1. DRM/KMS 架构概述

DRM (Direct Rendering Manager) 是 Linux 内核中负责图形显示和渲染的子系统。KMS (Kernel Mode Setting) 是 DRM 的核心部分，负责显示模式设置、图层合成和输出管理。理解 DRM/KMS 架构是开发多图层显示驱动的基础。

1.1 DRM 框架分层

DRM 框架从上到下分为三层：

• 用户空间层：应用程序通过 libdrm、Wayland、X11 等库调用 DRM ioctl 接口。
• 内核 DRM 核心层：提供通用框架、GEM 内存管理、KMS 对象管理、fence 同步机制。
• 硬件驱动层：具体 GPU/显示控制器驱动，实现回调函数操作硬件寄存器。

1.2 KMS 核心组件

KMS 定义了四个核心对象，它们共同协作完成显示输出：

1.3 组件关系与数据流

KMS 组件之间的连接关系形成一条完整的显示链路：

1. PLANE 从 framebuffer 读取像素数据，进行缩放和色彩调整。
2. CRTC 从 PLANE 接收合成后的像素流，生成符合显示时序的信号。
3. ENCODER 将 CRTC 输出的并行像素数据编码为串行传输格式。
4. CONNECTOR 将编码后的信号通过物理接口发送到显示器。

1.4 组件注册与初始化流程

在 DRM 驱动中，KMS 组件的注册顺序决定了显示链路的建立方式。典型的初始化流程如下：

// 1. 注册 DRM 设备
drm_dev_alloc(&driver, dev);
drm_dev_register(dev, 0);

// 2. 创建 CRTC
struct drm_crtc *crtc;
drm_crtc_init(dev, crtc, &crtc_funcs);

// 3. 创建 PLANE（主平面 + 叠加平面）
struct drm_plane *primary, *overlay;
drm_universal_plane_init(dev, primary, 0, &plane_funcs,
                         formats, num_formats, NULL,
                         DRM_PLANE_TYPE_PRIMARY, NULL);
drm_universal_plane_init(dev, overlay, 0, &plane_funcs,
                         formats, num_formats, NULL,
                         DRM_PLANE_TYPE_OVERLAY, NULL);

// 4. 创建 ENCODER
struct drm_encoder *encoder;
drm_encoder_init(dev, encoder, &encoder_funcs,
                 DRM_MODE_ENCODER_TMDS, NULL);

// 5. 创建 CONNECTOR
struct drm_connector *connector;
drm_connector_init(dev, connector, &connector_funcs,
                   DRM_MODE_CONNECTOR_HDMIA);

// 6. 建立连接关系
drm_mode_connector_attach_encoder(connector, encoder);
encoder->possible_crtcs = drm_crtc_mask(crtc);

1.5 组件关系总结

下表总结了 KMS 组件之间的关键关系：