1. DRM 框架概述

DRM (Direct Rendering Manager) 是 Linux 内核中负责图形显示与渲染的核心框架。它向上提供统一的用户空间接口，向下抽象 GPU、显示控制器、编码器、连接器等硬件资源。理解 DRM 的架构组成是编写 encoder 驱动和适配 LVDS/HDMI 的基础。

1.1 DRM 架构组成

DRM 框架从逻辑上分为三层：

1.2 GEM 与 KMS

DRM 内部包含两个核心子系统：

• GEM (Graphics Execution Manager) — 负责显存管理与 GPU 命令提交。提供 buffer 分配、共享、映射、同步机制。
• KMS (Kernel Mode Setting) — 负责显示模式设置与输出管线控制。包括分辨率、刷新率、色彩空间、连接器状态等。

1.3 DRM 驱动模型

DRM 驱动采用面向对象的设计，每个硬件组件对应一个内核对象，通过 drm_mode_object 基类统一管理。驱动模型的核心结构体如下：

// 核心驱动结构体
struct drm_driver {
    int (*load)(struct drm_device *, unsigned long flags);
    void (*unload)(struct drm_device *);
    const struct file_operations *fops;
    struct drm_mode_config_funcs *mode_config_funcs;
    // ... 更多回调
};

// 模式配置结构体
struct drm_mode_config {
    struct list_head crtc_list;
    struct list_head encoder_list;
    struct list_head connector_list;
    struct list_head plane_list;
    struct list_head fb_list;
    int min_width, max_width;
    int min_height, max_height;
};

驱动加载流程：

1. 注册 DRM 设备 — 调用 drm_dev_alloc() 分配 drm_device。
2. 初始化模式配置 — 调用 drm_mode_config_init()。
3. 创建 CRTC — 调用 drm_crtc_init() 并实现 mode_set 回调。
4. 创建 Encoder — 调用 drm_encoder_init() 并指定 encoder_type。
5. 创建 Connector — 调用 drm_connector_init() 并实现 get_modes 回调。
6. 创建 Plane — 调用 drm_universal_plane_init()。
7. 注册设备 — 调用 drm_dev_register() 暴露给用户空间。

1.4 用户空间接口

用户空间通过 /dev/dri/card0 设备节点与 DRM 驱动通信，主要使用以下 ioctl 命令：