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@tsutsui

tsutsui/NetBSD-x86-genfb_isa-design.md

Created February 21, 2026 07:02
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NetBSD-x86-genfb_isa-design.md

以下は、あなたが挙げた 3 つの参照（デバドラ書き方・genfb_pci.c・genfb_machdep.c）の“やり方”に合わせて、ISA VGA（VESA LFB 前提）で genfb を wsdisplay フレームバッファコンソールとして使うための

  • src/sys/dev/isa/genfb_isa.c の設計書（要点）
  • 実装（KNF寄り）

を、NetBSD/x86（i386/amd64）限定としてまとめたものです。

設計書：genfb_isa の狙いと前提

1) 目的とスコープ

  • 目的: x86 のブートローダが VESA VBE で設定した Linear Framebuffer (LFB) の情報（BTINFO_FRAMEBUFFER）を使い、ISA バス上にぶら下がる レガシー VGA 環境でも genfb(4) をアタッチして wsdisplay(4) を提供する。

  • 非目的:

    • カーネルから VBE BIOS を呼んで モード変更はしない（それはブートローダ側の仕事）。
    • VGA 互換のバンク切替 FB は対象外（LFB 前提）。

x86 のコンソール初期化 consinit は、BTINFO_FRAMEBUFFER があり物理アドレスがあれば x86_genfb_cnattach を試し、成功したら genfb_cnattach により genfb がコンソール選択済みであることを示します（後段で genfb_is_console() が真になる）。(ftp.iij.ad.jp) この「先に consinit がコンソール選択を確定」という流れに乗るのが今回の設計の中核です。

2) 依存関係（情報ソース）

  • LFB の諸元は bootinfo の struct btinfo_framebuffer を読む。フィールド（physaddr/width/height/stride/depth/vbemode など）はここで定義されています。(ftp.iij.ad.jp)

  • genfb 本体はデバイスプロパティ（proplib）から

    • "width", "height", "depth", "address", "linebytes" を読んで初期化します。(ftp.iij.ad.jp)

  • wsdisplay の mmap は、genfb 側が genfb_ops.genfb_mmap を呼び出す形でフロントエンドに委譲できます（未提供なら -1 返し）。(ftp.iij.ad.jp)

  • genfb_ops でフロントエンドが差し込めるフックはこの構造体。(ftp.iij.ad.jp)

3) アタッチ条件（衝突回避方針）

ISA の “display-class” の自動判定は PCI ほど強くできないため、衝突回避は 保守的にします。

match 条件（全部満たす）

  1. x86（i386/amd64）であること
  2. genfb_is_enabled() が真（genfb 無効化されていない）(ftp.iij.ad.jp)
  3. BTINFO_FRAMEBUFFER が存在し physaddr != 0 (ftp.iij.ad.jp)
  4. vbemode != 0（VBE モード番号がある＝VESA VBE 経由っぽい）(ftp.iij.ad.jp)
  5. genfb_is_console() が真（つまり consinit が genfb をコンソールとして選んでいる）(ftp.iij.ad.jp)

→ これにより、シリアルコンソールや 別の FB ドライバがコンソールのケースでは基本的にアタッチしません。

4) プロパティ設計（genfb へ渡す契約）

device_properties(self) に以下を設定します（genfb 本体が読むキーに合わせる）(ftp.iij.ad.jp)

必須:

  • "width" = fbinfo->width
  • "height" = fbinfo->height
  • "depth" = fbinfo->depth
  • "linebytes" = fbinfo->stride
  • "address" = fbinfo->physaddr（uint64）

任意（あると嬉しい）:

  • "is_console" = genfb_is_console()（真）
  • "virtual_address" = 既に consinit がマップ済みならその KVA（今回は 未設定でも可。設定されていない場合は本ドライバで bus_space_map して sc_fbaddr を埋める）
  • "clear-screen" = false（コンソール上の既存表示を消さない）

色（8bpp 対応のため）:

  • "cmap_callback" に struct genfb_colormap_callback * を詰めると、genfb がパレット更新で呼びます（genfb は cmap_callback を uint64 として受け取ってポインタ化）。(ftp.iij.ad.jp) 今回は ISA VGA の DAC ポート（0x3c8/0x3c9）へ書く簡易実装を載せます。

5) メモリマップ戦略

  • genfb 本体は FB の KVA を自動マップしないので、フロントエンドが

    • bus_space_map(BUS_SPACE_MAP_LINEAR) で FB をマップし
    • bus_space_vaddr() で sc_gen.sc_fbaddr を設定
    • genfb_attach() を呼ぶ という流れにします（genfb_pci と同様の役割分担の考え方）。

実装：src/sys/dev/isa/genfb_isa.c

[省略]

組み込みに必要な周辺（最小）

1) カーネルコンフィグ

例（LEGACY っぽい環境を想定）:

genfb*	at isa?
wsdisplay*	at genfb?

※ pcdisplay/vga と競合させたくないなら、コンソール選択を genfb に寄せる（ブートローダで VESA モード使用）＋ pcdisplay を外す等を検討。

2) files 追加

sys/dev/isa/files.isa 相当に 1 行追加するのが典型です（名称はあなたのツリーの流儀に合わせてください）:

file	dev/isa/genfb_isa.c		genfb & isa

実装上の注意点（先に潰しておくべき罠）

  • 「ISA VGA で VESA LFB」が本当に成立するかは、実機/BIOS/ブートローダ次第です。カーネルは BTINFO_FRAMEBUFFER を信じるだけなので、LFB が取れていない環境では当然動きません。struct btinfo_framebuffer の定義（vbemode 等）を前提にしています。(ftp.iij.ad.jp)
  • mmap は genfb からフロントエンドへ委譲されるので、提供しないと userland mmap は基本死にます（今回 genfb_ops.genfb_mmap を実装）。(ftp.iij.ad.jp)
  • 8bpp で色が欲しい場合、DAC を叩く callback が必要です（今回の最小実装）。genfb は callback があれば putpalreg 経由で呼びます。(ftp.iij.ad.jp)
  • is_console を genfb_is_console() に追随させるのが衝突回避の肝です。genfb_is_console() は genfb_cnattach() 呼び出しの有無で決まります。(ftp.iij.ad.jp)

必要なら、次の段階として「btinfo_framebuffer の rpos/rnum を genfb の rasops_info に忠実に反映する（現状 genfb は is_bgr/is_10bit くらいしか見ない）」とか、「device_register 的に ISA 側でもプロパティ注入したい」などの方向にも拡張できますが、まずは上の genfb_isa.c が “最低限動く・衝突しにくい” ラインです。

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