02内存映射与bmp解码
一、mmap 内存映射
内存映射的作用是把硬件设备的地址，映射到应用层的内存空间，这样用户就可以跨越系统层访问linux的硬件设备。
1、man 2 mmap 查看映射函数接口
NAME
mmap, munmap - map or unmap files or devices into memory
映射 解除映射 文件 或 设备 到 内存
SYNOPSIS
#include <sys/mman.h>
void *mmap(void *addr, //内存首地址,NULL 系统自动选择
size_t length, //映射空间的大小，必须大于0
int prot, //👉 PROT_READ | PROT_WRITE
int flags, // MAP_SHARED 其他进程可见 MAP_PRIVATE 其他进程不可见
int fd, // 文件描述符
off_t offset); // 偏移量 ，默认为 0 即可
返回值: 成功 映射地址,void *万能指针,用于后续用户强制转换类型！
失败 MAP_FAILED
prot操作权限:
PROT_EXEC 可执行
PROT_READ 可读
PROT_WRITE 可写
PROT_NONE 没有权限
⭐映射LCD设备
void *mmap(NULL,800*480*4,PROT_READ | PROT_WRITE,MAP_SHARED ,lcd_fd,0)
//解除映射
int munmap(void *addr, size_t length);
addr:映射地址
length:映射内存的大小 2、内存映射demo
#include <stdio.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
int lcd_fd = open("/dev/fb0", O_RDWR);
if (lcd_fd < 0)
{
printf("LCD设备打开失败\n");
return -1;
}
// 映射LCD设备
void *p = mmap(NULL, 800 * 480 * 4, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, lcd_fd, 0);
if (p == MAP_FAILED)
{
printf("映射失败\n");
return -1;
}
else
{
printf("映射成功\n");
}
}3、映射地址与LCD关系
#if ONE
// 把映射地址强制转换
int *lcd = p;
while (1)
{
// 一个一个像素点赋值到LCD设备中
for (int x = 0; x < 800 * 480; x++)
{
lcd[x] = 0x0000ff;
}
sleep(1);
for (int x = 0; x < 800 * 480; x++)
{
lcd[x] = 0x00ff00;
}
sleep(1);
}
#endif
#if TWO
// 把映射地址强制转换
int(*lcd)[800] = p;
for (int y = 0; y < 480; y++)
{
for (int x = 0; x < 800; x++)
{
lcd[y][x] = 0xff00ff;
}
}
#endif二、lcd显示bmp图片
1、计算机常见的图片格式
JPG（JPEG）、PNG和BMP是常见的图像文件格式，它们各有特点和适用场景：
JPG（JPEG）
压缩方式：JPEG使用有损压缩，这意味着在压缩过程中会丢失一些图像数据，尤其是当压缩比率较高时。
适用场景：由于有损压缩，JPEG文件通常比PNG和BMP文件小，适合网络传输和存储空间有限的情况。它非常适合照片和复杂图像，因为这些图像的微小失真通常人眼难以察觉。
颜色深度：JPEG支持最高为24位的颜色深度。
透明度：JPEG不支持透明背景。
PNG（Portable Network Graphics）
压缩方式：PNG使用无损压缩，它可以在不损失任何图像数据的情况下压缩图像。
适用场景：PNG非常适合网页设计、图标和其他需要高保真度图像的场合。它的文件大小通常比JPEG大，但比BMP小。
颜色深度：PNG支持最高达48位的真彩色，并且支持灰度图像、索引颜色图像。
透明度：PNG支持透明背景和半透明效果，这是它的一大优势。
BMP（Bitmap）
压缩方式：BMP通常不使用压缩，它直接存储每个像素的颜色信息，因此文件大小通常很大。
适用场景：BMP格式因其简单和直接性在某些特定场合（如Windows系统中的图标）被使用，但由于文件体积大，不适合网络传输。
颜色深度：BMP支持多种颜色深度，包括24位和32位真彩色。
透明度：标准的BMP格式不支持透明度，但Windows位图可以包含alpha通道来支持透明度。
总结来说，选择哪种格式取决于图像的使用场景和对图像质量的要求。如果需要小文件体积且可以接受一定的质量损失，JPEG是不错的选择；如果需要高保真度和透明度支持，PNG是更好的选择；而BMP由于文件体积大，通常只在特定场合使用。2、BMP 图片格式
通过上述方法调整图片的格式。
bmp文件头
//bmp文件头结构体-》占用14个字节
struct bitmap_header
{
int16_t type;
int32_t size; // 图像文件大小
int16_t reserved1;
int16_t reserved2;
int32_t offbits; // bmp图像数据偏移量
}__attribute__((packed));
//bmp位图信息头结构体 -》占用40个字节
struct bitmap_info
{
int32_t size; // 本结构大小
int32_t width; // 图像宽
int32_t height; // 图像高
int16_t planes;
int16_t bit_count; // 色深
int32_t compression;
int32_t size_img; // bmp数据大小，必须是4的整数倍
int32_t X_pel;
int32_t Y_pel;
int32_t clrused;
int32_t clrImportant;
}__attribute__((packed));
用户在读取像素数据之前，应该把上述的54个字节先读取出来，再读取像素数据！
__attribute__((packed)); 把结构体压实，不进行任何的字节对齐方式！ bmp头数据处理demo
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h> //在该头文件中定义了 int16_t int32_t
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
// bmp文件头结构体-》占用14个字节
struct bitmap_header
{
int16_t type;
int32_t size; // 图像文件大小
int16_t reserved1;
int16_t reserved2;
int32_t offbits; // bmp图像数据偏移量
} __attribute__((packed));
// bmp位图信息头结构体 -》占用40个字节
struct bitmap_info
{
int32_t size; // 本结构大小
int32_t width; // 图像宽
int32_t height; // 图像高
int16_t planes;
int16_t bit_count; // 色深
int32_t compression;
int32_t size_img; // bmp数据大小，必须是4的整数倍
int32_t X_pel;
int32_t Y_pel;
int32_t clrused;
int32_t clrImportant;
} __attribute__((packed));
int main()
{
printf("sizeof(struct bitmap_header)=%ld\n", sizeof(struct bitmap_header)); // 12
printf("sizeof(struct bitmap_info)=%ld\n", sizeof(struct bitmap_info)); // 40
// 1.打开图片文件
int bmp_fd = open("tm.bmp", O_RDWR);
if (bmp_fd < 0)
{
printf("打开图片失败\n");
return -1;
}
// 2.读取14个字节头数据
struct bitmap_header head;
read(bmp_fd, &head, 14);
struct bitmap_info info;
read(bmp_fd, &info, 40);
int widht = info.width;
int height = info.height;
int bbp = info.bit_count;
printf("大小 %d 宽度 %d 高度 %d 色深 %d\n", head.size, widht, height, bbp);
}3、bmp 像素数据处理
// 像素缓存区
char rgb[widht * 3 * height];
read(bmp_fd, rgb, sizeof(rgb));
// 把rgb的数据转换为argb数据
char argb[800 * 4 * 480];
for (int i = 0; i < 800 * 480; i++)
{
argb[0 + i * 4] = rgb[0 + i * 3];
argb[1 + i * 4] = rgb[1 + i * 3];
argb[2 + i * 4] = rgb[2 + i * 3];
argb[3 + i * 4] = 0;
}4、LCD 映射显示argb数据
#include <stdio.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
// bmp文件头结构体-》占用14个字节
struct bitmap_header
{
int16_t type;
int32_t size; // 图像文件大小
int16_t reserved1;
int16_t reserved2;
int32_t offbits; // bmp图像数据偏移量
} __attribute__((packed));
// bmp位图信息头结构体 -》占用40个字节
struct bitmap_info
{
int32_t size; // 本结构大小
int32_t width; // 图像宽
int32_t height; // 图像高
int16_t planes;
int16_t bit_count; // 色深
int32_t compression;
int32_t size_img; // bmp数据大小，必须是4的整数倍
int32_t X_pel;
int32_t Y_pel;
int32_t clrused;
int32_t clrImportant;
} __attribute__((packed));
int main()
{
int lcd_fd = open("/dev/fb0", O_RDWR);
if (lcd_fd < 0)
{
printf("LCD设备打开失败\n");
return -1;
}
// 映射LCD设备
void *p = mmap(NULL, 800 * 480 * 4, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, lcd_fd, 0);
if (p == MAP_FAILED)
{
printf("映射失败\n");
return -1;
}
else
{
printf("映射成功\n");
}
// 1.打开图片文件
int bmp_fd = open("tm.bmp", O_RDWR);
if (bmp_fd < 0)
{
printf("打开图片失败\n");
return -1;
}
// 2.读取14个字节头数据
struct bitmap_header head;
read(bmp_fd, &head, 14);
struct bitmap_info info;
read(bmp_fd, &info, 40);
int widht = info.width;
int height = info.height;
int bbp = info.bit_count;
printf("大小 %d 宽度 %d 高度 %d 色深 %d\n", head.size, widht, height, bbp);
// 像素缓存区
char rgb[widht * 3 * height];
read(bmp_fd, rgb, sizeof(rgb));
// 把rgb的数据转换为argb数据
char argb[800 * 4 * 480];
for (int i = 0; i < 800 * 480; i++)
{
argb[0 + i * 4] = rgb[0 + i * 3];
argb[1 + i * 4] = rgb[1 + i * 3];
argb[2 + i * 4] = rgb[2 + i * 3];
argb[3 + i * 4] = 0;
}
// 转换映射地址
char *lcd = p;
for (int i = 0; i < 800 * 4 * 480; i++)
{
lcd[i] = argb[i]; // 把argb这些数据放入LCD映射地址
}
// 关闭图片
close(bmp_fd);
close(lcd_fd);
// 解除映射
munmap(lcd, 800 * 4 * 480);
}至此，希望看完这篇文章的你有所收获，我是Bardb，译音八分贝，道友，下期见！