3. fbdev 核心数据结构：struct fb_info、struct fb_var_screeninfo、struct fb_fix_screeninfo

帧缓冲设备驱动（fbdev）的核心在于三个相互关联的数据结构，它们共同构成了用户空间与硬件帧缓冲之间的抽象层。理解这三个结构体是掌握 fbdev 框架的基石。

3.1 struct fb_info：帧缓冲设备的主控结构

struct fb_info 是 fbdev 框架中最重要的数据结构，每个注册的帧缓冲设备都对应一个该结构体的实例。它聚合了设备的所有属性、操作函数指针、底层内存管理以及私有数据。

struct fb_info {
    atomic_t count;                 // 引用计数
    int node;                       // 设备节点号 (如 /dev/fb0 的 0)
    int flags;                      // 设备标志位
    struct mutex lock;              // 互斥锁，保护并发访问
    struct fb_var_screeninfo var;   // 可变屏幕信息（用户可修改）
    struct fb_fix_screeninfo fix;   // 固定屏幕信息（硬件决定）
    struct fb_ops *fbops;           // 操作函数集（关键）
    struct device *device;          // 内核设备模型指针
    struct device *dev;             // 父设备
    int class_flag;                 // 类标志
    struct fb_deferred_io *fbdefio; // 延迟 I/O 支持
    struct fb_pixmap pixmap;        // 像素图辅助
    struct fb_pixmap sprite;        // 光标/精灵图
    struct fb_cursor cursor;        // 光标状态
    struct fb_monspecs monspecs;    // 显示器规格
    struct fb_videomode *mode;      // 当前视频模式
    struct fb_videomode *modelist;  // 支持的模式列表
    struct fb_ops *fbops;           // 操作函数集
    char __iomem *screen_base;      // 帧缓冲内存的虚拟基地址
    unsigned long screen_size;      // 帧缓冲内存总大小（字节）
    void *pseudo_palette;           // 伪调色板
    struct fb_info *par;            // 驱动私有数据指针
    // ... 其他辅助字段
};

3.2 struct fb_var_screeninfo：可变屏幕信息

该结构体描述的是用户空间可以动态修改的显示参数，例如分辨率、颜色深度、时序参数等。当用户通过 FBIOPUT_VSCREENINFO ioctl 修改这些值时，驱动需要重新配置硬件。

struct fb_var_screeninfo {
    __u32 xres;             // 可见分辨率：水平像素数
    __u32 yres;             // 可见分辨率：垂直像素数
    __u32 xres_virtual;     // 虚拟分辨率：水平（可大于 xres，用于双缓冲）
    __u32 yres_virtual;     // 虚拟分辨率：垂直
    __u32 xoffset;          // 虚拟到可见的偏移：水平
    __u32 yoffset;          // 虚拟到可见的偏移：垂直
    __u32 bits_per_pixel;   // 每像素位数 (bpp)
    __u32 grayscale;        // 灰度标志
    struct fb_bitfield red;     // 红色通道位域
    struct fb_bitfield green;   // 绿色通道位域
    struct fb_bitfield blue;    // 蓝色通道位域
    struct fb_bitfield transp;  // 透明度通道位域
    __u32 nonstd;           // 非标准像素格式标志
    __u32 activate;         // 激活模式标志
    __u32 height;           // 显示器物理高度 (mm)
    __u32 width;            // 显示器物理宽度 (mm)
    __u32 accel_flags;      // 硬件加速标志
    __u32 pixclock;         // 像素时钟 (皮秒)
    __u32 left_margin;      // 行同步前沿
    __u32 right_margin;     // 行同步后沿
    __u32 upper_margin;     // 帧同步前沿
    __u32 lower_margin;     // 帧同步后沿
    __u32 hsync_len;        // 行同步脉冲长度
    __u32 vsync_len;        // 帧同步脉冲长度
    __u32 sync;             // 同步极性标志
    __u32 vmode;            // 视频模式 (隔行/逐行)
    __u32 rotate;           // 旋转角度
    __u32 reserved[5];      // 保留字段
};

3.3 struct fb_fix_screeninfo：固定屏幕信息

该结构体描述的是硬件决定的、用户空间通常不能修改的固定属性，例如帧缓冲物理地址、内存大小、像素格式类型、行跨度等。用户通过 FBIOGET_FSCREENINFO ioctl 获取这些信息。

struct fb_fix_screeninfo {
    char id[16];            // 设备标识字符串 (如 "radeonfb")
    unsigned long smem_start;   // 帧缓冲物理起始地址
    __u32 smem_len;         // 帧缓冲内存总长度 (字节)
    __u32 type;             // 显示类型 (如 FB_TYPE_PACKED_PIXELS)
    __u32 type_aux;         // 辅助类型
    __u32 visual;           // 视觉类型 (真彩色/伪彩色/直接色)
    __u16 xpanstep;         // 水平 pan 步进 (0 表示不支持)
    __u16 ypanstep;         // 垂直 pan 步进
    __u16 ywrapstep;        // 垂直 wrap 步进
    __u32 line_length;      // 一行像素的字节数 (跨度)
    unsigned long mmio_start;   // MMIO 区域物理起始地址
    __u32 mmio_len;         // MMIO 区域长度
    __u32 accel;            // 加速器类型
    __u16 capabilities;     // 能力标志
    __u16 reserved[2];      // 保留
};

3.4 var 与 fix 的对比与协作

3.5 驱动初始化中的典型填充流程

在驱动 probe 函数中，通常按照以下步骤填充这三个核心结构体：

1. 分配 fb_info：调用 framebuffer_alloc() 分配 struct fb_info 实例，同时分配私有数据 par。
2. 填充 fix 信息：设置 smem_start（物理地址）、smem_len（内存大小）、type、visual、line_length 等固定参数。
3. 填充 var 默认值：设置默认分辨率、bpp、时序参数，确保 fb_check_var 能通过验证。
4. 注册 fbops：将驱动实现的 fb_ops 函数集赋值给 fb_info->fbops。
5. 映射帧缓冲内存：通过 ioremap() 或 dma_alloc_coherent() 映射物理内存到 screen_base。
6. 注册设备：调用 register_framebuffer(fb_info) 将设备注册到内核。

static int myfb_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct fb_info *info;
    struct myfb_par *par;

    // 1. 分配 fb_info 和私有数据
    info = framebuffer_alloc(sizeof(struct myfb_par), &pdev->dev);
    if (!info)
        return -ENOMEM;
    par = info->par;

    // 2. 填充固定信息
    strcpy(info->fix.id, "myfb");
    info->fix.smem_start = par->fb_phys;
    info->fix.smem_len = SZ_4M;
    info->fix.type = FB_TYPE_PACKED_PIXELS;
    info->fix.visual = FB_VISUAL_TRUECOLOR;
    info->fix.line_length = 1024 * (32 / 8);  // 1024x768, 32bpp

    // 3. 填充可变信息默认值
    info->var.xres = 1024;
    info->var.yres = 768;
    info->var.bits_per_pixel = 32;
    info->var.xres_virtual = 1024;
    info->var.yres_virtual = 768;
    // ... 填充时序参数

    // 4. 设置操作函数集
    info->fbops = &myfb_ops;

    // 5. 映射帧缓冲内存
    info->screen_base = ioremap_wc(par->fb_phys, SZ_4M);
    info->screen_size = SZ_4M;

    // 6. 注册设备
    if (register_framebuffer(info) < 0) {
        iounmap(info->screen_base);
        framebuffer_release(info);
        return -EINVAL;
    }

    platform_set_drvdata(pdev, info);
    return 0;
}

3.6 用户空间视角：通过 ioctl 访问

用户空间程序通过打开 /dev/fbX 设备文件，使用 ioctl 系统调用与这三个结构体交互：