برنامج تشغيل رسومات إخراج RaspberryPi KMS HDMI

الصفحة الأخيرة

2020-2023 Raspberry Pi Ltd (المعروفة سابقًا باسم Raspberry Pi (Trading) Ltd.) تم ترخيص هذه الوثائق بموجب ترخيص Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-ND 4.0). تاريخ الإنشاء: 2023-02-10 إصدار البناء: githash: c65fe9c-clean

إشعار إخلاء المسؤولية القانونية

يتم توفير البيانات الفنية وبيانات الموثوقية الخاصة بمنتجات RASPBERRY PI (بما في ذلك أوراق البيانات) والتي يتم تعديلها من وقت لآخر ("الموارد") من قبل RASPBERRY PI LTD ("RPL") "كما هي" وأي ضمانات صريحة أو ضمنية، بما في ذلك، على سبيل المثال لا الحصر إلى، تم إخلاء المسؤولية عن الضمانات الضمنية الخاصة بقابلية التسويق والملاءمة لغرض معين. إلى الحد الأقصى الذي يسمح به القانون المعمول به، لن تكون RPL مسؤولة بأي حال من الأحوال عن أي أضرار مباشرة أو غير مباشرة أو عرضية أو خاصة أو نموذجية أو تبعية (بما في ذلك، على سبيل المثال لا الحصر، شراء السلع أو الخدمات البديلة؛ فقدان الاستخدام، البيانات). أو الأرباح؛ أو انقطاع الأعمال) مهما كان السبب وعلى أي نظرية للمسؤولية، سواء في العقد أو المسؤولية الصارمة أو الضرر (بما في ذلك الإهمال أو غير ذلك) الذي ينشأ بأي طريقة من الطرق عن استخدام الموارد، حتى لو تم الإبلاغ عن هذا الاحتمال. من مثل هذه الأضرار. تحتفظ RPL بالحق في إجراء أي تحسينات أو تحسينات أو تصحيحات أو أي تعديلات أخرى على الموارد أو أي منتجات موصوفة فيها في أي وقت ودون إشعار آخر. الموارد مخصصة للمستخدمين المهرة ذوي المستويات المناسبة من المعرفة بالتصميم. يتحمل المستخدمون وحدهم المسؤولية عن اختيارهم واستخدامهم للموارد وأي تطبيق للمنتجات الموضحة فيها. يوافق المستخدم على تعويض RPL وحمايته من جميع الالتزامات أو التكاليف أو الأضرار أو الخسائر الأخرى الناشئة عن استخدامه للموارد. وتمنح RPL المستخدمين الإذن باستخدام الموارد فقط بالتزامن مع منتجات Raspberry Pi. ويحظر أي استخدام آخر للموارد. لا يتم منح أي ترخيص لأي RPL آخر أو حقوق ملكية فكرية أخرى لطرف ثالث. أنشطة عالية المخاطر. منتجات Raspberry Pi غير مصممة أو مصنعة أو مخصصة للاستخدام في بيئات خطرة تتطلب أداءً آمنًا من الفشل، كما هو الحال في تشغيل المنشآت النووية أو أنظمة الملاحة أو الاتصالات بالطائرات أو مراقبة الحركة الجوية أو أنظمة الأسلحة أو التطبيقات الحيوية للسلامة (بما في ذلك دعم الحياة الأنظمة والأجهزة الطبية الأخرى)، حيث قد يؤدي فشل المنتجات بشكل مباشر إلى الوفاة أو الإصابة الشخصية أو أضرار جسدية أو بيئية شديدة ("الأنشطة عالية المخاطر"). تتنصل RPL على وجه التحديد من أي ضمان صريح أو ضمني بشأن الملاءمة للأنشطة عالية المخاطر ولا تقبل أي مسؤولية عن استخدام أو تضمين منتجات Raspberry Pi في الأنشطة عالية المخاطر. يتم توفير منتجات Raspberry Pi وفقًا لشروط RPL القياسية. لا يؤدي توفير RPL للموارد إلى توسيع الشروط القياسية لـ RPL أو تعديلها، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر، إخلاء المسؤولية والضمانات الواردة فيها.

تاريخ إصدار الوثيقة

نطاق الوثيقة

تنطبق هذه الوثيقة على منتجات Raspberry Pi التالية

مقدمة

مع تقديم برنامج تشغيل الرسومات KMS (إعداد وضع Kernel)، تبتعد Raspberry Pi Ltd عن التحكم القديم في البرامج الثابتة لنظام إخراج الفيديو وتتجه نحو نظام رسومات أكثر انفتاحًا. ومع ذلك، فقد جاء هذا مع مجموعة التحديات الخاصة به. يهدف هذا المستند إلى المساعدة في حل أية مشكلات قد تنشأ عند الانتقال إلى النظام الجديد. تفترض هذه الوثيقة التقنية أن Raspberry Pi يعمل بنظام التشغيل Raspberry Pi OS، وأنه محدث بالكامل بأحدث البرامج الثابتة والنوى.

مصطلحات

إدارة الحقوق الرقمية: Direct Rendering Manager، هو نظام فرعي من Linux kernel يستخدم للتواصل مع وحدات معالجة الرسومات (GPUs). تستخدم بالشراكة مع FKMS وKMS.
دي في آي: سلف لـ HDMI، لكن بدون إمكانيات الصوت. تتوفر كابلات ومحولات HDMI إلى DVI لتوصيل جهاز Raspberry Pi بشاشة مجهزة بـ DVI.
إيد: بيانات تعريف العرض الموسعة. تنسيق بيانات التعريف لأجهزة العرض لوصف إمكانياتها لمصدر الفيديو. تتضمن بنية بيانات EDID اسم الشركة المصنعة والرقم التسلسلي ونوع المنتج وحجم العرض الفعلي والتوقيتات التي تدعمها الشاشة، بالإضافة إلى بعض البيانات الأقل فائدة. يمكن أن تحتوي بعض شاشات العرض على كتل EDID معيبة، مما قد يسبب مشاكل إذا لم تتم معالجة هذه العيوب بواسطة نظام العرض.
FKMS (vc4-fkms-v3d): إعداد وضع Kernel المزيف. بينما لا تزال البرامج الثابتة تتحكم في الأجهزة ذات المستوى المنخفض (على سبيل المثالample، ومنافذ واجهة الوسائط المتعددة عالية الوضوح (HDMI)، وواجهة العرض التسلسلية (DSI)، وما إلى ذلك)، يتم استخدام مكتبات Linux القياسية في النواة نفسها. يتم استخدام FKMS بشكل افتراضي في Buster، ولكن تم إهماله الآن لصالح KMS في Bullseye.
HDMI: واجهة الوسائط المتعددة عالية الوضوح هي واجهة صوت/فيديو خاصة لنقل بيانات الفيديو غير المضغوطة، وبيانات الصوت الرقمية المضغوطة أو غير المضغوطة.
HPD: كشف هوتبلج. سلك مادي يتم تأكيده بواسطة جهاز عرض متصل لإظهار وجوده.
كيلومترات: إعداد وضع النواة؛ يرى https://www.kernel.org/doc/html/latest/gpu/drm-kms.html لمزيد من التفاصيل. في Raspberry Pi، يعد vc4-kms-v3d برنامج تشغيل يقوم بتنفيذ KMS، وغالبًا ما يشار إليه باسم "برنامج تشغيل KMS". مكدس الرسومات القديم: مكدس رسومات تم تنفيذه بالكامل في البرنامج الثابت VideoCore blob المكشوف بواسطة برنامج تشغيل مخزن إطارات Linux. تم استخدام مجموعة الرسومات القديمة في غالبية أجهزة Raspberry Pi Ltd حتى وقت قريب؛ يتم الآن استبداله تدريجيًا بـ (F)KMS/DRM.

نظام HDMI وبرامج تشغيل الرسومات

تستخدم أجهزة Raspberry Pi معيار HDMI، وهو أمر شائع جدًا في شاشات LCD وأجهزة التلفزيون الحديثة، لإخراج الفيديو. تحتوي أجهزة Raspberry Pi 3 (بما في ذلك Raspberry Pi 3B+) والأجهزة الأقدم على منفذ HDMI واحد، وهو قادر على إخراج 1920 × 1200 عند 60 هرتز باستخدام موصل HDMI كامل الحجم. يحتوي Raspberry Pi 4 على منفذي HDMI صغيرين، وهو قادر على إخراج 4K على كلا المنفذين. اعتمادًا على الإعداد، فإن منفذ HDMI 0 الموجود في Raspberry Pi 4 قادر على إنتاج ما يصل إلى 4kp60، ولكن عند استخدام جهازي إخراج 4K فإنك تقتصر على p30 على كلا الجهازين. تعد مجموعة برامج الرسومات، بغض النظر عن الإصدار، مسؤولة عن التحقق من خصائص أجهزة HDMI المتصلة وإعداد نظام HDMI بشكل مناسب. تستخدم حزم Legacy وFKMS البرامج الثابتة في معالج الرسومات VideoCore للتحقق من وجود HDMI وخصائصه. على النقيض من ذلك، يستخدم KMS مصدرًا مفتوحًا تمامًا، وتطبيقًا من جانب ARM. وهذا يعني أن قواعد التعليمات البرمجية للنظامين مختلفة تمامًا، وفي بعض الظروف يمكن أن يؤدي ذلك إلى سلوك مختلف بين النهجين. تقوم أجهزة HDMI وDVI بتعريف نفسها بالجهاز المصدر باستخدام جزء من البيانات التعريفية تسمى كتلة EDID. تتم قراءة ذلك بواسطة الجهاز المصدر من جهاز العرض عبر اتصال I2C، وهذا شفاف تمامًا للمستخدم النهائي كما يتم ذلك بواسطة مكدس الرسومات. تحتوي كتلة EDID على قدر كبير من المعلومات، ولكنها تُستخدم بشكل أساسي لتحديد الدقة التي تدعمها الشاشة، لذلك يمكن إعداد Raspberry Pi لإخراج الدقة المناسبة.

كيف يتم التعامل مع HDMI أثناء التشغيل

عند تشغيله لأول مرة، يمر Raspberry Pi بعدد من المراحلtages، المعروف باسم التمهيد stagالعربية:

1. الأولىtagهـ، يقوم برنامج تحميل التشغيل المستند إلى ROM بتشغيل وحدة معالجة الرسومات VideoCore.
2. ثانيةtagأداة تحميل التشغيل الإلكترونية (هذا هو bootcode.bin الموجود على بطاقة SD على الأجهزة السابقة لـ Raspberry Pi 4، وفي SPI EEPROM على Raspberry Pi 4):
   1. على Raspberry Pi 4، الثانيةtagسيقوم برنامج تحميل التشغيل بتشغيل نظام HDMI، واستجواب الشاشة بحثًا عن الأوضاع الممكنة، ثم إعداد الشاشة بشكل مناسب. عند هذه النقطة يتم استخدام الشاشة لتوفير البيانات التشخيصية الأساسية.
   2. ستعرض شاشة تشخيص أداة تحميل التشغيل (من 07 ديسمبر 2022 فصاعدًا) حالة أي شاشات عرض متصلة (ما إذا كان Hotplug Detect (HPD) موجودًا، وما إذا كان قد تم استرداد كتلة EDID من الشاشة).
3. يتم تحميل البرنامج الثابت VideoCore (start.elf) وتشغيله. سيتولى هذا التحكم في نظام HDMI، وقراءة كتلة EDID من أي شاشات عرض متصلة، وإظهار شاشة قوس قزح على تلك الشاشات.
4. تمهيد نواة لينكس
   1. أثناء تشغيل kernel، سيتولى KMS التحكم في نظام HDMI من البرنامج الثابت. مرة أخرى، تتم قراءة كتلة EDID من أي شاشات عرض مرفقة، ويتم استخدام هذه المعلومات لإعداد وحدة تحكم Linux وسطح المكتب.

المشاكل والأعراض المحتملة

أعراض الفشل الأكثر شيوعًا عند الانتقال إلى KMS هي التمهيد الجيد في البداية، مع ظهور شاشة أداة تحميل التشغيل ثم ظهور شاشة قوس قزح، تليها بعد بضع ثوانٍ تحول الشاشة إلى اللون الأسود وعدم العودة مرة أخرى. النقطة التي تتحول فيها الشاشة إلى اللون الأسود هي في الواقع النقطة أثناء عملية تمهيد kernel عندما يتولى برنامج تشغيل KMS تشغيل الشاشة من البرنامج الثابت. يعمل Raspberry Pi حاليًا من جميع النواحي باستثناء مخرج HDMI، لذا إذا تم تمكين SSH، فيجب أن تكون قادرًا على تسجيل الدخول إلى الجهاز عبر هذا المسار. عادةً ما يومض مؤشر LED الأخضر للوصول إلى بطاقة SD من حين لآخر. ومن الممكن أيضًا ألا ترى أي مخرج HDMI على الإطلاق؛ لا توجد شاشة محمل الإقلاع ولا شاشة قوس قزح. يمكن أن يعزى هذا عادةً إلى خطأ في الأجهزة.

تشخيص الخطأ

لا يوجد مخرج HDMI على الإطلاق
من الممكن أن الجهاز لم يتم تشغيله على الإطلاق، ولكن هذا خارج نطاق هذه الورقة البيضاء. بافتراض أن السلوك الملحوظ يمثل مشكلة في العرض، فإن نقص إخراج HDMI أثناء أي جزء من عملية التمهيد يرجع عادةً إلى خطأ في الأجهزة. هناك عدد من الخيارات الممكنة:

• كابل HDMI معيب
• جرب كابلًا جديدًا. قد لا تحتوي بعض الكابلات، خاصة الرخيصة جدًا، على جميع خطوط الاتصالات المطلوبة (مثل التوصيل السريع) لكي يتمكن Raspberry Pi من اكتشاف الشاشة بنجاح.
• منفذ HDMI معيب في Raspberry Pi
• إذا كنت تستخدم Raspberry Pi 4، فجرب منفذ HDMI الآخر.
• منفذ HDMI معيب على الشاشة
• في بعض الأحيان قد يتآكل منفذ HDMI الموجود على الشاشة أو التلفزيون. جرب منفذًا مختلفًا إذا كان الجهاز به منفذًا.
• في حالات نادرة، قد يوفر جهاز العرض بيانات EDID فقط عند تشغيله، أو عند تحديد المنفذ الصحيح. للتحقق، تأكد من تشغيل الجهاز ومن تحديد منفذ الإدخال الصحيح.
• جهاز العرض لا يؤكد خط الكشف عن التوصيل السريع

الإخراج الأولي، ثم تصبح الشاشة سوداء
إذا ظهرت الشاشة ثم انطفأت أثناء تشغيل Linux kernel، فهناك عدد من الأسباب المحتملة، وترتبط هذه عادةً بمشكلة في قراءة EDID من جهاز العرض. كما يتبين من القسم أعلاه الذي يتعامل مع تسلسل التمهيد، تتم قراءة EDID في عدد من النقاط المختلفة أثناء عملية التمهيد، وتتم كل قراءة من هذه القراءات بواسطة برنامج مختلف. يتم تنفيذ القراءة النهائية، عندما يتولى KMS المسؤولية، من خلال كود kernel Linux الأساسي غير المعدل، وهذا لا يتعامل مع تنسيقات EDID المعيبة بالإضافة إلى البرامج الثابتة السابقة. ولهذا السبب يمكن أن تتوقف الشاشة عن العمل بشكل صحيح بمجرد تولي KMS المسؤولية. هناك عدد من الطرق للتأكد من فشل KMS في قراءة EDID، واثنتين منها كما يلي.
تحقق من شاشة تشخيص أداة تحميل التشغيل (Raspberry Pi 4 فقط)

ملحوظة
تتطلب تشخيصات أداة تحميل التشغيل أداة تحميل تشغيل حديثة. يمكنك الترقية إلى الإصدار الأحدث باستخدام هذه الإرشادات: https://www.raspberrypi.com/documentation/computers/raspberry-pi.html#updating-the-bootloader قم بإزالة بطاقة SD وأعد تشغيل Raspberry Pi. اضغط على ESC على شاشة تثبيت نظام التشغيل، ويجب أن تظهر شاشة التشخيص على جهاز العرض. يجب أن يكون هناك خط على الشاشة يبدأ بالعرض: — على سبيل المثالampعلى:

• عرض: DISP0: HDMI HPD=1 EDID=موافق #2 DISP1: HPD=0 EDID=لا شيء #0

يوضح هذا الإخراج من Raspberry Pi 4 أن النظام اكتشف شاشة HDMI على منفذ HDMI 0، وتم التأكيد على اكتشاف التوصيل السريع، وتمت قراءة EDID بشكل جيد. لم يتم العثور على أي شيء على منفذ HDMI 1.

تحقق مما إذا كان نظام KMS قد اكتشف EDID
للتحقق من ذلك، ستحتاج إلى تسجيل الدخول إلى جهاز Raspberry Pi عبر SSH من جهاز كمبيوتر مختلف. يمكن تمكين SSH عند إنشاء صورة بطاقة SD باستخدام Raspberry Pi Imager، باستخدام خيارات الإعدادات المتقدمة. يعد تمكين SSH على بطاقة SD التي تم تصويرها بالفعل أكثر تعقيدًا بعض الشيء: ستحتاج إلى استخدام جهاز كمبيوتر آخر لإضافة file اسمه ssh إلى قسم التمهيد. استبدل بطاقة SD في Raspberry Pi الأصلي وقم بتشغيلها. يجب أن يؤدي هذا إلى تمكين SSH، مع عنوان IP المخصص بواسطة DHCP. بمجرد تسجيل الدخول، اكتب ما يلي في موجه المحطة الطرفية لعرض محتويات أي EDID تم اكتشافه (قد تحتاج إلى تغيير HDMI-A-1 إلى HDMI-A-2 اعتمادًا على منفذ HDMI الموجود على Raspberry Pi الذي يتصل به جهاز العرض إلى): cat /sys/class/drm/card?-HDMI-A-1/edid إذا لم تكن هناك مجلدات باسم البطاقة?-HDMI-A-1 أو ما شابه، فمن المحتمل أنه لا يمكن قراءة EDID من الشاشة جهاز.

ملحوظة
في حالة قراءة EDID بنجاح، هناك افتراضية مفيدة file في نفس المجلد، يسمى الأوضاع، والذي عند عرضه يعرض جميع الأوضاع الممكنة التي يدعي EDID أن الجهاز يدعمها.

التخفيفات

اكتشاف Hotplug إذا فشل كل من البرنامج الثابت وKMS في العثور على شاشة متصلة، فقد يكون ذلك فشلًا في الكشف عن hotplug - على سبيل المثال، لا يعرف Raspberry Pi أنه تم توصيل جهاز، لذلك لا يتحقق من وجود EDID. قد يكون السبب في ذلك هو وجود كبل تالف، أو جهاز عرض لا يقوم بتأكيد التوصيل السريع بشكل صحيح. يمكنك فرض اكتشاف hotplug عن طريق تغيير سطر أوامر kernel file (cmdline.txt) المخزن في قسم التمهيد لبطاقة Raspberry Pi OS SD. يمكنك تعديل هذا file على نظام آخر، باستخدام أي محرر تفضله. أضف ما يلي إلى نهاية ملف cmdline.txt file: video=HDMI-A-1:1280×720@60D إذا كنت تستخدم منفذ HDMI الثاني، فاستبدل HDMI-A-1 بمنفذ HDMI-A-2. يمكنك أيضًا تحديد دقة ومعدل إطارات مختلفين، ولكن تأكد من اختيار تلك التي يدعمها جهاز العرض.

ملحوظة
يمكن العثور على الوثائق الخاصة بإعدادات سطر أوامر kernel للفيديو هنا: https://www.kernel.org/doc/Documentation/fb/modedb.txt

تحذير
تدعم مجموعات الرسومات الأقدم استخدام إدخال config.txt لتعيين اكتشاف hotplug، ولكن في وقت كتابة هذا التقرير، لا يعمل هذا مع KMS. قد يتم دعمه في إصدارات البرامج الثابتة المستقبلية. إدخال config.txt هو hdmi_force_hotplug، ويمكنك تحديد منفذ HDMI المحدد الذي ينطبق عليه hotplug باستخدام إما hdmi_force_hotplug:0=1 أو hdmi_force_hotplug:1=1. لاحظ أن تسميات KMS تشير إلى منافذ HDMI بالرقم 1 و2، بينما يستخدم Raspberry Pi 0 و1.

مشاكل إيد
هناك عدد قليل من أجهزة العرض غير قادرة على إرجاع EDID إذا تم إيقاف تشغيلها، أو عند تحديد إدخال AV خاطئ. يمكن أن يكون هذا مشكلة عندما يكون جهاز Raspberry Pi وأجهزة العرض على نفس شريط الطاقة، ويقوم جهاز Raspberry Pi بالتمهيد بشكل أسرع من جهاز العرض. مع أجهزة مثل هذه، قد تحتاج إلى توفير EDID يدويًا. والأكثر غرابة هو أن بعض أجهزة العرض تحتوي على كتل EDID ذات تنسيق سيئ ولا يمكن تحليلها بواسطة نظام KMS EDID. في هذه الظروف، قد يكون من الممكن قراءة EDID من جهاز ذي دقة مماثلة واستخدامه. في كلتا الحالتين، توضح الإرشادات التالية كيفية قراءة EDID من جهاز العرض وتكوين KMS لاستخدامه، بدلاً من محاولة KMS استجواب الجهاز مباشرة.

نسخ EDID إلى أ file
إنشاء file عادةً لا يكون احتواء بيانات تعريف EDID من البداية أمرًا ممكنًا، كما أن استخدام البيانات الموجودة أسهل كثيرًا. من الممكن عمومًا الحصول على EDID من جهاز العرض وتخزينه على بطاقة SD الخاصة بـ Raspberry Pi حتى يمكن استخدامه بواسطة KMS بدلاً من الحصول على EDID من جهاز العرض. الخيار الأسهل هنا هو التأكد من أن جهاز العرض قيد التشغيل وعلى إدخال AV الصحيح، وأن Raspberry Pi قد بدأ تشغيل نظام HDMI بشكل صحيح. من الجهاز، يمكنك الآن نسخ EDID إلى ملف file باستخدام الأمر التالي: sudo cp /sys/class/drm/card?-HDMI-A-1/edid /lib/firmware/myedid.dat إذا لم يكن EDID موجودًا لسبب ما، فيمكنك تشغيل الجهاز بطريقة غير - وضع KMS الذي ينجح في التمهيد إلى سطح المكتب أو وحدة التحكم، ثم انسخ EDID الذي (نأمل) أن يقرأه البرنامج الثابت بنجاح إلى file.

1. التمهيد إلى وضع الرسومات القديم.
   1. قم بتحرير ملف config.txt في قسم التمهيد، مع التأكد من تشغيل المحرر باستخدام sudo، وتغيير السطر الذي يقول dtoverlay=vc4-kms-v3d إلى #dtoverlay=vc4-kms-v3d.
   2. إعادة التشغيل.
2. يجب أن يظهر الآن سطح المكتب أو وحدة تحكم تسجيل الدخول.
   1. باستخدام الجهاز، انسخ EDID من جهاز العرض المرفق إلى a file مع الأمر التالي:

• tvservice -d myedid.dat sudo mv myedid.dat /lib/firmware/

استخدام fileEDID المستند إلى EDID بدلاً من استجواب جهاز العرض قم بتحرير /boot/cmdline.txt، مع التأكد من تشغيل المحرر الخاص بك باستخدام sudo، وإضافة ما يلي إلى سطر أوامر kernel: drm.edid_firmware=myedid.dat يمكنك تطبيق EDID على منفذ HDMI محدد كما يلي: drm.edid_firmware=HDMI-A-1:myedid.dat إذا لزم الأمر، قم بالتمهيد مرة أخرى إلى وضع KMS عن طريق القيام بما يلي:

1. قم بتحرير ملف config.txt في قسم التمهيد، مع التأكد من تشغيل المحرر باستخدام Sudo، وتغيير السطر الذي يقول #dtoverlay=vc4-kms-v3d إلى dtoverlay=vc4-kms-v3d.
2. إعادة التشغيل.

ملحوظة
إذا كنت تستخدم fileالمستند إلى EDID، ولكن لا تزال تواجه مشكلات مع hotplug، يمكنك فرض اكتشاف hotplug عن طريق إضافة ما يلي إلى سطر أوامر kernel: video=HDMI-A-1:D.

المستندات / الموارد

برنامج تشغيل رسومات إخراج RaspberryPi KMS HDMI [بي دي اف] دليل المستخدم KMS، برنامج تشغيل رسومات إخراج HDMI، إخراج KMS HDMI، برنامج تشغيل الرسومات، برنامج تشغيل رسومات إخراج KMS HDMI، برنامج تشغيل

مراجع

• دليل المستخدم