Linux Framebuffer 双缓冲实现指南

在Linux framebuffer设备上实现双缓冲可以显著减少屏幕闪烁并提高图形渲染性能。以下是实现双缓冲的几种方法：

方法1：使用mmap映射两个缓冲区

#include <linux/fb.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/ioctl.h>

int main() {
    int fbfd = open("/dev/fb0", O_RDWR);

    // 获取屏幕信息
    struct fb_var_screeninfo vinfo;
    ioctl(fbfd, FBIOGET_VSCREENINFO, &vinfo);

    // 计算缓冲区大小
    long screensize = vinfo.xres * vinfo.yres * vinfo.bits_per_pixel / 8;

    // 映射主缓冲区
    char *fbp = mmap(0, screensize, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fbfd, 0);

    // 创建第二个缓冲区
    char *backbuffer = malloc(screensize);

    while(1) {
        // 在backbuffer上绘制
        draw_to_buffer(backbuffer);

        // 将backbuffer内容复制到主缓冲区
        memcpy(fbp, backbuffer, screensize);
    }

    free(backbuffer);
    munmap(fbp, screensize);
    close(fbfd);
    return 0;
}

方法2：使用FBIOBLANK和FBIOPAN_DISPLAY

某些framebuffer驱动支持硬件双缓冲：

// 设置双缓冲
struct fb_var_screeninfo vinfo;
ioctl(fbfd, FBIOGET_VSCREENINFO, &vinfo);
vinfo.yres_virtual = vinfo.yres * 2;  // 双倍高度
ioctl(fbfd, FBIOPUT_VSCREENINFO, &vinfo);

// 映射两个缓冲区
char *fbp = mmap(0, vinfo.yres_virtual * vinfo.xres * vinfo.bits_per_pixel/8, 
                 PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fbfd, 0);

// 切换缓冲区
vinfo.yoffset = (current_buffer == 0) ? vinfo.yres : 0;
ioctl(fbfd, FBIOPAN_DISPLAY, &vinfo);
current_buffer = !current_buffer;

方法3：使用libdrm和KMS (Kernel Mode Setting)

对于现代Linux系统，推荐使用DRM/KMS API：

#include <xf86drm.h>
#include <xf86drmMode.h>

// 初始化DRM
drmModeRes *resources = drmModeGetResources(fd);
drmModeConnector *connector = drmModeGetConnector(fd, resources->connectors[0]);

// 创建双缓冲
drmModeCreateDumbBuffer(fd, &buf1, width, height, bpp);
drmModeCreateDumbBuffer(fd, &buf2, width, height, bpp);

// 切换缓冲区
drmModeSetCrtc(fd, crtc_id, buf[current_buffer].fb_id, 0, 0, 
               &connector->connector_id, 1, &connector->modes[0]);
current_buffer = !current_buffer;

注意事项

1. 权限问题：确保程序有访问/dev/fb0的权限
2. 驱动支持：不是所有framebuffer驱动都支持双缓冲
3. 性能考虑：对于高分辨率屏幕，软件复制可能较慢
4. 垂直同步：考虑实现垂直同步以避免撕裂

替代方案

对于现代应用，考虑使用：

• SDL库（自动处理双缓冲）
• Wayland/Weston合成器
• X11的DRI/GLX扩展

这些方法通常比直接操作framebuffer更高效且更易于维护。