Linux学习-UI技术
UI技术：User interface
framebuffer：帧缓冲，帧缓存技术，Linux内核专门为图形化显示提供的一套应用程序接口
mmap
void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
功能
建立内存映射，将文件/设备内容映射到进程虚拟地址空间，实现高效数据读写。
参数
-addr ：期望映射到的用户空间首地址，填 NULL 让操作系统自动分配合适地址
-length ：要映射的空间大小（字节为单位，需合理规划，避免越界）
-prot ：内存保护权限（可组合，如 `PROT_READ ，PROT_WRITE）
-flags ：映射类型，常用 MAP_SHARED （修改映射区会回写文件/设备，共享变更）
-fd ：待映射的文件/设备的文件描述符（需提前 open 打开）
-offset ：映射起始偏移（通常填 0 ，从文件/设备起始位置开始；需是页大小整数倍）
返回值
- 成功：返回实际映射到的用户空间首地址（ void* 类型，可强转为需求指针）
- 失败：返回 MAP_FAILED （本质是 (void *)-1 ，需用 perror 等排查错误）
munmap
int munmap(void *addr, size_t length);
解除映射
功能
- 释放 mmap 建立的内存映射关系，回收映射的虚拟地址空间，避免内存泄漏。
- 调用后，原映射区域的指针（ addr 起始的 length 空间）不可再访问，否则会触发段错误。
参数
addr mmap ：返回的映射首地址（必须精准匹配，否则可能导致未定义行为）
length ：映射的空间大小（需与 mmap 时传入的 length 一致，确保完整解除）
返回值
- 成功：返回 0
- 失败：返回 -1 ，可通过 errno 查具体错误（如非法地址、权限问题等）
头文件
#ifndef __FRAMEBUFF_H__
#define __FRAMEBUFF_H__#define RGB_FMT_888 32
#define RGB_FMT_565 16#pragma pack(1)// bmp文件相关信息
typedef struct tagBITMAPFILEHEADER
{short bfType; // 文件类型标志int bfSize; // 文件大小，单位为字节short bfReserved1; // 保留字节short bfReserved2; // 保留字节int bfOffBits; // 数据偏移量，即实际图像数据开始的位置
} Bmp_file_head_t;
// bmp图像信息
typedef struct tagBITMAPINFOHEADER
{int biSize; // BITMAPINFOHEADER的大小，单位为字节int biWidth; // 位图的宽度，单位为像素int biHeight; // 位图的高度，单位为像素short biPlanes; // 目标设备的位平面数，必须为1short biBitCount; // 每像素位数（颜色深度）int biCompression; // 图像压缩类型int biSizeImage; // 图像大小，单位为字节int biXPelsPerMeter; // 水平分辨率，单位为像素/米int biYPelsPerMeter; // 垂直分辨率，单位为像素/米int biClrUsed; // 实际使用颜色数int biClrImportant; // 重要颜色数
} Bmp_info_t;
#pragma pack()extern int init_fb(char *devname);
extern int uninit_fb();
extern void draw_point(int x, int y, unsigned int col);
extern int DrawXLine(int x, int y, int len, unsigned int col);
extern int DrawYLine(int x, int y, int len, unsigned int col);
extern int DrawRect(int x, int y, int high, int wide, unsigned int col);
extern int DrawCircle(int x, int y, int r, unsigned int col);
extern void draw_bmp(int x, int y, char *bmpname);
extern void draw_word(int x, int y, unsigned char *pword, int w, int h,unsigned int col);
#endif配置framebuffer
#include "framebuff.h"
#include <fcntl.h>
#include <linux/fb.h>
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
void *pmem = NULL;
int fb;
struct fb_var_screeninfo vinfo;int init_fb(char *devname)
{// 1. 打开显示设备(/dev/fb0)fb = open(devname, O_RDWR);if (-1 == fb){perror("open fb error");return -1;}// 2. 获取显示设备相关参数（分辨率，像素格式）int ret = ioctl(fb, FBIOGET_VSCREENINFO, &vinfo);if (ret < 0){perror("ioctl error");return -1;}printf("xres = %d, yres = %d\n", vinfo.xres, vinfo.yres);printf("xres_virtual = %d, yres_virtual = %d\n", vinfo.xres_virtual,vinfo.yres_virtual);printf("bits_per_pixel = %d\n", vinfo.bits_per_pixel);// 3. 建立显存空间和用户空间的内存映射size_t len =vinfo.xres_virtual * vinfo.yres_virtual * vinfo.bits_per_pixel / 8;pmem = mmap(NULL, len, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fb, 0);if (pmem == MAP_FAILED){perror("mmap error");return -1;}return 0;
}int uninit_fb()
{// 5. 解除映射关系// 6. 关闭显示设备size_t len =vinfo.xres_virtual * vinfo.yres_virtual * vinfo.bits_per_pixel / 8;munmap(pmem, len);close(fb);
}绘制点
void draw_point(int x, int y, unsigned int col)
{if (x >= vinfo.xres || y >= vinfo.yres){return;}if (vinfo.bits_per_pixel == RGB_FMT_888){unsigned int *p = pmem;*(p + vinfo.xres_virtual * y + x) = col;}else if (vinfo.bits_per_pixel == RGB_FMT_565){unsigned short *p = pmem;*(p + vinfo.xres_virtual * y + x) = col;}
}
绘制横线
int DrawXLine(int x, int y, int len, unsigned int col)
{int i = 0;for (i = 0; i < len; i++){draw_point(x + i, y, col);}return 0;
}
绘制竖线
int DrawYLine(int x, int y, int len, unsigned int col)
{int i = 0;for (i = 0; i < len; i++){draw_point(x, y + i, col);}return 0;
}
绘制矩形框
int DrawRect(int x, int y, int high, int wide, unsigned int col)
{DrawXLine(x, y, wide, col);DrawYLine(x, y, high, col);DrawYLine(x + wide, y, high, col);DrawXLine(x, y + high, wide, col);return 0;
}
绘制圆
int DrawCircle(int x, int y, int r, unsigned int col)
{int i, a, b;for (i = 0; i < 360; ++i){a = x + r * cos(i / 180.0 * M_PI);b = y + r * sin(i / 180.0 * M_PI);draw_point(a, b, col);}
}绘制图片bmp格式
int get_bmp_head_info(const char *bmpname, Bmp_file_head_t *pheadinfo,Bmp_info_t *pbmpinfo)
{FILE *fp = fopen(bmpname, "r");if (NULL == fp){perror("fopen error");return -1;}fread(pheadinfo, sizeof(Bmp_file_head_t), 1, fp);fread(pbmpinfo, sizeof(Bmp_info_t), 1, fp);fclose(fp);return 0;
}void draw_bmp(int x, int y, char *bmpname)
{Bmp_file_head_t headinfo;Bmp_info_t bmpinfo;get_bmp_head_info("./1.txt.bmp", &headinfo, &bmpinfo);int fd = open(bmpname, O_RDONLY);if (-1 == fd){perror("open bmp error");return;}lseek(fd, 54, SEEK_SET);unsigned char *buff =malloc(bmpinfo.biHeight * bmpinfo.biWidth * bmpinfo.biBitCount / 8);read(fd, buff, bmpinfo.biHeight * bmpinfo.biWidth * bmpinfo.biBitCount / 8);close(fd);unsigned char *p = buff;unsigned char r, g, b;for (int j = bmpinfo.biHeight - 1; j >= 0; j--){for (int i = 0; i < bmpinfo.biWidth; i++){b = *p;++p;g = *p;++p;r = *p;++p;if (vinfo.bits_per_pixel == RGB_FMT_888){unsigned int col = (r << 16) | (g << 8) | (b << 0);draw_point(i + x, j + y, col);}else if (vinfo.bits_per_pixel == RGB_FMT_565){unsigned short col =((r >> 3) << 11) | ((g >> 2) << 5) | (b >> 3);draw_point(i + x, j + y, col);}}}free(buff);
}
绘制文字（需要取模软件）
void draw_word(int x, int y, unsigned char *pword, int w, int h,unsigned int col)
{for (int j = 0; j < h; j++){for (int i = 0; i < w; i++){unsigned char tmp = pword[i + j * w];for (int k = 0; k < 8; k++){if (tmp & 0x80){draw_point(x + i * 8 + k, y + j, col);}else{}tmp = tmp << 1;}}}
}主函数调用
#include <stdio.h>
#include "framebuff.h"/*
1. 打开显示设备(/dev/fb0)
2. 获取显示设备相关参数（分辨率，像素格式）
3. 建立显存空间和用户空间的内存映射
4. 向映射的用户空间写入RGB颜色值
5. 解除映射关系
6. 关闭显示设备
*/
unsigned char p[4 * 33] = {/*-- 文字: 辉 --*//*-- 仿宋24; 此字体下对应的点阵为：宽x高=32x33 --*//*-- 文字: 辉 --*//*-- 仿宋24; 此字体下对应的点阵为：宽x高=32x33 --*/0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0xC0,0x00, 0x00, 0x00, 0xE0, 0x00, 0x18, 0x00, 0xE1, 0x80, 0x3C,0x00, 0xCD, 0xFF, 0xFC, 0x00, 0xCD, 0xFF, 0xF8, 0x1C, 0xCF,0x98, 0x70, 0x0E, 0xDF, 0x9C, 0x60, 0x0E, 0xDB, 0x9C, 0x00,0x07, 0xF8, 0x19, 0xE0, 0x06, 0xF1, 0xFF, 0xF0, 0x00, 0xC1,0xFC, 0x00, 0x00, 0xFF, 0x7C, 0x00, 0x3F, 0xFF, 0x7E, 0x00,0x3F, 0xF0, 0xEE, 0x00, 0x03, 0xF0, 0xEF, 0xE0, 0x03, 0xF1,0xFF, 0xF0, 0x03, 0xF1, 0xFE, 0x00, 0x03, 0x70, 0x8E, 0x00,0x07, 0x70, 0x0E, 0x00, 0x07, 0x76, 0x1F, 0xFC, 0x07, 0x7F,0xFF, 0xFC, 0x06, 0x79, 0xCE, 0x00, 0x0E, 0x78, 0x0E, 0x00,0x0C, 0x70, 0x0E, 0x00, 0x1C, 0x20, 0x0E, 0x00, 0x18, 0x00,0x0E, 0x00, 0x30, 0x00, 0x0E, 0x00, 0x20, 0x00, 0x0E, 0x00,0x00, 0x00, 0x0E, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,0x00, 0x00};
int main(void)
{int ret = init_fb("/dev/fb0");if (ret < 0){return -1;}// 4. 向映射的用户空间写入RGB颜色值draw_point(400, 300, 0x00FF0000);// DrawXLine(200, 200, 400, 0x00ff0000);// DrawYLine(200, 200, 400, 0x00ff0000);// DrawRect(0, 0, 400, 400, 0x00FF0000);// DrawCircle(200, 200, 200, 0x00FF0000);draw_bmp(0, 0, "./1.txt.bmp");draw_word(400, 300, p, 4, 33, 0x00FFff00);uninit_fb();return 0;
}补充：
perror函数可打印系统给出的错误信息