xref: /DragonOS/kernel/src/driver/video/mod.rs (revision 91e9d4ab55ef960f57a1b6287bc523ca4341f67a)
178bf93f0SYJwu2023 use core::{
21496ba7bSLoGin     ffi::{c_uint, c_void},
31496ba7bSLoGin     mem::MaybeUninit,
478bf93f0SYJwu2023     sync::atomic::{AtomicBool, Ordering},
578bf93f0SYJwu2023 };
6bacd691cSlogin 
7bacd691cSlogin use crate::{
81496ba7bSLoGin     arch::MMArch,
9a03c4f9dSLoGin     driver::tty::serial::serial8250::send_to_default_serial8250_port,
101496ba7bSLoGin     include::bindings::bindings::{
111496ba7bSLoGin         multiboot2_get_Framebuffer_info, multiboot2_iter, multiboot_tag_framebuffer_info_t,
121496ba7bSLoGin         FRAME_BUFFER_MAPPING_OFFSET, SPECIAL_MEMOEY_MAPPING_VIRT_ADDR_BASE,
131496ba7bSLoGin     },
141496ba7bSLoGin     kinfo,
151496ba7bSLoGin     libs::{
161496ba7bSLoGin         align::page_align_up,
171496ba7bSLoGin         lib_ui::screen_manager::{ScmBuffer, ScmBufferFlag, ScmBufferInfo},
181496ba7bSLoGin         rwlock::{RwLock, RwLockReadGuard},
191496ba7bSLoGin         spinlock::SpinLock,
201496ba7bSLoGin     },
211496ba7bSLoGin     mm::{
221496ba7bSLoGin         allocator::page_frame::PageFrameCount, kernel_mapper::KernelMapper,
231496ba7bSLoGin         no_init::pseudo_map_phys, page::PageFlags, MemoryManagementArch, PhysAddr, VirtAddr,
241496ba7bSLoGin     },
251496ba7bSLoGin     time::timer::{Timer, TimerFunction},
26bacd691cSlogin };
27*91e9d4abSLoGin use alloc::{boxed::Box, sync::Arc};
28*91e9d4abSLoGin use system_error::SystemError;
29bacd691cSlogin 
3008a2ee40SLoGin pub mod fbdev;
3108a2ee40SLoGin 
321496ba7bSLoGin static mut __MAMAGER: Option<VideoRefreshManager> = None;
331496ba7bSLoGin 
341496ba7bSLoGin pub fn video_refresh_manager() -> &'static VideoRefreshManager {
351496ba7bSLoGin     return unsafe {
361496ba7bSLoGin         &__MAMAGER
371496ba7bSLoGin             .as_ref()
381496ba7bSLoGin             .expect("Video refresh manager has not been initialized yet!")
391496ba7bSLoGin     };
401496ba7bSLoGin }
411496ba7bSLoGin 
421496ba7bSLoGin ///管理显示刷新变量的结构体
431496ba7bSLoGin pub struct VideoRefreshManager {
441496ba7bSLoGin     device_buffer: RwLock<ScmBufferInfo>,
451496ba7bSLoGin     fb_info: multiboot_tag_framebuffer_info_t,
461496ba7bSLoGin     refresh_target: RwLock<Option<Arc<SpinLock<Box<[u32]>>>>>,
4778bf93f0SYJwu2023     running: AtomicBool,
48bacd691cSlogin }
49bacd691cSlogin 
501496ba7bSLoGin const REFRESH_INTERVAL: u64 = 30;
511496ba7bSLoGin 
521496ba7bSLoGin impl VideoRefreshManager {
531496ba7bSLoGin     /**
541496ba7bSLoGin      * @brief 启动定时刷新
551496ba7bSLoGin      * @return 启动成功: true, 失败: false
561496ba7bSLoGin      */
571496ba7bSLoGin     pub fn run_video_refresh(&self) -> bool {
581496ba7bSLoGin         //设置Manager运行标志
591496ba7bSLoGin         let res = self.set_run();
601496ba7bSLoGin 
611496ba7bSLoGin         //设置成功则开始任务,否则直接返回false
621496ba7bSLoGin         if res {
631496ba7bSLoGin             //第一次将expire_jiffies设置小一点,使得这次刷新尽快开始,后续的刷新将按照REFRESH_INTERVAL间隔进行
641496ba7bSLoGin             let timer = Timer::new(VideoRefreshExecutor::new(), 1);
651496ba7bSLoGin             //将新一次定时任务加入队列
661496ba7bSLoGin             timer.activate();
671496ba7bSLoGin         }
681496ba7bSLoGin         return res;
69bacd691cSlogin     }
70bacd691cSlogin 
711496ba7bSLoGin     /// 停止定时刷新
721496ba7bSLoGin     #[allow(dead_code)]
731496ba7bSLoGin     pub fn stop_video_refresh(&self) {
741496ba7bSLoGin         self.running.store(false, Ordering::SeqCst);
75bacd691cSlogin     }
76bacd691cSlogin 
77bacd691cSlogin     fn set_run(&self) -> bool {
781496ba7bSLoGin         let res = self
79bacd691cSlogin             .running
801496ba7bSLoGin             .compare_exchange(false, true, Ordering::SeqCst, Ordering::SeqCst);
811496ba7bSLoGin         if res.is_ok() {
82bacd691cSlogin             return true;
83bacd691cSlogin         } else {
84bacd691cSlogin             return false;
85bacd691cSlogin         }
86bacd691cSlogin     }
87bacd691cSlogin 
881496ba7bSLoGin     /**
891496ba7bSLoGin      * @brief VBE帧缓存区的地址重新映射
901496ba7bSLoGin      * 将帧缓存区映射到地址SPECIAL_MEMOEY_MAPPING_VIRT_ADDR_BASE处
911496ba7bSLoGin      */
921496ba7bSLoGin     fn init_frame_buffer(&self) {
931496ba7bSLoGin         kinfo!("Re-mapping VBE frame buffer...");
941496ba7bSLoGin         let buf_vaddr = VirtAddr::new(
951496ba7bSLoGin             SPECIAL_MEMOEY_MAPPING_VIRT_ADDR_BASE as usize + FRAME_BUFFER_MAPPING_OFFSET as usize,
961496ba7bSLoGin         );
971496ba7bSLoGin 
981496ba7bSLoGin         let mut frame_buffer_info_graud = self.device_buffer.write();
991496ba7bSLoGin         if let ScmBuffer::DeviceBuffer(vaddr) = &mut (frame_buffer_info_graud).buf {
1001496ba7bSLoGin             *vaddr = buf_vaddr;
1011496ba7bSLoGin         }
1021496ba7bSLoGin 
1031496ba7bSLoGin         // 地址映射
1041496ba7bSLoGin         let mut paddr = PhysAddr::new(self.fb_info.framebuffer_addr as usize);
1051496ba7bSLoGin         let count = PageFrameCount::new(
1061496ba7bSLoGin             page_align_up(frame_buffer_info_graud.buf_size()) / MMArch::PAGE_SIZE,
1071496ba7bSLoGin         );
1081496ba7bSLoGin         let page_flags: PageFlags<MMArch> = PageFlags::new().set_execute(true).set_write(true);
1091496ba7bSLoGin 
1101496ba7bSLoGin         let mut kernel_mapper = KernelMapper::lock();
1111496ba7bSLoGin         let mut kernel_mapper = kernel_mapper.as_mut();
1121496ba7bSLoGin         assert!(kernel_mapper.is_some());
1131496ba7bSLoGin         let mut vaddr = buf_vaddr;
1141496ba7bSLoGin         unsafe {
1151496ba7bSLoGin             for _ in 0..count.data() {
1161496ba7bSLoGin                 let flusher = kernel_mapper
1171496ba7bSLoGin                     .as_mut()
1181496ba7bSLoGin                     .unwrap()
1191496ba7bSLoGin                     .map_phys(vaddr, paddr, page_flags)
1201496ba7bSLoGin                     .unwrap();
1211496ba7bSLoGin 
1221496ba7bSLoGin                 flusher.flush();
1231496ba7bSLoGin                 vaddr += MMArch::PAGE_SIZE;
1241496ba7bSLoGin                 paddr += MMArch::PAGE_SIZE;
125bacd691cSlogin             }
126bacd691cSlogin         }
127bacd691cSlogin 
1281496ba7bSLoGin         kinfo!("VBE frame buffer successfully Re-mapped!");
129bacd691cSlogin     }
1301496ba7bSLoGin 
1311496ba7bSLoGin     /**
1321496ba7bSLoGin      * @brief 初始化显示模块,需先低级初始化才能高级初始化
1331496ba7bSLoGin      * @param level 初始化等级
1341496ba7bSLoGin      * false -> 低级初始化:不使用double buffer
1351496ba7bSLoGin      * true ->高级初始化:增加double buffer的支持
1361496ba7bSLoGin      * @return int
1371496ba7bSLoGin      */
1381496ba7bSLoGin     pub fn video_reinitialize(&self, level: bool) -> Result<(), SystemError> {
1391496ba7bSLoGin         if !level {
1401496ba7bSLoGin             self.init_frame_buffer();
1411496ba7bSLoGin         } else {
1421496ba7bSLoGin             // 开启屏幕计时刷新
1431496ba7bSLoGin             assert!(self.run_video_refresh());
1441496ba7bSLoGin         }
1451496ba7bSLoGin         return Ok(());
1461496ba7bSLoGin     }
1471496ba7bSLoGin 
1481496ba7bSLoGin     /**
1491496ba7bSLoGin      * @brief 设置帧缓冲区刷新目标
1501496ba7bSLoGin      *
1511496ba7bSLoGin      * @param buf
1521496ba7bSLoGin      * @return int
1531496ba7bSLoGin      */
1541496ba7bSLoGin     pub fn set_refresh_target(&self, buf_info: &ScmBufferInfo) -> Result<(), SystemError> {
1551496ba7bSLoGin         let mut refresh_target = self.refresh_target.write_irqsave();
1561496ba7bSLoGin         if let ScmBuffer::DoubleBuffer(double_buffer) = &buf_info.buf {
1571496ba7bSLoGin             *refresh_target = Some(double_buffer.clone());
1581496ba7bSLoGin             return Ok(());
1591496ba7bSLoGin         }
1601496ba7bSLoGin         return Err(SystemError::EINVAL);
1611496ba7bSLoGin     }
1621496ba7bSLoGin 
1631496ba7bSLoGin     #[allow(dead_code)]
1641496ba7bSLoGin     pub fn refresh_target(&self) -> RwLockReadGuard<'_, Option<Arc<SpinLock<Box<[u32]>>>>> {
1651496ba7bSLoGin         let x = self.refresh_target.read();
1661496ba7bSLoGin 
1671496ba7bSLoGin         return x;
1681496ba7bSLoGin     }
1691496ba7bSLoGin 
1701496ba7bSLoGin     pub fn device_buffer(&self) -> RwLockReadGuard<'_, ScmBufferInfo> {
1711496ba7bSLoGin         return self.device_buffer.read();
1721496ba7bSLoGin     }
1731496ba7bSLoGin 
1741a72a751SLoGin     /// 在riscv64平台下暂时不支持
1751a72a751SLoGin     #[cfg(target_arch = "riscv64")]
1761a72a751SLoGin     pub unsafe fn video_init() -> Result<(), SystemError> {
1771a72a751SLoGin         return Err(SystemError::ENOSYS);
1781a72a751SLoGin     }
1791a72a751SLoGin 
1801a72a751SLoGin     /// 此函数用于初始化显示驱动,为后续的图形输出做好准备。
1811a72a751SLoGin     #[cfg(not(target_arch = "riscv64"))]
1821496ba7bSLoGin     pub unsafe fn video_init() -> Result<(), SystemError> {
1831496ba7bSLoGin         static INIT: AtomicBool = AtomicBool::new(false);
1841496ba7bSLoGin 
1851496ba7bSLoGin         if INIT
1861496ba7bSLoGin             .compare_exchange(false, true, Ordering::SeqCst, Ordering::SeqCst)
1871496ba7bSLoGin             .is_err()
1881496ba7bSLoGin         {
1891496ba7bSLoGin             panic!("Try to init video twice!");
1901496ba7bSLoGin         }
1911496ba7bSLoGin 
1921496ba7bSLoGin         let mut _reserved: u32 = 0;
1931496ba7bSLoGin 
1941496ba7bSLoGin         let mut fb_info: MaybeUninit<multiboot_tag_framebuffer_info_t> = MaybeUninit::uninit();
1951496ba7bSLoGin         //从multiboot2中读取帧缓冲区信息至fb_info
1961496ba7bSLoGin         multiboot2_iter(
1971496ba7bSLoGin             Some(multiboot2_get_Framebuffer_info),
1981496ba7bSLoGin             fb_info.as_mut_ptr() as usize as *mut c_void,
1991496ba7bSLoGin             &mut _reserved as *mut c_uint,
2001496ba7bSLoGin         );
2011496ba7bSLoGin         fb_info.assume_init();
2021496ba7bSLoGin         let fb_info: multiboot_tag_framebuffer_info_t = core::mem::transmute(fb_info);
2031496ba7bSLoGin 
2041496ba7bSLoGin         let width = fb_info.framebuffer_width;
2051496ba7bSLoGin         let height = fb_info.framebuffer_height;
2061496ba7bSLoGin 
2071496ba7bSLoGin         //初始化帧缓冲区信息结构体
2081496ba7bSLoGin         let (bit_depth, flags) = if fb_info.framebuffer_type == 2 {
2091496ba7bSLoGin             //当type=2时,width与height用字符数表示,故depth=8
2101496ba7bSLoGin 
2111496ba7bSLoGin             (8u32, ScmBufferFlag::SCM_BF_TEXT | ScmBufferFlag::SCM_BF_FB)
2121496ba7bSLoGin         } else {
2131496ba7bSLoGin             //否则为图像模式,depth应参照帧缓冲区信息里面的每个像素的位数
2141496ba7bSLoGin             (
2151496ba7bSLoGin                 fb_info.framebuffer_bpp as u32,
2161496ba7bSLoGin                 ScmBufferFlag::SCM_BF_PIXEL | ScmBufferFlag::SCM_BF_FB,
2171496ba7bSLoGin             )
2181496ba7bSLoGin         };
2191496ba7bSLoGin 
2201496ba7bSLoGin         let buf_vaddr = VirtAddr::new(0xffff800003200000);
2211496ba7bSLoGin         let device_buffer = ScmBufferInfo::new_device_buffer(
2221496ba7bSLoGin             width,
2231496ba7bSLoGin             height,
2241496ba7bSLoGin             width * height * ((bit_depth + 7) / 8),
2251496ba7bSLoGin             bit_depth,
2261496ba7bSLoGin             flags,
2271496ba7bSLoGin             buf_vaddr,
2281496ba7bSLoGin         )
2291496ba7bSLoGin         .unwrap();
2301496ba7bSLoGin 
2311496ba7bSLoGin         let init_text = "Video driver to map.\n\0";
232a03c4f9dSLoGin         send_to_default_serial8250_port(init_text.as_bytes());
2331496ba7bSLoGin 
2341496ba7bSLoGin         //地址映射
2351496ba7bSLoGin         let paddr = PhysAddr::new(fb_info.framebuffer_addr as usize);
2361496ba7bSLoGin         let count = PageFrameCount::new(
2371496ba7bSLoGin             page_align_up(device_buffer.buf_size() as usize) / MMArch::PAGE_SIZE,
2381496ba7bSLoGin         );
2391496ba7bSLoGin         pseudo_map_phys(buf_vaddr, paddr, count);
2401496ba7bSLoGin 
2411496ba7bSLoGin         let result = Self {
2421496ba7bSLoGin             fb_info,
2431496ba7bSLoGin             device_buffer: RwLock::new(device_buffer),
2441496ba7bSLoGin             refresh_target: RwLock::new(None),
2451496ba7bSLoGin             running: AtomicBool::new(false),
2461496ba7bSLoGin         };
2471496ba7bSLoGin 
2481496ba7bSLoGin         __MAMAGER = Some(result);
2491496ba7bSLoGin 
2501496ba7bSLoGin         let init_text = "Video driver initialized.\n\0";
251a03c4f9dSLoGin         send_to_default_serial8250_port(init_text.as_bytes());
2521496ba7bSLoGin         return Ok(());
2531496ba7bSLoGin     }
2541496ba7bSLoGin }
2551496ba7bSLoGin 
2561496ba7bSLoGin //刷新任务执行器
2571496ba7bSLoGin #[derive(Debug)]
2581496ba7bSLoGin struct VideoRefreshExecutor;
2591496ba7bSLoGin 
2601496ba7bSLoGin impl VideoRefreshExecutor {
2611496ba7bSLoGin     fn new() -> Box<VideoRefreshExecutor> {
2621496ba7bSLoGin         return Box::new(VideoRefreshExecutor);
2631496ba7bSLoGin     }
2641496ba7bSLoGin }
2651496ba7bSLoGin 
2661496ba7bSLoGin impl TimerFunction for VideoRefreshExecutor {
2671496ba7bSLoGin     /**
2681496ba7bSLoGin      * @brief 交给定时器执行的任务,此方法不应手动调用
2691496ba7bSLoGin      * @return Ok(())
2701496ba7bSLoGin      */
2711496ba7bSLoGin     fn run(&mut self) -> Result<(), SystemError> {
2721496ba7bSLoGin         // 获得Manager
2731496ba7bSLoGin         let manager = video_refresh_manager();
2741496ba7bSLoGin 
2751496ba7bSLoGin         let start_next_refresh = || {
2761496ba7bSLoGin             //判断是否还需要刷新,若需要则继续分配下一次计时任务,否则不分配
2771496ba7bSLoGin             if manager.running.load(Ordering::SeqCst) {
2781496ba7bSLoGin                 let timer = Timer::new(VideoRefreshExecutor::new(), REFRESH_INTERVAL);
2791496ba7bSLoGin                 //将新一次定时任务加入队列
2801496ba7bSLoGin                 timer.activate();
2811496ba7bSLoGin             }
2821496ba7bSLoGin         };
2831496ba7bSLoGin 
2841496ba7bSLoGin         let mut refresh_target: Option<RwLockReadGuard<'_, Option<Arc<SpinLock<Box<[u32]>>>>>> =
2851496ba7bSLoGin             None;
2861496ba7bSLoGin         const TRY_TIMES: i32 = 2;
2871496ba7bSLoGin         for i in 0..TRY_TIMES {
2881496ba7bSLoGin             let g = manager.refresh_target.try_read();
2891496ba7bSLoGin             if g.is_none() {
2901496ba7bSLoGin                 if i == TRY_TIMES - 1 {
2911496ba7bSLoGin                     start_next_refresh();
2921496ba7bSLoGin                     return Ok(());
2931496ba7bSLoGin                 }
2941496ba7bSLoGin                 continue;
2951496ba7bSLoGin             }
2961496ba7bSLoGin             refresh_target = Some(g.unwrap());
2971496ba7bSLoGin             break;
2981496ba7bSLoGin         }
2991496ba7bSLoGin 
3001496ba7bSLoGin         let refresh_target = refresh_target.unwrap();
3011496ba7bSLoGin 
3021496ba7bSLoGin         if let ScmBuffer::DeviceBuffer(vaddr) = manager.device_buffer().buf {
3031496ba7bSLoGin             let p = vaddr.as_ptr() as *mut u8;
3041496ba7bSLoGin             let mut target_guard = None;
3051496ba7bSLoGin             for _ in 0..2 {
3061496ba7bSLoGin                 if let Ok(guard) = refresh_target.as_ref().unwrap().try_lock_irqsave() {
3071496ba7bSLoGin                     target_guard = Some(guard);
3081496ba7bSLoGin                     break;
3091496ba7bSLoGin                 }
3101496ba7bSLoGin             }
3111496ba7bSLoGin             if target_guard.is_none() {
3121496ba7bSLoGin                 start_next_refresh();
3131496ba7bSLoGin                 return Ok(());
3141496ba7bSLoGin             }
3151496ba7bSLoGin             let mut target_guard = target_guard.unwrap();
3161496ba7bSLoGin             unsafe {
3171496ba7bSLoGin                 p.copy_from_nonoverlapping(
3181496ba7bSLoGin                     target_guard.as_mut_ptr() as *mut u8,
3191496ba7bSLoGin                     manager.device_buffer().buf_size() as usize,
3201496ba7bSLoGin                 )
3211496ba7bSLoGin             }
3221496ba7bSLoGin         }
3231496ba7bSLoGin 
3241496ba7bSLoGin         start_next_refresh();
3251496ba7bSLoGin 
3261496ba7bSLoGin         return Ok(());
3271496ba7bSLoGin     }
3281496ba7bSLoGin }
3291496ba7bSLoGin 
330bacd691cSlogin #[no_mangle]
3311496ba7bSLoGin pub unsafe extern "C" fn rs_video_init() -> i32 {
3321496ba7bSLoGin     return VideoRefreshManager::video_init()
3331496ba7bSLoGin         .map(|_| 0)
3341496ba7bSLoGin         .unwrap_or_else(|e| e.to_posix_errno());
335bacd691cSlogin }
336