PXP 硬件显示：PRIMARY 直写 fb0

平台：i.MX6ULL DVP + CSI（百问 Pro 板级对照）
内核：NXP BSP Linux 4.9.88（PXP 编进内核）
前置：OV5640 横纹与偏色
本文：PXP v4l2、PRIMARY 直写 fb0、内核 patch

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1. 本文回答什么

怎样用 i.MX6 PXP 做 YUYV→RGB，并稳定显示到 LCD？

用 /dev/video0（PXP V4L2）替代 CPU yuv2rgb，通过 PRIMARY 让 PXP 输出 DMA 直写 fb0，LCD 始终扫描 framebuffer。

优化效果：纯软件 → PXP + PRIMARY

摄像头统一 30fps 采集（video2lcd -f 30），100ask IMX6ULL Pro 板端实测：

	纯软件 -s -f 30	PXP + PRIMARY -m -f 30	变化
实际显示 FPS	~8	~30	约 3.8×
CPU	~98%	~59%	单核从打满降到约六成

15fps 采集时趋势相同：软件路径 ~5～8fps / ~97% CPU → PRIMARY ~15fps / ~30% CPU。

PRIMARY 做的是两件事：色彩转换从 CPU 挪到 PXP，RGB 输出 DMA 直写 fb0（不再经 outbuf 再拷贝）。输入侧 CSI→PXP 仍有一趟 memcpy（614KB/帧），所以 CPU 还没到最低；去掉这最后一趟拷贝见 PXP USERPTR 零拷贝。

video2lcd -s -f 30 /dev/video1    # 优化前：~8fps，~98% CPU
video2lcd -m -f 30 /dev/video1    # 加 PRIMARY：~30fps，~59% CPU

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2. 数据流

CSI → PXP（/dev/video0）──DMA──→ fb0 → LCD

应用侧：display/pxp_display.c，config.h 里 USE_PXP 1。

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3. 应用配置

fbuf.flags = V4L2_FBUF_FLAG_PRIMARY;
ioctl(pxp_fd, VIDIOC_S_FBUF, &fbuf);

VIDIOC_S_OUTPUT(1) 选 Virtual Output；VIDIOC_S_CROP 设置 fb0 上居中区域。

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4. 内核 patch（mxc_pxp_v4l2.c / .h）

NXP 原版 PXP 驱动不处理 V4L2_FBUF_FLAG_PRIMARY，输出 DMA 固定写内部 outbuf。
以下 5 处改动让应用 S_FBUF PRIMARY 后，PXP 直写 fb0 物理地址。

完整 diff：backup/video2lcd_pxp_direct_fb_20260628/kernel_pxp_fb_direct.patch

4.1 mxc_pxp_v4l2.h — 增加标志位

struct pxps {
	/* ... */
	int fb_blank;
	int fb_direct_output; /* S_FBUF PRIMARY: write to fb0, no outbuf */
};

4.2 pxp_s_fbuf() — 识别 PRIMARY

应用 ioctl(VIDIOC_S_FBUF) 置 V4L2_FBUF_FLAG_PRIMARY 时，记下直写 fb0 模式：

static int pxp_s_fbuf(struct file *file, void *priv,
			const struct v4l2_framebuffer *fb)
{
	struct pxps *pxp = video_get_drvdata(video_devdata(file));

	/* ... overlay / alpha / chromakey 原有逻辑 ... */

	pxp->fb_direct_output =
		(fb->flags & V4L2_FBUF_FLAG_PRIMARY) != 0;

	return 0;
}

4.3 pxp_s_output() — 保存 output 索引

	if (i > 1)
		return -EINVAL;

	pxp->output = i;   /* 新增：记录 Virtual(1) / Display(0) */

	/* Output buffer is same format as fbdev */

4.4 pxp_buf_prepare() — 输出地址改指 fb0

（1）PRIMARY 模式下允许不分配 outbuf：

	if (!pxp->outbuf.paddr && !pxp->fb_direct_output) {
		dev_err(&pxp->pdev->dev, "Not allocate memory for "
			"PxP Out buffer?\n");
		return -ENOMEM;
	}

（2）配置 PXP 输出层 DMA 目标：

			} else if (i == 1) { /* Output */
				pxp_conf->out_param.width = pxp->fb.fmt.width;
				pxp_conf->out_param.height = pxp->fb.fmt.height;

				if (pxp->fb_direct_output && pxp->fb.base)
					pxp_conf->out_param.paddr =
						(dma_addr_t)pxp->fb.base;
				else
					pxp_conf->out_param.paddr =
						pxp->outbuf.paddr;
				memcpy(&desc->layer_param.out_param,
					&pxp_conf->out_param,
					sizeof(struct pxp_layer_param));

pxp->fb.base 来自 pxp_set_fbinfo() 里读的 fb0 smem_start（与 /dev/fb0 同一块显存）。

4.5 pxp_streamon() — PRIMARY 时不 pan 到 outbuf

Display Output 时原版会 pan_display(outbuf) 切 LCD 扫描地址；PRIMARY 下 LCD 本就在扫 fb0，需跳过：

	ret = videobuf_streamon(&pxp->s0_vbq);

	if (!ret && (pxp->output == 0) && !pxp->fb_direct_output)
		pxp_show_buf(pxp, pxp->outbuf.paddr);

	return ret;

4.6 编译部署

PXP 编进内核（CONFIG_VIDEO_MXC_PXP_V4L2=y），改完后在内核树：

make -j$(nproc) zImage

刷 arch/arm/boot/zImage 到板子。仅改应用、未刷带 patch 的内核时，S_FBUF PRIMARY 会失败。

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5. 板端运行

killall mxapp2 video2lcd v4l2-ctl 2>/dev/null
insmod .../ov5640_camera_v2.ko
insmod .../mx6s_capture.ko
video2lcd -m -f 30 /dev/video1    # 本篇：PXP + PRIMARY（对比软件路径用 -s）

期望：

PXP: direct-fb0 phys 0x8c100000, dst 640x480 @(...), input MMAP+memcpy
FPS: 30.0 (... frames, PXP)

日常推荐再加 USERPTR（video2lcd -f 30，不带 -m），见下一篇。

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6. 小结

项	纯软件 -s	PXP + PRIMARY -m
色彩转换	CPU yuv2rgb	PXP 硬件
输出	PicMerge → fb0	DMA 直写 fb0
FPS（30fps 采集）	~8	~30
CPU（30fps 采集）	~98%	~59%

本篇解决 算力瓶颈 和 输出直写显存；USERPTR 再降 CPU，见下一篇。