亮度调节分析

在Ubuntu下，我们是看不到亮度调节的按钮的（可能大部分用户调节屏幕亮度都是通过显示器按钮直接调节），但是新的银河麒麟和openkylin中，在display设置中出现了亮度控制的按钮可以拖动进行亮度的调节。

其实在ubuntu中，我们还可以通过ddcutil工具来进行屏幕亮度的控制

1
sudo ddcutil setvcp 10 80

通过上述命令就可以将屏幕的亮度调整至80%，如果失败了，可能需要通过apt install来安装ddcutil工具。当然ddcutil不只是控制亮度这一个功能，对于显示器几乎所有的设置都可以使用ddcutil，具体参数使用ddcutil vcpinfo查看。

ddc协议

  1. DDC（Display Data Channel）：

    • DDC是一种用于显示器与计算机之间进行通信的协议。它允许计算机通过连接的显示器获取关于显示器的信息，如分辨率、亮度、对比度、色彩设置等。
    • DDC是I2C总线协议的一种应用，通过I2C总线进行数据传输。
    • 最常用的版本是DDC/CI，它允许计算机通过I2C总线向显示器发送控制指令，实现调节显示器参数的功能，如调节亮度、对比度等。
    • DDC通信通常是双向的，计算机可以查询显示器的信息，同时也可以发送控制指令给显示器。

  2. VCP（Virtual Control Panel）：

    • VCP是DDC协议中定义的一组控制寄存器和对应的命令，用于对显示器进行远程控制。
    • 通过VCP，计算机可以向支持DDC的显示器发送控制命令，从而调整显示器的参数，如亮度、对比度、色彩设置等。这样，计算机可以实现通过软件远程控制显示器的各种功能。
    • VCP指令的具体定义由VESA制定，是DDC协议的一部分。

  3. EDID（Extended Display Identification Data）：

    • 扩展显示器识别数据，一般存储在显示器的EEPROM中。

    • 在EDID1.0->EDID1.3版本中，EDID的容量是 128Byte，从EDID1.3版本以后，数据容量扩展到 256Byte。

    • 一般通过DDC（或I2C）通道读取EDID，从设备地址是0x50。

    EDID是一种由显示器提供的信息，用于描述显示器的特性和功能。每个连接到计算机的显示器都会提供一个EDID数据块，计算机可以通过DDC协议从显示器读取该信息。EDID数据包含了显示器的分辨率、刷新率、尺寸、支持的色彩深度以及其他一些显示器属性。计算机使用EDID来了解显示器的能力和特性，以便正确配置和优化图形输出。

ddcutil通信环境配置

  1. 确保显示器已启用DDC通信
  2. 视频驱动程序

视频驱动程序必须支持i2c总线通信，所有主要的开源驱动程序（noveau，radeno，admdgpu，i915）都支持i2c总线通信，Nvidia专有驱动程序也是如此。

  1. 确保/dev/i2c-N设备存在

通常，i2c总线公开名为/dev/i2c-N的设备，必须加载内核模块i2c-dev才能创建/dev/i2c-N设备

  1. 为代表显示器的/dev/i2c-N设备授予读写权限

ddcutil安装成功但是执行失败，使用ddcutil environment可以探测i2c环境

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
*** Primary Check 1: Identify video card and driver ***

Obtaining card and driver information from /sys...
Primary video controller at PCI address 0000:01:00.0 (boot_vga flag is not set)
   Device class:        x030000    VGA compatible controller
   Vendor:              x10de      NVIDIA Corporation
   Device:              x1382      GM107 [GeForce GTX 745]
   Subvendor/Subdevice: 10de/1065  NVIDIA Corporation
   Driver name:         nouveau
   Driver version:      Unable to determine
   I2C device:          i2c-10     name: nvkm-0000:01:00.0-bus-0008
   I2C device:          i2c-8      name: nvkm-0000:01:00.0-bus-0006
   I2C device:          i2c-15     name: nvkm-0000:01:00.0-aux-000d
   I2C device:          i2c-6      name: nvkm-0000:01:00.0-bus-0002
   I2C device:          i2c-13     name: nvkm-0000:01:00.0-aux-000b
   I2C device:          i2c-4      name: nvkm-0000:01:00.0-bus-0000
   I2C device:          i2c-11     name: nvkm-0000:01:00.0-bus-0009
   I2C device:          i2c-9      name: nvkm-0000:01:00.0-bus-0007
   I2C device:          i2c-7      name: nvkm-0000:01:00.0-bus-0005
   I2C device:          i2c-14     name: nvkm-0000:01:00.0-aux-000c
   I2C device:          i2c-5      name: nvkm-0000:01:00.0-bus-0001
   I2C device:          i2c-12     name: nvkm-0000:01:00.0-aux-000a
Primary video controller at PCI address 0000:00:02.0 (boot_vga flag is set)
   Device class:        x030000    VGA compatible controller
   Vendor:              x8086      Intel Corporation
   Device:              x5912      HD Graphics 630
   Subvendor/Subdevice: 1028/0760  Dell
   Driver name:         i915
   Driver version:      Unable to determine
   I2C device:          i2c-3      name: i915 gmbus dpd
   I2C device:          i2c-1      name: i915 gmbus dpc
   I2C device:          i2c-2      name: i915 gmbus dpb
   
   ...
   
   Env_Accumulator:
   architecture:                  x86_64
   distributor_id                 Ubuntu
   Drivers detected:              i915, nouveau
   /dev/i2c device numbers:       0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
   sysfs_i2c_devices_exist:       true
   /sys/bus/i2c device numbers:   0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

ddcutil相关源码

在invoke_i2c_writer函数中，亮度调节的过程主要是将表示亮度值的数据以特定格式写入到I2C总线上，以便通过DDC协议向显示器发送亮度设置命令。具体来说，在调节亮度的过程中，涉及以下几个关键步骤：

  1. 将亮度值80%转换为特定的数据格式：调节亮度的数据需要遵循DDC协议，并根据显示器支持的格式进行编码。这个转换过程主要发生在代码中的set_table_vcp_value()函数中，将亮度值80%转换为特定的表格数据，以便通过DDC协议发送给显示器。
  2. 调用invoke_i2c_writer()执行I2C写入操作：一旦数据格式转换完成，代码中会调用invoke_i2c_writer()函数执行实际的I2C写入操作。该函数会根据I2C总线控制器的配置，通过相应的I2C写入函数向I2C总线发送写入命令。
  3. I2C总线发送命令到显示器：I2C总线会将经过转换的数据发送给显示器。这个过程是通过底层的硬件和I2C通信协议实现的，代码中的invoke_i2c_writer()函数负责调用相应的I2C写入函数来完成此操作。
  4. 显示器接收命令并调节亮度：显示器接收到I2C总线发送的命令，并根据命令中包含的亮度值（80%对应的表格数据）来进行亮度调节。这个过程是在显示器的硬件电路中实现的，通过DDC协议进行交互。

ddcutil读写用户空间/dev-i2c设备，该设备提供了类似于I2C总线的文件系统抽象。它将比特操作留给视频设备驱动程序，例如amdgpu、nouveau。

ddcutil通过读写用户空间的/dev/i2c设备与I2C总线进行通信，而不直接进行底层的I2C位操作。相反，ddcutil将底层的I2C通信任务交给显卡设备驱动程序，例如amdgpu和nouveau等。

EDID 获取

应用程序调用libdrm代码中的drmModeGetConnector()函数，通过ioctl传递宏DRM_IOCTL_MODE_GETCONNECTOR通知 Linux 内核要获取相关数据（包括EDID）。

在 Linux 内核中，如果定义了宏CONFIG_DRM_LOAD_EDID_FIRMWARE，内核会先调用drm_load_edid_firmware()函数，从/lib/firmware路径下的对应文件中读取EDID数据；若读取失败或未定义宏CONFIG_DRM_LOAD_EDID_FIRMWARE，内核通过DDC通道和显示器进行通信，获取EDID数据。

EDID 获取流程

DDC 通信流程

img

x11中xserver-master\hw\xfree86\ddc\ddc.c

gpu相关代码

amdgpu_ddc_probe函数的主要作用是通过I2C总线与连接到AMD GPU上的显示器进行通信，并读取显示器的EDID数据。具体的探测过程如下：

  1. 遍历AMD GPU的所有DDC端口：AMD GPU上通常有多个DDC端口，每个端口对应一个显示器连接口。该函数会遍历所有的DDC端口，尝试与连接的显示器进行通信。
  2. 使用DDC协议进行通信：对于每个DDC端口，函数会尝试通过I2C总线与显示器进行通信，使用DDC协议读取显示器的EDID数据。
  3. 解析EDID数据：一旦成功读取到显示器的EDID数据，函数会对EDID数据进行解析，提取其中的信息，例如显示器的分辨率、刷新率、色彩能力等。
  4. 填充驱动数据结构：根据解析得到的EDID信息，函数会将显示器的相关信息填充到GPU驱动的数据结构中，以供后续使用。

通过amdgpu_ddc_probe函数，AMD GPU驱动可以在系统启动时自动探测并识别连接的显示器，并获取其EDID信息。这样，GPU驱动可以根据显示器的特性来正确配置显示输出，以实现最佳的图形显示效果。