如何解决 FrameBuffer console (vc)自动关闭显示

时间：2015-07-01 20:20:50 阅读：158 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

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转载：http://blog.chinaunix.net/uid-9688646-id-1998294.html

控制台VT篇：

控制台VT有一个定时器，默认为10分钟，只要时间一到就会blank screen,会导致fb黑屏，会导致给人“电源管理的假象”
函数再现：

static void blank_screen_t(unsigned long dummy)
{
    if (unlikely(!keventd_up())) {
        mod_timer(&console_timer, jiffies + (blankinterval * HZ));
        return;
    }
    blank_timer_expired = 1;
    schedule_work(&console_work);
}

Linux 默认闪烁光标篇

如果产品需要去掉光标，只需要修改VT代码，将VT的vc->vc_cursor_type = CUR_DEFAULT修改为vc->vc_cursor_type=CUR_NONE即可，
默认的光标即为不显示状态。

现象的本质与内核电源管理编译选项无关，总的解决方法：在用户空间代码里添加

/* disable console. avoid console blank automatically */
    system("echo -e \"\033[9;0]\" > /dev/tty1");

解释：
该系统调用相当于setterm -blank 0，详见setterm命令的源码，其中

/* -blank [0-60]. */
 if (opt_blank && vcterm)
  printf("\033[9;%d]", opt_bl_min);

也可以见Vt.c (drivers\char): case ‘]‘: /* setterm functions */

9月13日

由一些小问题引起的东西

又是好久没有更新了，同样记录下这段时间干的事情。

来到公司报道之后我就去了工厂，呆了一个多月，熟悉公司各种产品的生产过程。当然，就是和生产线上的小MM们聊聊天，哈哈，开玩笑了。这期间我的导师给我了个任务——一个UI的低成本实现。这个UI必须具有LCD显示、USB主机、网络等功能，要求就是低成本低成本再低成本；很自然选型选完之后就又变成搞ARM了。买了开发板，硬件就没有什么好说的了。任务的重点落在了软件上，刚开始我和导师达成的意见是代码裸奔（省去授权费用），或者穿个自己写的小OS。于是我花了2个星期的时间写了0.8（写了任务切换，其他没有最后写完）个类似uCOS功能的小OS，发现这种东西跑在ARM920T上实在发挥不出920T的功能，于是我又花了2个星期写了存储管理，打算加入MMU；但是写完发现就算系统能工作，我怎么调试应用程序是个大问题，因为用了 MMU，用户进程就不能和内核一起玩了。经过和导师的商量，我再次回到了Linux；目前的打算是使用免费的内核，自己写个类似TC的图形库，或者使用 Microwindows + FLTK之类的不要钱的东西。很浪费时间啊，花了4个星期才发现原来自己写系统真的是非常困难的。但是这4个星期也没有白花，有些附属产品，例如自己写的不需要stdlib库的malloc。其实我是第二次写这个东西了，第一次的不太成熟，用了几次就发现局限性了。现在写的这个是我啃了几天操作系统原理写的，应该相对好用，以后有空我会贴出代码来。

然后就是我做过的Linux开发过程了，其实说起来，这次开发我发现自己Linux真的什么都不懂。过去偷懒没有花时间好好看看Linux内核，现在造成很多麻烦，今天这些问题，熟悉内核的人只需要1分钟就能搞定了，我花了1天多。写下这个笔记，以便以后查阅使用。

第一个问题：启动Linux的时候LCD会全屏花屏大约0.5秒，然后左上角出现一块不明花斑。

这个问题相对简单。因为我在Bootloader里面打开了液晶显示，缓冲区映射在某个地址上，当内核初始化MMU的时候，LCD控制寄存器里缓冲区的位置信息就不对了，或者是Bootloader使用的缓冲区被内核的数据或代码覆盖，导致在内核初始化LCD之前，LCD花屏。

那个不明花斑其实是Linux的可爱小企鹅图片，但是可能因为缓冲区像素位宽和格式、LCD调色板设置等问题显示不出来。

花屏解决方法：在Bootloader加载系统之前关掉LCD控制器或者关掉LCD的背光，这样做比较简单。复杂的，就得改MMU映射部分代码，在修改了MMU映射之后，立即修改LCD缓冲的位置。反正我就关掉LCD控制器了，因为内核很快就会初始化LCD，Windows启动都黑屏呢，我们黑那么2秒钟也没有什么大不了的。

花斑解决方法：相信如果做产品的话，不需要显示什么企鹅给用户看，所以可以在内核选项里将这个企鹅logo关掉。具体位置在Device Drivers>Graphics support>Logo configuration，对应的宏相信在.config里面很容易找到。如果非要显示这个企鹅，那么可以在/drivers/video /console/fbcon.c里面找找，我也不知道怎么弄。

第二个问题：Linux启动之后，只要一段时间不动键盘（开发板上用IO扩展出来的键盘），LCD就会自动关闭（黑屏、显示慢慢消失之类），只要按下键盘就能恢复。

这个问题让我花了一天多的时间。其实如果是手持设备，这样也没有什么。但是我们公司的产品是要一直显示东西的，必须解决这个问题。我看了很多论坛，有不少人也遇到了这个问题，但是我刚才是搜索的时候，关键词不对，总找不到正确的答案。如果你遇到了同样的问题，而且不想看我的三脚猫分析，那么就在百度上搜索“blankinterval”、“setterm -blank 0”之类的，马上你就能找到简单的解决方案。

这个问题很容易让人想到屏幕保护和电源管理。的确，这是一种电源管理。但是，你却无法从Linux内核选项的电源管理中解决这个问题。我们一步步来。

首先，我测量到LCD的PCLK时钟消失了，这意味着内核把LCD控制器关掉了。于是，从LCD驱动程序着手。我用的是S3C2440，这是 2410的升级版，但是LCD控制器是一样的，在我拿到的开发板厂商给我做好驱动的内核里，驱动的位置在/drivers/video /s3c2410fb.c。为什么后面有个fb呢？这是Framebuffer的缩写，百度下你能找到很多关于它的解释。Framebuffer是所有 Linux下GUI程序对硬件操作的设备接口，位于/dev中，一般为fb0。在s3c2410fb.c中可以找到一个类似 s3c2410_disable_controller()这样名称的函数，我的驱动里叫pxafb_disable_controller()，可以看出这个驱动是从pxa处理器改的，当然厂家不一样名字也叫得不一样。里面有一句类似这样写的 __raw_writel(fbi->reg.lcdcon1 & ~S3C2410_LCDCON1_ENVID, S3C2410_LCDCON1);，把这句话删掉LCD就不会关掉了。这是第一个层次，我也看到有人是这样做的。但是，这有问题，按键盘恢复后，原本显示在屏幕上的东西如果你不重画会消失，就算你重画了，也会看到屏幕的某些部分先黑了下，然后恢复了。当然如果你可以接受，那么就这样吧。

然后，可以很自然的想到是谁调用了这个函数，从源头把这个问题消除掉。但是情况却不是这样的。我搜索这个函数名，找到了一个 set_ctrlr_state()的函数调用了pxafb_disable_controller()，搜索set_ctrlr_state()，发现有个pxafb_task()调用了set_ctrlr_state()，但是到了pxafb_task()就没有办法再往上找了，因为这是提供给内核的一个任务，以指针传递函数入口。我对内核了解太不够了，花了很多时间看了很多论坛上的文章，机缘巧合之下，我找到了/drivers/char/vt.c 这个文件。vt.c我感觉应该是2.4内核的console.c和vt.c的结合体，应为它集成了console基本上所有功能函数，就ioctl在 vt_ioctl.c这个文件里。这个文件的主要作用是负责管理控制台，如控制台的模式（图形、字符）、向控制台输出等等。其中能找到一些如 do_blank_screen()，blank_screen_t()这样的函数，就是这些函数关闭了LCD控制器，修改任意一个都可以起作用。网上的一个解决方案是把blank_screen_t()变成空函数，但是我没有这样试过，我觉得已经来到了问题的根源附近，应该能从根本上解决。

我们先看下屏幕关闭问题的真正起因，看这个控制台初始化函数

static int __init con_init(void)
{
     const char *display_desc = NULL;
     struct vc_data *vc;
     unsigned int currcons = 0;
     acquire_console_sem();
     if (conswitchp)
          display_desc = conswitchp->con_startup();
     if (!display_desc) {
          fg_console = 0;
          release_console_sem();
          return 0;
     }
     init_timer(&console_timer); console_timer.function = blank_screen_t;
     if (blankinterval) {  
            blank_state = blank_normal_wait;  mod_timer(&console_timer, jiffies + blankinterval); 
     }
// 这是对控制台定时器的初始化，定时器事件函数被连接到了blank_screen_t()
 /*
  * kmalloc is not running yet - we use the bootmem allocator.
  */
     for (currcons = 0; currcons < MIN_NR_CONSOLES; currcons++) {
      　　vc_cons[currcons].d = vc = alloc_bootmem(sizeof(struct vc_data));
      　　visual_init(vc, currcons, 1);
      　　vc->vc_screenbuf = (unsigned short *)alloc_bootmem(vc->vc_screenbuf_size);
      　　vc->vc_kmalloced = 0;
      　　vc_init(vc, vc->vc_rows, vc->vc_cols, currcons || !vc->vc_sw->con_save_screen);
     }
     currcons = fg_console = 0;
     master_display_fg = vc = vc_cons[currcons].d;
     set_origin(vc);
     save_screen(vc);
     gotoxy(vc, vc->vc_x, vc->vc_y);
     csi_J(vc, 0);
     update_screen(vc);
     printk("Console: %s %s %dx%d",
     vc->vc_can_do_color ? "colour" : "mono", display_desc, vc->vc_cols, vc->vc_rows);
     printable = 1;
     printk("\n");
     release_console_sem();
    #ifdef CONFIG_VT_CONSOLE
     register_console(&vt_console_driver);
    #endif
     return 0;
}

其中引用了一个叫blankinterval的全局变量和一个console_time，我不知道内核的定时器是具体是怎么工作，但是这样的代码已经很明显了。这个定时器和电源管理宏PM_CONFIG没有任何关系，它是控制台的一部分。再看下blank_screen_t()：

static void blank_screen_t(unsigned long dummy)
{
 　　blank_timer_expired = 1;
 　　schedule_work(&console_work);
}

可以发现vt.c开头的宏，static DECLARE_WORK(console_work, console_callback, NULL);，找到了console_callback()这个函数：

static void console_callback(void *ignored)
{
     acquire_console_sem();
　　 if (want_console >= 0) {
  　　　　if (want_console != fg_console &&
      　　vc_cons_allocated(want_console)) {
   　　　　　　hide_cursor(vc_cons[fg_console].d);
   　　　　　　change_console(vc_cons[want_console].d);
   /* we only changed when the console had already
      been allocated - a new console is not created
      in an interrupt routine */
  　　　　}
  　　　　want_console = -1;
 　　}
 　　if (do_poke_blanked_console) { /* do not unblank for a LED change */
  　　　　do_poke_blanked_console = 0;
  　　　　poke_blanked_console();
 　　}
 　　if (scrollback_delta) {
  　　　　struct vc_data *vc = vc_cons[fg_console].d;
  　　　　clear_selection();
  　　　　if (vc->vc_mode == KD_TEXT)
   　　　　　　vc->vc_sw->con_scrolldelta(vc, scrollback_delta);
  　　　　　　scrollback_delta = 0;
 　　}
 　　if (blank_timer_expired) {  do_blank_screen(0);  blank_timer_expired = 0; }
 　　release_console_sem();
}

再看do_blank_screen()，随着struct vc_data中的与fops类似指针跟踪下去，就可以找到驱动里面的相应代码了。写出来太麻烦，让我偷懒把。

小总结下，其实在控制台内部就有一个定时器，它负责在一定时间之后将显示关闭，而无视是否打开了电源管理功能。那这和Framebuffer有什么关系呢？我从一个很弱智的角度解释，内核刚启动的时候有这样一句输出：

Console: colour dummy device 80x30

在初始化LCD控制器（Framebuffer）之后，有这样一句输出：

Console: switching to colour frame buffer device 80x30

我就理解：这时候，内核把控制台（也不知道是console还是tty）切换到了Framebuffer上，大虾们赶快跳出来批判我吧，呵呵。

回到正题，从代码可以发现，根本的解决之道是让blankinterval = 0，blank_state就不会是blank_off之外的值，也就不会关闭屏幕了。

但是问题到这里还是没有完全解决，如果用户程序希望改变blankinterval来实现屏保（当然在我的系统上用不着）；另外，一些程序改变了blankinterval，程序退出之后，屏幕在一段时间之后还是会关闭的。怎么才能在用户程序那头解决这个问题呢，这又耗费了我很多时间。

我在追查代码的过程中走了个弯路，认为修改控制台的模式可以不让黑屏现象出现，但是后来发现，这样可能会使控制台没有办法画图，不知道对不对。

忽略弯路，直接正解。vt.c中不是有很多操作控制台的函数么？看看是谁修改了blankinterval。于是搜索 blankinterval，发现setterm_command()修改了它，然后搜索setterm_command，找到了 do_con_trol()函数，搜索do_con_trol，找到了do_con_write()函数，搜索do_con_write，终于最终 BOSS现身了：con_write()函数。为什么说它是最终BOSS呢？看看这段：

static struct tty_operations con_ops = {
 .open = con_open,
 .close = con_close,
 .write = con_write,
 .write_room = con_write_room,
 .put_char = con_put_char,
 .flush_chars = con_flush_chars,
 .chars_in_buffer = con_chars_in_buffer,
 .ioctl = vt_ioctl,
 .stop = con_stop,
 .start = con_start,
 .throttle = con_throttle,
 .unthrottle = con_unthrottle,
};

熟悉fops的话你就能看出来了，这是对tty设备的文件操作函数的表。也就是说，在用户程序里，通过open函数打开/dev/tty，然后再用write函数就可以修改blankinterval了。原理是找到了，实践上有很大困难，那么多重函数调用，再看看do_con_trol()里面的switch语句，正常人都要发晕。好在伟大的百度为我们提供了很多信息：在命令行下，可以使用setterm -blank 0指令来设置blankinterval。哈哈，救星来了，赶快看看setterm的源代码。setterm属于util-linux包，搜索一下很容易找到。其中的perform_sequence()函数里有这样一段：

 /* -blank [0-60]. */
 if (opt_blank && vcterm)
  printf("\033[9;%d]", opt_bl_min);

真得很神奇啊，用个printf就可以在用户程序里解决这个问题，本来我是打算只说用printf解决的，看到原理我想会更舒服一些；况且，在我的系统上用printf是不行的。

但是！问题还没有完，往往在我们的系统中，LCD的虚拟控制台和控制台TTY不是同一个设备，也就是说，如果在程序里单纯的printf是不行的！这样只能修改你正在使用的TTY的blankinterval，而你用的却是文本方式的设备，不存在黑屏问题。

于是，就需要仔细比较/dev/console、/dev/tty、/dev/ttyn的设备号，在我的系统里，用户程序里/dev /console和/dev/tty都是5，说明他们是一个东西，/dev/ttyn是4，这才是FB上的虚拟控制台。但是/dev/ttyn不是正在使用的TTY，那么怎么printf呢？只好用write函数来解决了。

写这样一段代码：

#include
#include
#include
 
void some_function()
{
 　　int f;
 　　f = open("/dev/tty0", O_RDWR);
 　　write(f, "\033[9;0]", 8);
 　　close(f);
}

问题终于解决了。

总结下，第二个问题有很多种解决方法：

1.修改LCD驱动，把关闭LCD控制器的函数变为空（不推荐）

2.修改vt.c中的blank_screen_t()函数，让其为空（在系统不需要使用关闭显示功能时推荐）

3.修改vt.c中的blankinterval，让其为0（系统可能需要使用关闭显示功能，而且希望系统上电后正常状态下不会关闭显示时推荐）

4.修改用户程序，加入设置blankinterval的代码（推荐），可以在终端上输入 echo -e "\033[9;0]" > /dev/tty1

今天就写到这里，继续干活了。

系统默认的是：Vt.c (drivers\char):static int blankinterval = 10*60*HZ;

另外还可以参考http://patchwork.kernel.org/patch/27474/

如何解决 FrameBuffer console (vc)自动关闭显示

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原文地址：http://www.cnblogs.com/pengdonglin137/p/4613955.html

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