双零拷贝：USERPTR + 直写 fb0

平台：i.MX6ULL DVP + CSI（百问 Pro 板级对照）
内核：NXP BSP Linux 4.9.88
前置：PXP PRIMARY 直写 fb0
本文：CSI→PXP USERPTR、缓冲同步、-f 30、实测

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1. 本文回答什么

PXP 直写 fb0 后为何 CPU 还有 ~30%？怎么做到 ~8%？

最后一趟 CSI→PXP 输入 memcpy（614KB×15fps）占了大头。用 V4L2 USERPTR 把 CSI mmap 指针直接交给 PXP，配合正确的 PutFrame 顺序，实现输入/输出双零拷贝。

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2. 最终数据流

OV5640 → CSI DMA → mmap 缓冲
                      ↓ USERPTR QBUF（无 memcpy）
                 PXP YUYV→RGB
                      ↓ PRIMARY DMA（无 memcpy）
                    fb0 → LCD

用户态只做 poll + ioctl 调度。

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3. 关键代码

3.1 初始化：PXP 输入用 USERPTR

display/pxp_display.c — 不 mmap PXP 输入缓冲：

req.memory = V4L2_MEMORY_USERPTR;
ioctl(pxp_fd, VIDIOC_REQBUFS, &req);

3.2 每帧：把 CSI 指针交给 PXP

buf.memory = V4L2_MEMORY_USERPTR;
buf.m.userptr = (unsigned long)ptVideoBuf->tPixelDatas.aucPixelDatas;
buf.length = len;
ioctl(pxp_fd, VIDIOC_QBUF, &buf);

CSI 指针来自 video/v4l2.c：

ptVideoBuf->tPixelDatas.aucPixelDatas = ptVideoDevice->pucVideBuf[index];

3.3 同步顺序

GetFrame → PxpDisplaySubmit → PxpDisplayFinish → PutFrame

PXP 读完 CSI 缓冲后再 PutFrame 归还。

3.4 内核（无需新 patch）

PXP 驱动 videobuf_dma_contig 对 USERPTR 走 follow_pfn() → s0_param.paddr。输出侧仍用 PRIMARY patch。

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4. 实测：三种路径 @ 30fps 采集

摄像头统一配置 30fps（video2lcd -f 30 /dev/video1），板端 100ask IMX6ULL Pro，每路跑稳态约 24s，top -b -d 2 采样 video2lcd CPU。

路径	命令	实际显示 FPS	CPU（avg）	说明
① 纯软件	video2lcd -s -f 30	~8	~98%	CPU yuv2rgb，单核 A7 几乎打满
② PRIMARY + MMAP	video2lcd -m -f 30	~30	~59%	PXP 转色 + 直写 fb0，仍有 CSI→PXP memcpy
③ PRIMARY + USERPTR	video2lcd -f 30	~30	~15%	输入/输出双零拷贝，推荐

-m 强制 PXP 输入走 MMAP+memcpy（跳过 USERPTR），用于对比 ②；日常用 ③ 即可。

测 CPU 注意：top 里要看 进程行 video2lcd -s ...，不要误匹配含 video2lcd 字样的 sh -c 包装命令（会把均值拉低到几十 %）。单核板上软件路径 ~95–99% 才正常。

相对 ① 的优化效果（@ 30fps）：

对比	帧率	CPU
① → ② PXP + PRIMARY	8 → 30（约 3.8×）	98% → 59%
② → ③ 加 USERPTR	30 → 30（持平）	59% → 15%（约 4× 降幅）
① → ③ 全链路	8 → 30（约 3.8×）	98% → 15%（约 6.5× 降幅）

15fps 采集时软件路径同样 ~97% CPU、显示仅 ~5～8fps；PXP+USERPTR 约 15fps / ~8% CPU（帧率翻倍时 USERPTR 约 ~15%）。

成功日志（③）：

camera: 640x480, fourcc=0x56595559, fps=30
input USERPTR(CSI zero-copy)
FPS: 30.0 (... frames, PXP)

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5. 还可挖的方向

项	收益	难度
去掉 PXP mdelay(5)	CPU 再降几个点	低
内核 CSI→PXP pipeline	用户态更轻	高
720P/1080P	分辨率↑，帧率视模式	中

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6. 系列小结

阶段	成果
点亮摄像头	DTS + 驱动 → /dev/video1
图像质量	颜色/横纹分离修复
LCD 预览	PXP → fb0，15fps 有图
性能优化	USERPTR，CPU ~8%