=1

[output]
name=LVDS-1
mode=1280x800
scale=1
transform=normal

多屏配置的核心是“输出名 + 模式 + 位置”。Weston 默认把多个输出并排扩展，若需要镜像，则需在合成器中显式设置相同坐标或使用克隆模式。应用通过 wl_output 获取每个输出的几何信息，再决定把窗口放到哪个屏幕。

三、渲染层：OpenGL ES 与 Vulkan 驱动

应用绘制使用 OpenGL ES 或 Vulkan。R-Car 的 GPU 驱动通常由 BSP 提供，包含用户态库（如 libGLESv2.so、libEGL.so）和内核态驱动。EGL 负责把渲染上下文与原生窗口系统（这里是 Wayland 或 GBM）连接起来。典型初始化顺序是：先获取 EGLDisplay，再选择配置，创建 EGLSurface，最后创建 GL 上下文。

Vulkan 在 R-Car 上通常通过 libvulkan.so 与 ICD 描述文件加载。与 GLES 不同，Vulkan 需要应用自己管理交换链（Swapchain），而交换链的呈现目标正是 Wayland Surface 或 GBM Surface。多屏场景下，每个屏幕对应一个交换链，应用需要为每个输出分别创建并提交。

四、R-Car 专用图形库与 BSP 集成

Renesas 在通用栈之上提供了专用图形库与 BSP 集成包，常见包括用于视频/图形协同的库、硬件合成与显示控制接口，以及针对 R-Car 的 EGL/GLES 扩展。BSP 集成主要体现在：内核 DRM 驱动、GPU 用户态驱动、Weston 后端补丁、以及 Yocto 层的配方（recipe）。实际工程中，图形栈版本必须与 BSP 版本匹配，否则容易出现 EGL 初始化失败或页面撕裂。

五、多屏显示配置接口：从内核到应用

多屏配置接口分布在三个层次：内核层用 DRM ioctl 设置 CRTC/Connector；合成器层用 Weston 配置或 Wayland 协议设置输出；应用层用 EGL/Wayland API 查询输出并创建对应 Surface。一个典型的多屏应用流程是：连接 Wayland 显示 → 枚举 wl_output → 为每个输出创建窗口与 EGLSurface → 分别渲染并提交。

下面这张图把整条栈的层次、关键对象与多屏数据流放在一起，便于对照理解：

图中可以看到，多屏并不是“一个屏幕画两次”，而是两个 CRTC 各自绑定 Connector，Weston 为每个 Output 维护独立合成路径，应用为每个输出创建独立 EGLSurface 或 Swapchain。任何一层配置错误，都会表现为某个屏幕黑屏、分辨率不对或画面撕裂。

六、多屏配置的实用检查清单

实际调试时，建议按以下顺序逐层确认，避免在应用层反复改代码却忽略底层：

• 内核层：用 modetest -c 确认每个 Connector 的 status 与支持模式；确认 CRTC 数量足够，且没有被其他进程占用。
• 合成器层：检查 weston.ini 中每个 output 的 name 是否与 modetest 输出一致；确认 mode 与屏幕 EDID 匹配。
• 渲染层：确认 EGL 初始化成功，且 eglQueryString 返回的扩展包含 Wayland 或 GBM 绑定；Vulkan 需确认 ICD 文件路径正确。
• 应用层：枚举 wl_output，为每个输出创建 Surface，并分别提交；注意每个输出的 scale 与 transform 会影响坐标换算。