硬件开发手记

主题

RK3566 显示配置 ​

DRM/KMS , 这两项是什么,起什么作用, rk3566是否支持? ​

RK3566 完全支持 DRM/KMS，并且这是在该平台上构建现代图形系统（如 Wayland + Weston）的基础。

一、DRM 和 KMS 是什么？ ​

1. DRM（Direct Rendering Manager） ​

  • 作用：Linux 内核中的子系统，用于管理 GPU 和显示控制器的直接访问。
  • 最初为 3D 加速（如 Mesa 驱动）设计，后来扩展为统一的显示管理框架。
  • 提供用户空间程序（如 Weston、X Server）与 GPU/显示硬件通信的接口（通过 /dev/dri/card0 等设备节点）。

2. KMS（Kernel Mode Setting） ​

  • 作用：由内核（而非用户空间）负责设置显示模式（分辨率、刷新率、多屏配置等）。
  • 是 DRM 的一部分，解决了传统 fbdev（framebuffer）无法动态切换分辨率、多屏支持差等问题。
  • 启用 KMS 后，系统启动时就能直接进入高分辨率图形模式，无需依赖用户空间工具（如 fbset）。

简单理解：

  • DRM = 内核提供的 GPU/显示硬件控制接口
  • KMS = 内核负责设置屏幕分辨率和显示输出
  • 二者结合 = 现代 Linux 图形栈（Wayland/X11）的基石

二、RK3566 是否支持 DRM/KMS？ ​

是的，完全支持。

  • RK3566 使用 Rockchip 自研的 VOP（Video Output Processor） 显示控制器。
  • Linux 内核从 4.4+ 版本开始就逐步合入了对 Rockchip DRM/KMS 驱动的支持。
  • 在 5.10+ 内核（尤其是 5.10 LTS 及更新版本）中，RK3566 的 DRM/KMS 支持已非常成熟，包括：
    • 多图层合成（Plane）
    • HDMI、MIPI-DSI、eDP 输出
    • 多屏异显/同显
    • 旋转、缩放等基本功能

内核中关键配置项（需启用）： ​

kconfig
CONFIG_DRM=y
CONFIG_DRM_ROCKCHIP=y
CONFIG_DRM_FBDEV_EMULATION=y  # 可选，提供 fb0 兼容
CONFIG_DRM_PANEL_SIMPLE=y     # 支持简单 LCD 面板
CONFIG_DRM_DW_HDMI=y          # RK3566 使用 DesignWare HDMI
CONFIG_DRM_DW_HDMI_I2S_AUDIO=y

💡 Buildroot 中你已配置：

kconfig
BR2_LINUX_KERNEL_CUSTOM_LOCAL=y
BR2_LINUX_KERNEL_CUSTOM_LOCAL_LOCATION="$(TOPDIR)/../kernel"

请确保你的内核源码（../kernel）已启用上述 DRM/KMS 选项。

Weston 合成器是什么,为什么需要一个合成器.在运行中起什么作用? ​

Weston 是 Wayland 协议的参考合成器（reference compositor），由 Wayland 项目官方维护。要理解 Weston 的作用，需要先理解 Wayland 架构 和 “合成器” 的概念。

一、什么是“合成器”（Compositor）？ ​

在传统 X11 架构中，窗口管理器（Window Manager）和显示服务器（X Server）是分开的。
而在 Wayland 架构中，这两者合二为一，这个统一的角色就叫 合成器（Compositor）。

合成器的核心职责： ​

  1. 接收客户端（应用程序）的图形缓冲区（如一个窗口的内容）
  2. 将多个窗口的图形内容“合成”成一帧完整的屏幕图像
  3. 直接将最终画面提交给显示硬件（通过 DRM/KMS、framebuffer 或嵌入式显示控制器）
  4. 处理输入事件（键盘、鼠标、触摸）并分发给对应的应用程序窗口

🖼️ 类比：就像视频编辑软件把多个图层（视频、字幕、特效）合成一个最终视频，合成器把多个应用窗口合成一帧桌面画面。

二、Weston 是什么？ ​

  • Weston 是 Wayland 协议的官方参考实现，既是合成器，也用于：

    • 验证 Wayland 协议的正确性
    • 作为开发和测试平台
    • 在嵌入式或轻量级系统中直接作为桌面环境使用

  • 它支持多种后端（backend）：

    • drm：直接通过内核 DRM/KMS 输出（最常用，无依赖）
    • fbdev：使用传统 framebuffer（性能较差）
    • wayland：嵌套在另一个 Wayland 会话中（用于调试）
    • x11：运行在 X11 上（仅用于开发测试）

三、为什么需要合成器？（对比 X11） ​

功能X11 架构Wayland + 合成器
显示服务器X Server合成器（如 Weston）
窗口管理独立的 WM（如 i3, GNOME Shell）合成器内置
图形合成应用直接绘图到共享帧缓冲区（易冲突）每个应用提交独立缓冲区，由合成器安全合成
安全性应用可窥探其他窗口应用彼此隔离
性能多次拷贝、协议开销大零拷贝（通过 DMA-BUF）、更高效
延迟高（输入→X→WM→应用）低（输入→合成器→应用）

✅ 合成器是 Wayland 架构的核心：没有它，Wayland 客户端无法显示任何内容。

四、Weston 在运行中起什么作用？ ​

假设你运行一个基于 Wayland 的系统（如 Buildroot + Weston）：

  1. 系统启动后，weston 进程启动（通常作为 init 脚本的一部分）
  2. Weston：
    • 打开 /dev/dri/card0，初始化 DRM/KMS，设置屏幕分辨率
    • 创建一个“桌面”背景和面板（如果启用 shell）
    • 监听输入设备（通过 libinput）
    • 启动一个 Wayland socket（如 /run/user/0/wayland-0）
  3. 应用程序启动时（如 glmark2-wayland）：
    • 连接到 Weston 的 Wayland socket
    • 请求创建一个“surface”（窗口）
    • 渲染内容到自己的缓冲区，并提交给 Weston
  4. Weston：
    • 接收所有应用的缓冲区
    • 按 Z 顺序、透明度等合成一帧完整画面
    • 通过 DRM/KMS 直接翻转（page flip）到显示器
  5. 用户点击鼠标 → Weston 接收事件 → 转发给对应应用 → 应用响应

🔄 整个过程高效、安全、低延迟，特别适合嵌入式和移动设备。

五、其他合成器举例 ​

Weston 不是唯一选择，其他常见合成器包括：

  • Mutter（GNOME 桌面使用）
  • KWin（KDE Plasma 使用）
  • Sway（兼容 i3 的 Wayland 合成器）
  • HMI 专用合成器（如 Automotive Grade Linux 的 Luna）

但在嵌入式 Buildroot 系统中，Weston 因其轻量、稳定、无依赖，是最常用的选择。

总结 ​

  • Weston 是 Wayland 的合成器，相当于“显示服务器 + 窗口管理器”。
  • 必须有合成器，Wayland 应用才能显示内容。
  • 在 RK3566 + Buildroot 系统中，Weston 通过 DRM/KMS 直接驱动屏幕，提供轻量级图形桌面。
  • 它负责：合成窗口、处理输入、管理显示输出，是图形系统的中枢。

💡 简单说：没有 Weston（或其他合成器），你的 Wayland 应用就“无处可画”。

如何让开发板启动后不再显示桌面？ ​

如果你希望开发板启动后不显示桌面环境，但保留显示驱动功能，可以通过停用 Weston 服务来实现。

操作步骤 ​

  1. 停用 Weston 服务：

    • 在 make menuconfig 配置中，找到 Weston 选项
    • 将 BR2_PACKAGE_WESTON 选项设置为 n
    • 路径：Target packages > Graphic libraries and applications > Weston > 'n'

  2. 重新编译系统：

    bash
    make

    编译完成后，在 output/images/ 目录下会生成新的 rootfs.ext2 镜像文件。

  3. 烧录镜像到开发板：

    bash
    sudo upgrade_tool di -rootfs rootfs.ext2

    📝 详细烧录步骤请参考：如何烧录分区镜像

  4. 重启开发板验证：

    • 重启开发板
    • 如果开发板启动后没有显示桌面，只会停留在开机 logo 界面，说明配置成功

  5. 验证 Weston 服务状态：

    • 通过串口连接到开发板
    • 进入终端界面，执行以下命令：
      bash
      ps -ef | grep weston
    • 如果没有显示 weston 进程，说明 Weston 服务已成功停用

注意事项 ​

  • 停用 Weston 后，Wayland 应用程序将无法运行
  • 显示驱动仍然正常工作，可以用于 Qt5 等直接使用 framebuffer 的应用程序
  • 如果需要重新启用桌面，只需将 BR2_PACKAGE_WESTON 选项重新设置为 y 并重新编译

如何启用 Qt5 并编译示例程序？ ​

Qt5 是 Qt5 开发包，包含 Qt5 的库文件、头文件以及示例程序。Qt5 程序可以在没有桌面环境的情况下直接显示 Qt 程序界面，非常适合嵌入式开发。

配置步骤 ​

  1. 启用 Qt5 主包：

    • 在 make menuconfig 配置中，找到 Qt5 选项
    • 启用 BR2_PACKAGE_QT5=y 选项
    • 如果无法启用，检查并启用缺少的依赖项

  2. 配置必要的 Qt5 组件：

    kconfig
    # 基础组件
BR2_PACKAGE_QT5 [=y]                    `# Qt5 开发包`
BR2_PACKAGE_QT5BASE_EXAMPLES [=y]       `# Qt5 示例程序`
BR2_PACKAGE_QT5BASE_GUI [=y]            `# Qt5 GUI 库`
BR2_PACKAGE_QT5BASE_WIDGETS [=y]        `# Qt5 界面库`

# 显示后端配置
BR2_PACKAGE_QT5BASE_DEFAULT_QPA [=linuxfb]   `# Qt5 默认的 QPA（Linux Framebuffer）`
BR2_PACKAGE_QT5BASE_LINUXFB_DIRECT_PAINTING [=y]   `# Qt5 Linux FB 直绘`

# 多媒体支持
BR2_PACKAGE_QT5BASE_GIF [=y]              `# Qt5 GIF 库`
BR2_PACKAGE_QT5BASE_JPEG [=y]             `# Qt5 JPEG 库`   
BR2_PACKAGE_QT5BASE_PNG [=y]              `# Qt5 PNG 库`

# 字体和输入支持
BR2_PACKAGE_QT5BASE_FONTCONFIG [=y]       `# Qt5 FontConfig 库` 
BR2_PACKAGE_QT5BASE_TSLIB [=y]            `# Qt5 TSLIB 库，用于触摸屏`

# Wayland 支持（可选）
BR2_PACKAGE_QT5WAYLAND [=y]                 `# Qt5 Wayland 支持`
BR2_PACKAGE_QT5WAYLAND_COMPOSITOR [=y]      `# Qt5 Wayland 合成器支持`

编译和验证 ​

  1. 执行编译：

    bash
    make

    编译完成后，在 output/images/ 目录下会生成 rootfs.ext2 镜像文件。

  2. 烧录镜像：

    bash
    sudo upgrade_tool di -rootfs rootfs.ext2

    📝 详细烧录步骤请参考：如何烧录分区镜像

  3. 验证 Qt5 示例程序：

    • 通过串口连接开发板
    • 进入示例程序目录：
      bash
      cd /usr/lib/qt5/examples/widgets/analogclock
    • 运行示例程序：
      bash
      ./analogclock
    • 预期结果：如果能看到模拟时钟界面，说明 Qt5 配置成功