Configuration affichage Raspberry Pi - Sorties HDMI - Mode console et mode graphique

Mise à jour : Raspberry Pi OS 10.7

Ce document décrit

• la configuration de la sortie hdmi pour affichage sur un écran PC et sur un écran tactile hdmi 7 pouces
• l'installation en mode console et en mode graphique
  

Sommaire

1 - Configuration du pilotage des afficheurs

• Chaque afficheur nécessite une configuration adaptée précisée dans le fichier /boot/config.txt. La liste des paramètres de configuration est disponible dans la documentation : https://www.raspberrypi.org/documentation/configuration/config-txt/video.md
• Des configurations sont également décrites dans /boot/overlays/README
  

1.1 - Fichier configuration par défaut

• Le fichier de configuration /boot/config.txt par défaut contient pour la partie graphique
  

$ cat /boot/config.txt
# For more options and information see
# http://rpf.io/configtxt
# Some settings may impact device functionality. See link above for details

# uncomment if you get no picture on HDMI for a default "safe" mode
#hdmi_safe=1

# uncomment this if your display has a black border of unused pixels visible
# and your display can output without overscan
#disable_overscan=1

# uncomment the following to adjust overscan. Use positive numbers if console
# goes off screen, and negative if there is too much border
#overscan_left=16
#overscan_right=16
#overscan_top=16
#overscan_bottom=16

# uncomment to force a console size. By default it will be display's size minus
# overscan.
#framebuffer_width=1280
#framebuffer_height=720

# uncomment if hdmi display is not detected and composite is being output
#hdmi_force_hotplug=1

# uncomment to force a specific HDMI mode (this will force VGA)
#hdmi_group=1
#hdmi_mode=1

# uncomment to force a HDMI mode rather than DVI. This can make audio work in
# DMT (computer monitor) modes
#hdmi_drive=2

# uncomment to increase signal to HDMI, if you have interference, blanking, or
# no display
#config_hdmi_boost=4

# uncomment for composite PAL
#sdtv_mode=2

# Additional overlays and parameters are documented /boot/overlays/README

# Enable audio (loads snd_bcm2835)
dtparam=audio=on

[pi4]
# Enable DRM VC4 V3D driver on top of the dispmanx display stack
dtoverlay=vc4-fkms-v3d
max_framebuffers=2

[all]
#dtoverlay=vc4-fkms-v3d

• Si l'on ne retient que les lignes non commentées, il se réduit à
  

[pi4]
# Enable DRM VC4 V3D driver on top of the dispmanx display stack
dtoverlay=vc4-fkms-v3d
max_framebuffers=2

• La première ligne active dans le cas du raspberry pi4 le pilote vc4-fkms-v3d
  
• La deuxième ligne définit le nombre max de framebuffers et donc d'affichage connectable. Par défaut la valeur est la valeur maximale : 2. Si l'on n'utilise 0 ou un seul affichage, le nombre max de framebuffers peut-être réduit en fonction.
  

1.2 - Exemple - Configuration pour écran tactile hdmi 7 pouces sur hdmi0

• Référence : écran tactile SHCHV http://www.lcdwiki.com/7inch_HDMI_Display-C - Résolution 1024-600 - Connexion HDMI
  

• Cet écran ne dispose pas de haut-parleur, la sortie son HDMI peut donc être supprimée
  

• Le fabriquant recommande les paramètres suivant :
  

max_usb_current=1
hdmi_force_hotplug=1
config_hdmi_boost=7
hdmi_group=2
hdmi_mode=87
hdmi_drive=1
display_rotate=0
hdmi_cvt=1024 600 60 6 0 0 0

• max_usb_current est déprécié (voir https://www.raspberrypi.org/documentation/configuration/config-txt/misc.md), le courant par défaut est désormais le courant max (1200mA)

• hdmi_force_hotplug=1 force la sortie hdmi même en l'absence de signal de présence d'un moniteur hdmi

• config_hdmi_boost=7 est en relation avec la force du signal hdmi (longueur du cable etc...) la valeur par défaut est 5 sur le pi4
  
• hdmi_group=2 (Le groupe 2 est DMT - Display Monitor Timing - utilisé pour les moniteurs PC / CEA est utilisé pour les téléviseurs)
  
• hdmi_mode=87 (la résolution n'est pas une des résolutions standards, mais est définie par hdmi_cvt)
  
• hdmi_drive=1 mode DMI (sans son) - hdmi_drive=2 mode HDMI (avec son) - *
  
• display_rotate est déprécié et est remplacé (dans le cas présent) par display_hdmi_rotate - *
  
• hdmi_cvt 1024 600 60 6 0 0 0 >> résolution 1024x600 60 Hz Aspect 1/6 pas de marges, interlace progressif
  

• Récapitulatif : on suppose l'afficheur connecté sur la sortie hdmi0 - on ne conserve que les options nécessaires *

[hdmi:0]

# Set hdmi signal boost to the default value
config_hdmi_boost=5

# Set monitor mode to DMT
hdmi_group=2

# Set monitor resolution to 10024x600  / 60 Hz / ratio 1:6
hdmi_mode=87
hdmi_cvt 1024 600 60 6 0 0 0

1.3 - Exemple 2 - Configuration pour moniteur PC sur hdmi1

• On suppose que le moniteur PC est connecté sur la sortie hdmi1, dispose d'un haut-parleur et d'une résolution 1920x1080. Les paramètres de configuration deviennent
  

[hdmi:1]

# Set monitor mode to DMT
hdmi_group=2

# Set Normal HDMI mode (sound will be sent if supported and enabled)
hdmi_drive=2

# Enable audio (loads snd_bcm2835)
dtparam=audio=on

# Set monitor resolution to 1920x1080 / 60 Hz / ratio 16:9
hdmi_mode=87
hdmi_cvt=1920 1080 60 3

2 - Utilitaires

Les informations suivantes peuvent être obtenues depuis une console virtuelle ou une connexion ssh

2.1 - fbset

• Caractéristiques de l'affichage, ici 1024x600, via fbset
  

$ fbset -i

mode "1024x600"
    geometry 1024 600 1024 600 16
    timings 0 0 0 0 0 0 0
    accel true
    rgba 5/11,6/5,5/0,0/0
endmode

Frame buffer device information:
    Name        : vc4drmfb
    Address     : 0
    Size        : 1228800
    Type        : PACKED PIXELS
    Visual      : TRUECOLOR
    XPanStep    : 1
    YPanStep    : 1
    YWrapStep   : 0
    LineLength  : 2048
    Accelerator : No

2.2 - tvservice

• Liste et numérotation des sorties hdmi, ici la sortie 2 correspond à HDMI 0
  

$ tvservice --list           # tvservice -l
1 attached device(s), display ID's are : 
Display Number 2, type HDMI 0

• SI plusieurs sorties sont disponibles, dans les commandes suivantes, spécifier la sortie 2 par exemple avec -v2 ou --device 2
  
• État de la sortie

$ tvservice --status         # tvservice -s
state 0xa [HDMI DMT (87)RGB full 15:9], 1024x600 @ 60.00Hz, progressive

$ tvservice -s -v2
state 0xa [HDMI DMT (87) RGB full 15:9], 1024x600 @ 60.00Hz, progressive

• Arrêt / redémarrage de la sortie hdmi

$ tvservice --off            # tvservice -o
Powering off HDMI

$ tvservice --preferred      # tvservice -p
Powering on HDMI with preferred settings

• Infos diverses
  

$ tvservice --modes=DMT              # tvservice -m DMT
Group DMT has 3 modes:
           mode 4: 640x480 @ 60Hz 4:3, clock:25MHz progressive 
  (prefer) mode 87: 1024x600 @ 60Hz 15:9, clock:49MHz progressive 
           mode 88: 1024x600 @ 60Hz 15:9, clock:49MHz progressive

$ tvservice -m CEA            # tvservice -m CEA
Group CEA has 4 modes:
           mode 4: 1280x720 @ 60Hz 16:9, clock:74MHz progressive 
           mode 16: 1920x1080 @ 60Hz 16:9, clock:148MHz progressive 
           mode 95: 3840x2160 @ 30Hz 16:9, clock:297MHz progressive 
           mode 97: 3840x2160 @ 60Hz 16:9, clock:594MHz progressive

$ tvservice --name              # tvservice -n
[E] No device present

$ tvservice --name --device 2    # tvservice -n
[E] No device present

2.3 - edid

• Utilisation de tvservice

$  tvservice -d edid.dat
Nothing written!

$ parseedit edid.dat
????

• Caractéristiques de l'écran via edid (échoue car le fichier est vide ...) Voir https://github.com/linuxhw/EDID

• Installer edid-decode qui fournit la commande homonyme
  

$ aptitude show edid-decode
....
Description: decode the binary EDID information from monitors
 EDID is binary data encoded in the monitor firmware, which the kernel exposes
 via /sys/devices/.../drm/card*/card*/edid.  edid-decode renders this binary
 data into a human-readable text form.
...

$ sudo aptitude install edid-decode

• Installer read-edid qui fournit les commandes get-edid (non disponible dans l'architecture arm) et parse-edid (disponible dans l'architecture arm)

$ aptitude install read edid-decode

• Le code edid devrait-être disponible en
  

$ find /sys/devices -name edid
/sys/devices/platform/gpu/drm/card0/card0-HDMI-A-1/edid

mais ce n'est pas le cas ....

3 - Mode texte

• L'affichage en mode texte utilise le framebuffer vc4 qui est automatiquement chargé

$ sudo dmesg |grep vc4
[    5.071121] vc4-drm gpu: bound fe600000.firmwarekms (ops vc4_fkms_ops [vc4])
[    5.073838] [drm] Initialized vc4 0.0.0 20140616 for gpu on minor 0

$ lsmod |grep "^vc4"
vc4                   253952  0

$ sudo modinfo vc4
filename:       /lib/modules/5.10.11-v7l+/kernel/drivers/gpu/drm/vc4/vc4.ko
license:        GPL v2
author:         Eric Anholt <eric@anholt.net>
description:    Broadcom VC4 DRM Driver
alias:          platform:vc4-drm
......

• Si la taille des caractères à l'écran ne convient pas, modifier les caractéristiques de la fonte avec
  

$ sudo dpkg reconfigure console-setup

pour obtenir par exemple les valeurs suivantes

$ sudo debconf-show console-setup |grep "*"
* console-setup/fontsize-fb47: 12x24 (uniquement tampon vidéo (« framebuffer »))
* console-setup/fontface47: Terminus
* console-setup/codeset47: # Latin1 and Latin5 - western Europe and Turkic languages
* console-setup/charmap47: UTF-8

• Fermer la console et la rouvrir pour faire prendre en compte les modifications

4 - Mode graphique

4.1 - Processeurs graphiques

• Les cartes Raspberry sont équipées de processeurs graphiques ARM, appelés Mali
  
• Pi Zero W - Processeur graphique Broadcom VideoCore IV - 400 MHz
• PI3 A+ - Processeur graphique Broadcom VideoCore IV - 400 MHz
• PI4 B - Processeur graphique Broadcom VideoCore VI - 500 MHz

4.2 - Choix du module

• Le module d'affichage standard non accéléré est fbdev, il est installé par le paquet xserver-xorg-video-fbdev
• Le module d'affichage standard accéléré ZD est fbturbo, il est installé par le paquet xserver-xorg-videoffbturbo (voir https://github.com/ssvb/xf86-video-fbturbo)
  

• Un module compatible Vulkan est prévu ultérieurement pour le Raspberry PI4 : voir https://github.com/SaschaWillems/Vulkan

Dans ce qui suit, on utilise fbdev

4.3 - Mode graphique sans bureau

• Pour installer un mode graphique minimal (sans bureau, ni gestionnaire de cessions), mais avec un gestionnaire de fenêtre
• avec le module fbdev

$ sudo aptitude install --without-recommends xorg xserver-xorg xserver-xorg-video-fbdev openbox mesa-utils x11-xserver-utils

• avec le module fbturbo
  

$ sudo aptitude install --without-recommends xorg xserver-xorg xserver-xorg-video-fbtrubo openbox mesa-utils x11-xserver-utils

• Pour lancer le mode graphique depuis une console avec le gestionnaire openbox
  

$ startx

• Dans la fenêtre, utiliser le clic droit pour activer le menu openbox et choisir une application à lancer
  
• Exemple : fbdev - glxgears - afficheur 1024x600x60 - 16 bits
  

$ vblank_mode=0 glxgears
ATTENTION: default value of option vblank_mode overridden by environment.
9329 frames in 5.0 seconds = 1855,727 FPS
....

Note : La performance est fortement fonction de la taille de la fenêtre d'affichage

• Pour sortir du mode graphique

$ pkill xinit

4.4 - Mode graphique avec bureau "Pixel"

• Le bureau pixel est basé sur openbox, lightdm et des éléments de LXDE
  

$ sudo apt install raspberrypi-ui-mods

• Le lancement du bureau s'effectue par le gestionnaire de session

$ systemctl start lightdm