【LCD应用编程】绘制点、线、矩形框

之前获取LCD屏幕参数信息时了解到，LCD屏是 FrameBuffer 设备，操作 FrameBuffer 设备 其实就是在读写 /dev/fb0 文件。除此之外，LCD屏上包含多个像素点，绘制点、线、矩形框本质是在修改这些像素点的颜色。

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目录

1、定义 lcd_color 结构体

2、获取LCD设备参数信息

3、mmap 建立显存映射

(1) 为什么要建立显存映射？

(2) 代码实现  

3、定义绘制函数

4、完整代码

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1、定义 lcd_color 结构体

为了后续方便传递颜色，这里定义一个 lcd_color 结构体，结构体声明如下。 

struct lcd_color
{u_int8_t red;u_int8_t green;u_int8_t blue;
};

我们要如何将颜色传递给LCD屏呢？根据我们之前获取到的屏幕信息，LCD屏颜色格式是RGB565。我们改变像素点颜色，实际上就是传递一个值。

这个值低5位表示蓝色，中间6位表示绿色，高5位表示红色，因此，我们拿到R、G、B对应的数值后需要将他们按下面的方式拼接。

#define RGB565(color) (color->blue & 0x05) | \((color->green & 0x06) << 5) | \((color->red & 0x05) << 11)

2、获取LCD设备参数信息

这里就不再赘述，请参考：获取LCD屏幕参数信息

struct fb_fix_screeninfo fb_fix; // 固定参数信息
struct fb_var_screeninfo fb_var; // 可变参数信息int fd = open("/dev/fb0", O_RDWR);
if (fd < 0)
{perror("open fb failed");exit(-1);
}ioctl(fd, FBIOGET_FSCREENINFO, &fb_fix);    // 获取固定参数信息
ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &fb_var);    // 获取可变参数信息

3、mmap 建立显存映射

(1) 为什么要建立显存映射？

建立显存映射的目的是提升IO效率。实际上使用read/write操作显存也是可以的，然而数据量较大的时候，普通IO的方式效率较低。一般显示的图像是动态变化的，图像数据需要不断被更新，这种情况下的数据量较大，建议采用存储映射IO方式。

mmap 函数的详细使用可以参考：mmap函数详解

(2) 代码实现  

值得一提的是，虽然最开始画的LCD示意图是一个矩形，但是在内存中还是线性存储的，显存的起始地址为 screen_base ，类型必须为 u_int16_t*  或者为 unsigned short*，因为指针类型决定了移动一次的步长，所以每次 screen_base + 1 的时候，实际上移动了16bit。（如果是 int，即32bit，screen_base + 1 时将会移动 32 bit）

u_int16_t *screen_base = NULL; // 映射基地址(全局变量)int main(int args, char **argv)
{struct fb_fix_screeninfo fb_fix; // 固定参数信息struct fb_var_screeninfo fb_var; // 可变参数信息// ... ... 获取可变参数信息size_t len = fb_fix.line_length * fb_var.yres;screen_base = (u_int16_t *)mmap(NULL, len, PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);if ((void*)screen_base == MAP_FAILED){perror("mmap failed");exit(-2);}
}

3、定义绘制函数

绘制点

绘制点的关键在于确定像素点的位置，然后赋予颜色。

/********************************************************************* 函数名称： lcd_draw_point* 功能描述： 在LCD屏上绘制一个点* 输入参数： x, y, color* 返 回 值： 无********************************************************************/
void lcd_draw_point(uint x, uint y, struct lcd_color* color)
{screen_base[y*width + x] = RGB565(color);    // 这里的 width 是全局变量，对应LCD屏的每行的像素点个数
}

绘制线

/********************************************************************* 函数名称： lcd_draw_line* 功能描述： 在LCD屏上绘制一根线* 输入参数： 其实就是绘制一个实心的矩形start_x: 起始横坐标     start_y: 起始纵坐标line_width: 线的宽度    line_height: 线的高度color: 线的颜色* 返 回 值： 无********************************************************************/
void lcd_draw_line(uint start_x, uint start_y, uint line_width, uint line_height, struct lcd_color* color)
{for (size_t i = start_y; i < start_y + line_height; i++){for (size_t j = start_x; j < start_x + line_width; j++){lcd_draw_point(j, i, color);}}
}

绘制矩形框

/********************************************************************* 函数名称： lcd_draw_rect* 功能描述： 在LCD屏上绘制一个矩形框* 输入参数： 其实就是绘制一个实心的矩形start_x: 起始横坐标     start_y: 起始纵坐标rect_width: 矩形框的宽度    rect_height: 矩形框的高度line_width：线的粗细程度color: 线的颜色* 返 回 值： 无********************************************************************/
void lcd_draw_rect(uint start_x, uint start_y, uint rect_width, uint rect_height, uint line_width, struct lcd_color* color)
{lcd_draw_line(start_x, start_y, rect_width, line_width, color);         // 上lcd_draw_line(start_x, start_y + rect_height - line_width - 1, rect_width, line_width, color);  // 下lcd_draw_line(start_x, start_y + line_width, line_width, rect_height - line_width, color);         // 左lcd_draw_line(start_x + rect_width - line_width - 1, start_y + line_width, line_width, rect_height - line_width, color);         // 右
}

4、完整代码

由于只分配了 5 bit来表示红色，所以显示出来的红色可能偏暗。

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/fb.h>
#include <sys/mman.h>
#include <stdlib.h>u_int16_t width = 0;
u_int16_t height = 0;u_int16_t *screen_base = NULL; // 映射基地址typedef unsigned int uint;
struct lcd_color
{u_int8_t red;u_int8_t green;u_int8_t blue;
};
#define RGB565(color) (color->blue & 0x05) | \((color->green & 0x06) << 5) | \((color->red & 0x05) << 11)/********************************************************************* 函数名称： lcd_draw_point* 功能描述： 在LCD屏上绘制一个点* 输入参数： x, y, color* 返 回 值： 无********************************************************************/
void lcd_draw_point(uint x, uint y, struct lcd_color* color)
{screen_base[y*width + x] = RGB565(color);
}/********************************************************************* 函数名称： lcd_draw_line* 功能描述： 在LCD屏上绘制一根线* 输入参数： start_x, start_y, line_width, line_height, color* 返 回 值： 无********************************************************************/
void lcd_draw_line(uint start_x, uint start_y, uint line_width, uint line_height, struct lcd_color* color)
{for (size_t i = start_y; i < start_y + line_height; i++){for (size_t j = start_x; j < start_x + line_width; j++){lcd_draw_point(j, i, color);}}
}/********************************************************************* 函数名称： lcd_draw_rect* 功能描述： 在LCD屏上绘制一个矩形框* 输入参数： start_x, start_y, rect_width, rect_height, line_width, color* 返 回 值： 无********************************************************************/
void lcd_draw_rect(uint start_x, uint start_y, uint rect_width, uint rect_height, uint line_width, struct lcd_color* color)
{lcd_draw_line(start_x, start_y, rect_width, line_width, color);         // 上lcd_draw_line(start_x, start_y + rect_height - line_width - 1, rect_width, line_width, color);  // 下lcd_draw_line(start_x, start_y + line_width, line_width, rect_height - line_width, color);         // 左lcd_draw_line(start_x + rect_width - line_width - 1, start_y + line_width, line_width, rect_height - line_width, color);         // 右
}int main(int args, char **argv)
{struct fb_fix_screeninfo fb_fix; // 固定参数信息struct fb_var_screeninfo fb_var; // 可变参数信息int fd = open("/dev/fb0", O_RDWR);if (fd < 0){perror("open fb failed");exit(-1);}ioctl(fd, FBIOGET_FSCREENINFO, &fb_fix);ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &fb_var);width = fb_var.xres;height = fb_var.yres;size_t len = fb_fix.line_length * fb_var.yres;screen_base = (u_int16_t *)mmap(NULL, len, PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);if ((void*)screen_base == MAP_FAILED){perror("mmap failed");exit(-2);}// 将整个屏幕填充成红色for (size_t i = 0; i < height; i++){for (size_t j = 0; j < width; j++){struct lcd_color color = {31, 0, 0};lcd_draw_point(j, i, &color);}}// 绘制一根长为width，宽为 height/2 的线struct lcd_color line_color = {0, 31, 0};lcd_draw_line(0, 0, width, height/2, &line_color);// 绘制一个长为width，宽为height，线粗为10的矩形框struct lcd_color rect_color = {31, 31, 0};lcd_draw_rect(0, 0, width, height, 10, &rect_color);return 0;
}