Android图形显示系统——下层显示4:图层合成下(硬件合成器)
2017-07-21 09:51
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转自:http://blog.csdn.net/jxt1234and2010/article/details/46407383
硬件合成器-HwComposer
使用3D合成,需要大面积的像素混合计算和大量的内存传输(GPU读写GraphicBuffer所需),对GPU和DDR来说是一个巨大的负担。在GPU/DDR重度使用的场景(比如玩游戏),会造成发热、卡顿等。 为了提升性能,减少功耗,可以将合成这个过程交由另一个芯片完成,减轻GPU负担。进一步,直接让这个芯片连LCD,在LCD需要显示某一行时在线合成。
HwComposer便是这一个/多个专用合成芯片的驱动HAL层。
驱动由集成芯片系统的厂商自行设计,但需要遵循一定的标准,这个标准就是Android规定的HwComposer接口。
接口定义
hwcomposer的接口定义位于此文件: hardware/libhardware/include/hardware/hwcomposer.h
其中部分宏定义在:
hardware/libhardware/include/hardware/hwcomposer_defs.h
Layer
在SurfaceFlinger中,Layer对应于window表示一个Buffer循环体系,对HwComposer而言,Layer仅指代当前Buffer,也即SurfaceFlinger中的Layer的当前帧。typedef struct hwc_layer_1 { int32_t compositionType;//合成类型,SurfaceFlinger将合成目标Framebuffer的合成类型设为HWC_FRAMEBUFFER_TARGET,其他hwcomposer在prepare时根据实际情况修改 /* * HWC_FRAMEBUFFER_TARGET:该Layer是3D合成的目标Layer * HWC_FRAMEBUFFER:hwcomposer无法处理此Layer,该Layer需要走3D合成流程,用OpenGL绘制 * HWC_OVERLAY:该Layer为硬件合成器所处理,不需要OpenGLES去渲染 * HWC_SIDEBAND:该Layer为视频的边频带,需要硬件合成器作特殊处理,若不支持,OpenGL方式只能以一个色块替代,这个标志是外界(应用/驱动)调用窗口系统的perform方法配置的 * HWC_CURSOR_OVERLAY:该Layer可通过setCursorPositionAsync 方法改变坐标 */ uint32_t hints;//hwcomposer设置,通知SurfaceFlinger需要修改的配置 /* HWC_HINT_TRIPLE_BUFFER = 0x00000001:表示需要SurfaceFlinger将此Layer改成3Buffer循环 HWC_HINT_CLEAR_FB = 0x00000002:要求SurfaceFlinger清空该Layer位置的FrameBuffer数据(即置0) */ uint32_t flags;//SurfaceFlinger设置,hwcomposer作处理 /* HWC_SKIP_LAYER = 0x00000001:此Layer不参与合成,应当忽略 HWC_IS_CURSOR_LAYER = 0x00000002:此Layer建议设定为一个CURSOR_LAYER,hwcomposer能处理的话将其合成类型改为HWC_CURSOR_OVERLAY */ /*该Layer的颜色/Buffer信息*/ union { hwc_color_t backgroundColor;//背景颜色,适用于纯色Layer,hwc_color_t 为一个 argb 结构体 struct { union { buffer_handle_t handle;//此即之间提到的GraphicBuffer const native_handle_t* sidebandStream;//HWC_SIDEBAND类型Layer的buffer }; uint32_t transform;//该Layer所需要作的变换,具体为: /* HWC_TRANSFORM_FLIP_H = HAL_TRANSFORM_FLIP_H//水平翻转 HWC_TRANSFORM_FLIP_V = HAL_TRANSFORM_FLIP_V//垂直翻转 HWC_TRANSFORM_ROT_90 = HAL_TRANSFORM_ROT_90,//需要旋转90度 HWC_TRANSFORM_ROT_180 = HAL_TRANSFORM_ROT_180,//需要旋转180度 HWC_TRANSFORM_ROT_270 = HAL_TRANSFORM_ROT_270,//需要旋转270度 */ int32_t blending;//当前Layer绘制时,和底色/目标色的混合方式 //HWC_BLENDING_NONE = 0x100:不混合,直接覆盖 //HWC_BLENDING_PREMULT = 0x105:该Layer的颜色已经做过alpha预乘,因此混合方式为 src + (1-src.a)*dst //HWC_BLENDING_COVERAGE = 0x405:该Layer的颜色未做过预乘,按 src.a * src + (1-src.a) * dst 的方式混合 union { // crop rectangle in integer (pre HWC_DEVICE_API_VERSION_1_3) hwc_rect_t sourceCropi; hwc_rect_t sourceCrop; // just for source compatibility // crop rectangle in floats (as of HWC_DEVICE_API_VERSION_1_3) hwc_frect_t sourceCropf; };//该Layer取哪一个区域进行合成 hwc_rect_t displayFrame;//该Layer合成的目标区域 hwc_region_t visibleRegionScreen;//该Layer的可见区域,该区域必然是displayFrame的子集。这个区域由SurfaceFlinger计算而得,用于提示hwcomposer不去合成该Layer的不可见区域,hwcomposer中应当以这个为基准,对应计算该Layer相应的sourcecrop。 int acquireFenceFd;//由Buffer生产者创建,SurfaceFlinger传递进来,hwcomposer在使用该Layer的Buffer之前,需要等这个fence int releaseFenceFd;//由hwcomposer创建,生产者在使用该Buffer之前需要等此fence uint8_t planeAlpha;//整个Layer的alpha值,在取Layer的像素作运算之前,需要先乘 planeAlpha/255。 /* Pad to 32 bits */ uint8_t _pad[3];//用于结构体对齐,占位用 hwc_region_t surfaceDamage;//记录相对上一次合成而言,发生了改变的source区域 }; }; //保留位,用于驱动层自行设计 #ifdef __LP64__ uint8_t reserved[120 - 112]; #else uint8_t reserved[96 - 84]; #endif } hwc_layer_1_t;1
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这里面最难理解和最易出错的是 SourceCrop、DisplayFrame和VisibleRegion,在处理SOC上的显示问题时,这往往是首先考虑的因素:
如图所示,该Layer的显示区域部分被L2完全挡住,source crop 为该Layer参与合成的范围,display frame 为该Layer合成的目标区域,visibleRegion为该Layer被挡住后,剩余的可见区域集。
看完了这个结构体,上一篇
http://blog.csdn.net/jxt1234and2010/article/details/46057267
所提到的adb shell dumpsys SurfaceFlinger 所得到的表格,各参数表示什么意思自然一下就清楚了。
Display
typedef struct hwc_display_contents_1 { /* hwcomposer设置,surfaceflinger去等的fence。对于物理屏(实际上是使用在线合成方式的物理屏),对于虚拟屏/离线合成,此fence在离线合成的目标buffer完成全部写入后解除。 */ int retireFenceFd; union { struct { /* HWC_DEVICE_VERSION_1_0 使用,dpy和sur对应于EGLDisplay 和 EGLSurface */ hwc_display_t dpy; hwc_surface_t sur; };//HWC_DEVICE_VERSION_1_0 struct { /*HWC_DEVICE_VERSION_1_3 之后支持 hwcomposer合成多屏,这里是指虚拟屏的输出buffer和对应的fence*/ buffer_handle_t outbuf; int outbufAcquireFenceFd; }; }; /*合成该显示屏的所有Layer*/ uint32_t flags; size_t numHwLayers; hwc_layer_1_t hwLayers[0]; } hwc_display_contents_1_t;1
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关于物理显示屏(physical display)和虚拟显示屏(virtual display)
物理显示屏表示连接实际的显示仪器如LCD,目的是产生显示效果,可以使用在线合成。 虚拟显示屏表示目的是合成一个Buffer,不需要理会这个Buffer后续如何产生显示效果,这时需要把所有图层合成到指定的Buffer上。这种情况下必须离线合成。典型场景是手机连WFD/hdmi,手机合成好的Buffer通过wifi/hdmi传输到电视上显示。
Device
最后是device的函数指针定义typedef struct hwc_composer_device_1 { struct hw_device_t common; //这种方式相当于C语言的继承实现,理解为 hwc_composer_device_1 继承于 hw_device_t 就可以了。 //hw_device_t 包含一个基本信息 version(版本号),下面会提到 /*对所有显示屏中所有Layer作合成准备(此时也可以开始发送合成的命令码下去,启动硬件合成,但不需要等待完成),hwcomposer需要正确汇报每个Layer的composetype,以告知SurfaceFlinger是否需要额外处理。 version 为 1.0 的驱动,只支持一个显示屏 version 为 1.1 的驱动,只支持物理显示屏 version 为 1.3 及以上的驱动,支持物理和虚拟显示屏*/ int (*prepare)(struct hwc_composer_device_1 *dev, size_t numDisplays, hwc_display_contents_1_t** displays); /*此方法将完成各个图层的合成与显示,等效于EGL标准里面的eglSwapBuffers,不过eglSwapBuffers是对OpenGL标准/GPU有效,此方法是对硬件合成器有效*/ int (*set)(struct hwc_composer_device_1 *dev, size_t numDisplays, hwc_display_contents_1_t** displays); /*这个接口一般只用于开启hwcomposer的vsync,在线合成触发vsync的机制较离线合成的设计会麻烦一些*/ int (*eventControl)(struct hwc_composer_device_1* dev, int disp, int event, int enabled); //控制屏幕状态的方法 union { /* HWC 1.3及之前版本,采用 blank 方式,开关某个显示屏 */ int (*blank)(struct hwc_composer_device_1* dev, int disp, int blank); /* HWC 1.4及之后,提供更精细的 setPowerMode ,支持显示屏以较低功耗(但不关)的状态显示*/ int (*setPowerMode)(struct hwc_composer_device_1* dev, int disp, int mode); }; /*查询Hwcomposer的信息*/ int (*query)(struct hwc_composer_device_1* dev, int what, int* value); /*注册 *invalidate:屏幕刷新时触发 *vsync:hwcomopser中的vsync事件产生时触发 *hotplug:显示屏连接/断开时触发 * 三个回调函数*/ void (*registerProcs)(struct hwc_composer_device_1* dev, hwc_procs_t const* procs); /*打印信息,调试用*/ void (*dump)(struct hwc_composer_device_1* dev, char *buff, int buff_len); /*获取显示屏配置、属性*/ int (*getDisplayConfigs)(struct hwc_composer_device_1* dev, int disp, uint32_t* configs, size_t* numConfigs); int (*getDisplayAttributes)(struct hwc_composer_device_1* dev, int disp, uint32_t config, const uint32_t* attributes, int32_t* values); int (*getActiveConfig)(struct hwc_composer_device_1* dev, int disp); /*配置属性,index表示有效属性的编号*/ int (*setActiveConfig)(struct hwc_composer_device_1* dev, int disp, int index); /*更改游标层的坐标*/ int (*setCursorPositionAsync)(struct hwc_composer_device_1 *dev, int disp, int x_pos, int y_pos); /*自行添加的保留函数*/ void* reserved_proc[1]; } hwc_composer_device_1_t;
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