驱动开发硬核特训 · 专题篇：Vivante GPU 与 DRM 图形显示体系全解析（i.MX8MP 平台实战）

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一、背景导读：GPU 与 DRM 到底谁负责“显示”？

在嵌入式 Linux 图形系统中，“画面怎么显示出来”的问题，表面看似简单，实则涉及多个内核子系统与用户态组件的协同：

• DRM 是谁？它真的“驱动”了 GPU 吗？
• GPU 的 galcore、etnaviv 这些驱动和 DRM 是什么关系？
• Weston 启动失败，g2d_open 失败，和 /dev/dri/cardX 有关系吗？
• GPU 是否必须通过 DRM 输出才能工作？是否和 framebuffer 混用？
• /dev/galcore、/dev/dri/card0、/dev/fb0 到底该看哪个？

本文将结合 i.MX8MP 平台，从设备树到 Weston 启动日志，带你一次理清 GPU 与 DRM 显示体系的完整层级与职责划分。

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二、DRM 与 GPU 的分工逻辑：渲染 vs 显示

先明确核心职责：

子系统/模块	类型	职责说明
GPU 驱动（galcore）	加速器	实现图形的“绘制”功能（2D/3D 加速）
DRM/KMS	显示控制	控制最终“画面”输出到 LVDS/HDMI
Framebuffer	旧式输出	提供系统级通用显示缓冲（不推荐）

🌟 类比理解

• GPU：是“画图”的人，绘制位图图像；
• DRM：是“画框”的人，把图画挂在显示器上；
• Weston：是“调度者”，调用 GPU 画画，把结果交给 DRM 上墙。

🌐 层级关系图

             ┌─────────────┐│  User App   │ ← Chromium, GTK+└────┬────────┘↓┌───────────────┐│ Weston (Compositor)└────┬──────────┘↓┌────────────┴────────────┐│ libEGL.so / libGAL.so   │ ← G2D 渲染库（用户态）└────────────┬────────────┘↓┌───────┴────────┐│  /dev/galcore  │ ← Galcore 驱动（内核态，G2D）└───────────────┘↓ 另一路┌──────────────┐│ /dev/dri/cardX │ ← DRM 节点（绑定显示控制器）└──────────────┘

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三、Vivante GPU 的两个驱动方案：galcore vs etnaviv

1️⃣ galcore 驱动（专有闭源）

• 驱动路径：drivers/mxc/gpu-viv/

• Yocto 包：imx-gpu-viv, imx-gpu-g2d

• 内核接口：/dev/galcore

• 配套库：libGAL.so, libg2d-viv.so, libEGL.so, libGLESv2.so

• 典型配置项：

  CONFIG_MXC_GPU_VIV=y
  

• 特点：必须使用 NXP 提供的用户空间库，适用于图形 UI 显示，但调试不便

2️⃣ etnaviv 驱动（开源）

• 驱动路径：drivers/gpu/drm/etnaviv/
• 内核接口：通过 DRM 框架注册 /dev/dri/cardX
• Yocto 包：默认含于 mesa GPU 栈，libEGL 是 mesa 实现
• 特点：开源易调试，兼容性好，但性能和兼容性不如原厂

对比

维度	galcore (专有)	etnaviv (开源)
用户空间库	imx-gpu-viv	mesa, gallium etnaviv
DRM 支持	❌（通过 framebuffer）	✅
性能	✅	中等
易调试性	一般，需配套库	较好
推荐场景	商用项目	社区、自定义镜像

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四、Weston 如何选用 GPU 渲染？配置实践与失败日志分析

1. weston.ini 关键字段

[core]
use-g2d=true
backend=drm-backend.so

说明：

• use-g2d=true：使用 libg2d 绑定的硬件 G2D 加速库
• backend=drm-backend.so：使用 DRM 输出画面（非 framebuffer）

2. 启动失败日志分析（真实日志）

[12:17:48.292] Loading module '/usr/lib/libweston-11/g2d-renderer.so'
[12:17:48.323] g2d_open fail.
[12:17:48.323] failed to initialize g2d render

原因：

• Weston 调用 libg2d 打开 /dev/galcore 失败
• 原因可能包括：内核未加载 galcore 模块、设备树中 status = “disabled”

3. /dev/galcore 存在 ≠ 驱动成功加载

务必同时验证：

lsmod | grep galcore  # 是否加载
ls /dev/galcore       # 是否存在节点
dmesg | grep galcore  # 是否报错

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五、设备树 + 内核配置：你启用 GPU 驱动了吗？

1. 设备树片段（默认 disabled）

gpu_2d: gpu2d@38008000 {compatible = "fsl,imx8-gpu";status = "disabled";  // ← 需要改为 "okay"
};

必须改为：

status = "okay";

2. 内核 menuconfig 设置

路径：

Device Drivers → MXC support drivers → MXC Vivante GPU support

勾选：

[*] MXC Vivante GPU support (CONFIG_MXC_GPU_VIV)

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六、Yocto 配置参考（imx-gpu-viv）

IMAGE_INSTALL:append = " \imx-gpu-viv \imx-gpu-g2d \kernel-module-galcore \weston \seatd \
"
DISTRO_FEATURES:append = " opengl wayland "

确保 BSP 使用的是 NXP 官方 layer，例如：

meta-freescale
meta-freescale-distro

避免使用混合 layer（例如 etnaviv + imx-gpu-viv 混用）

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七、验证渲染路径是否启用 GPU

1. 查看 weston 日志：

cat /tmp/weston.log | grep renderer

应输出类似：

renderer: using EGL with Vivante G2D

2. 查看设备节点

ls /dev/galcore        # GPU 渲染
ls /dev/dri/card*      # DRM 显示控制

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八、代码级示例：Weston 渲染路径回溯（精简）

简化 weston 源码：

/* g2d-renderer.c */
int g2d_renderer_create(struct weston_compositor *ec) {g2d_fd = open("/dev/galcore", O_RDWR);if (g2d_fd < 0) {weston_log("g2d_open fail.\n");return -1;}...
}

这一段说明：Weston 的 G2D 渲染器直接操作 /dev/galcore，不通过 DRM。

而 DRM 是通过 drm-backend.c 初始化控制显示输出：

drm_fd = open("/dev/dri/card0", O_RDWR | O_CLOEXEC);

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九、总结与实战建议

问题分类	推荐方案
Weston 启动失败	检查 G2D 渲染是否开启失败
GPU 渲染无效	检查 galcore 驱动和设备树
DRM 输出失败	检查 /dev/dri/cardX 是否存在
Pixman 性能低	启用 galcore / use-g2d=true
开发调试	使用 etnaviv + Mesa 更易调试

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十、结构图总览（核心架构）

[ 应用 ] → [ Weston ] ┬→ libg2d → /dev/galcore（渲染）└→ DRM API → /dev/dri/cardX（显示）

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结语：

本篇文章尝试从系统结构、内核子系统职责分离、设备树/驱动配置、Yocto 安装策略、Weston 配置与调试日志分析多个维度，完整剖析了 DRM 与 Vivante GPU 驱动的逻辑关系。

不仅回答了“谁负责显示，谁负责渲染”的常见疑惑，更通过实际代码与配置，帮助你在 i.MX8MP 等平台上成功部署 Weston + GPU 显示系统。

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