Raspberry Piの小さな液晶のPiTFTを仮想画面スクロールで広く使いたかったけど挫折

Raspberry Pi用でAdaruit製のGPIO経由(SPI)で接続する320×240 2.8"のタッチスクリーン付きのディスプレイ．動作には専用のドライバが必要．ドライバはsourceの他にAdaruitがRasbianに組み込み済みのものと，ビルド済みのリポジトリが用意されている．

PiTFT – Assembled 320×240 2.8 TFT+Touchscreen for Raspberry Pi ID: 1601 – $34.95 : Adafruit Industries, Unique & fun DIY electronics and kits (製品ページ)
Overview | Adafruit PiTFT – 2.8" Touchscreen Display for Raspberry Pi | Adafruit Learning System (解説ページ)
notro/fbtft: Linux Framebuffer drivers for small TFT LCD display modules (source)

Afafruit謹製のOSイメージ入手
通常のRasbianにAdafruitのリポジトリを追加する方法と，それを反映済みのOSイメージを使う方法(と自分でbuildする方法)がある．ここでは手順の少ないAfafruit謹製のOSイメージを利用する．こちらからwheesy/jessieのものが入手可能．

Easy Install | Adafruit PiTFT – 2.8" Touchscreen Display for Raspberry Pi | Adafruit Learning System

今回はjessie(2015-09-24-raspbian-jessie-pitft28r.zip)を利用．hashや署名は見当たらず．手元ではこんな感じだった．
$ md5sum 2015-09-24-raspbian-jessie-pitft28r.zipe78c764abbd3426d63d9ae7180fcdfa8  2015-09-24-raspbian-jessie-pitft28r.zip$ sha512sum 2015-09-24-raspbian-jessie-pitft28r.zipa6be01345be6030aaf0bc85293a946be4db54e80a42dbbab0034ddff3c21e842fc10f7f066acd605ffd9d16b6d43e14631e7d5a969a7f2a0869d7d00f013d8fd  2015-09-24-raspbian-jessie-pitft28r.zip
SD Cardデバイス確認
$ dmesg | tail -3[793679.349596] mmc0: new high speed SDHC card at address 59b4[793679.350315] mmcblk0: mmc0:59b4 USDU1 14.9 GiB[793679.351411]  mmcblk0: p1 p2 p3$ sudo fdisk -l /dev/mmcblk0Disk /dev/mmcblk0: 15 GiB, 16088301568 bytes, 31422464 sectorsUnits: sectors of 1 * 512 = 512 bytesSector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytesI/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytesDisklabel type: dosDisk identifier: 0xb3c5e39a Device         Boot    Start      End  Sectors  Size Id Type/dev/mmcblk0p1          8192   131071   122880   60M  c W95 FAT32 (LBA)/dev/mmcblk0p2        131072 27228158 27097087 12.9G 83 Linux/dev/mmcblk0p3      27228159 31422463  4194305    2G 83 Linux$ mount|grep /dev/mmcblk0
パーティション情報の確認と消去
$ sudo wipefs /dev/mmcblk0offset               type----------------------------------------------------------------0x1fe                dos   [partition table] $ sudo wipefs -a /dev/mmcblk0/dev/mmcblk0: 2 bytes were erased at offset 0x000001fe (dos): 55 aa/dev/mmcblk0: calling ioctl to re-read partition table: 成功です$ sudo wipefs /dev/mmcblk0
※Mac/Windowsではこの辺を使うといいと思う．

SD Formatter 4.0 for SD/SDHC/SDXC – SD Association

イメージ書き込み
$ unzip -p 2015-09-24-raspbian-jessie-pitft28r.zip | pv | sudo ionice -c2 dd of=/dev/mmcblk0 bs=4M4.03GiB 0:05:58 [11.5MiB/s] [                                                                                                              <=>                         ]0+36176 レコード入力0+36176 レコード出力4325376000 バイト (4.3 GB) コピーされました、 452.676 秒、 9.6 MB/秒$ sync$ sync$ mount|grep /dev/mmcblk0
コマンドの意味などはこちらを

Linux 環境での Raspberry Pi 向け OS 書き込みTips | matoken’s meme

書き込んだSD CardをPiTFTの繋がったRaspberry Piに挿入して起動するとXが自動起動してLXDEにpiユーザで自動ログインした状態になる．
リモート接続(ssh)
Rasbian jessieは初期状態でavahi&sshが起動しているのでIPアドレスを調べなくても接続できて便利．
$ ssh pi@raspberrypi.local -CY
リモート接続(vnc)
x11vncを使ってvinoみたいに既に起動しているX画面(DISPLAY=:0)を転送
$ sudo apt install x11vnc$ x11vnc -display :0 &
リポジトリサーバの日本への切り替えとパッケージのアップデート
$ sudo apt edit-sources$ cat /etc/apt/sources.listdeb http://ftp.tsukuba.wide.ad.jp/Linux/raspbian/raspbian/  jessie main contrib non-free rpideb-src http://ftp.tsukuba.wide.ad.jp/Linux/raspbian/raspbian/  jessie main contrib non-free rpideb http://apt.adafruit.com/raspbian/ jessie main$ sudo apt update && sudo apt upgrade
Xの確認
$ ps -ef|grep Xroot       557   550  0 05:50 tty7     00:00:01 /usr/bin/X :0 -seat seat0 -auth /var/run/lightdm/root/:0 -nolisten tcp vt7 -novtswitchpi         733   698  0 05:50 ?        00:00:00 /usr/bin/lxsession -s LXDE-pi -e LXDEpi         837   733  1 05:51 ?        00:00:02 lxpanel --profile LXDE-pipi         838   733  0 05:51 ?        00:00:01 pcmanfm --desktop --profile LXDE-pipi         968   942  0 05:55 pts/0    00:00:00 grep --color=auto X$ DISPLAY=:0 xrandr --verbosexrandr: Failed to get size of gamma for output defaultScreen 0: minimum 320 x 240, current 320 x 240, maximum 320 x 240default connected 320x240+0+0 (0x4f) normal (normal) 0mm x 0mm        Identifier: 0x4e        Timestamp:  35831        Subpixel:   unknown        Clones:        CRTC:       0        CRTCs:      0        Transform:  1.000000 0.000000 0.000000                    0.000000 1.000000 0.000000                    0.000000 0.000000 1.000000                   filter:  320x240 (0x4f)  0.000MHz *current        h: width   320 start    0 end    0 total  320 skew    0 clock   0.00KHz        v: height  240 start    0 end    0 total  240           clock   0.00Hz$ ls -l /dev/fb*crw-rw---- 1 root video 29, 0 Sep 24 17:32 /dev/fb0crw-rw---- 1 root video 29, 1 Feb  3 05:52 /dev/fb1
PiTFT分のXだけが起動していて，ディスプレイ番号は:0のよう．解像度は320x240だけ．モニタ名はdefault?
XRandRのpanningを使って画面をスクロールして広く使う(失敗)
やっと本題．
xrandrのmanを見るとpanningというそれらしい設定が．
Per-output options        --panning widthxheight[+x+y[/track_widthxtrack_height+track_x+track_y[/border_left/border_top/border_right/border_bottom]]]              This option sets the panning parameters.  As soon as panning is enabled, the CRTC position can change with every pointer move.  The first four param‐              eters specify the total panning area, the next four the pointer tracking area (which defaults to the same area). The last four parameters specify the              border and default to 0. A width or height set to zero disables panning on the according axis. You typically have to set the screen  size  with  --fb              simultaneously.        --transform a,b,c,d,e,f,g,h,i              Specifies a transformation matrix to apply on the output. Automatically a bilinear filter is selected.  The mathematical form corresponds to:                     a b c                     d e f                     g h i              The transformation is based on homogeneous coordinates. The matrix multiplied by the coordinate vector of a pixel of the output gives the transformed              coordinate vector of a pixel in the graphic buffer.  More precisely, the vector (x y) of the output pixel is extended to 3 values (x y w), with 1  as              the  w coordinate and multiplied against the matrix. The final device coordinates of the pixel are then calculated with the so-called homogenic divi‐              sion by the transformed w coordinate.  In other words, the device coordinates (x' y') of the transformed pixel are:                     x' = (ax + by + c) / w'   and                     y' = (dx + ey + f) / w'   ,                     with  w' = (gx + hy + i)  .              Typically, a and e corresponds to the scaling on the X and Y axes, c and f corresponds to the translation on those axes, and g, h, and i are  respec‐              tively  0,  0 and 1. The matrix can also be used to express more complex transformations such as keystone correction, or rotation.  For a rotation of              an angle T, this formula can be used:                     cos T  -sin T   0                     sin T   cos T   0                      0       0      1              As a special argument, instead of passing a matrix, one can pass the string none, in which case the default values are used (a  unit  matrix  without              filter).        --scale xxy              Changes  the  dimensions  of the output picture. Values superior to 1 will lead to a compressed screen (screen dimension bigger than the dimension of              the output mode), and values below 1 leads to a zoom in on the output. This option is actually a shortcut version of the --transform option.        --scale-from wxh              Specifies the size in pixels of the area of the framebuffer to be displayed on this output.  This option  is  actually  a  shortcut  version  of  the              --transform option.        --primary              Set the output as primary.  It will be sorted first in Xinerama and RANDR geometry requests.
ちょっと複雑そう．xrandrのGUIの皮のarandr/lxrandrで設定できると便利なんだろうけど実装された機能が少なくてこの当たりの設定は使えない感じで残念．
＃arandrは外部モニタの設定や解像度の変更にはよく使ってます．
XRandRを手動で設定してmodeの登録を試みる
cvtコマンドで取得した値をxrandrに渡すといいはずだけどうまく行かない．
$ cvt 800 600# 800x600 59.86 Hz (CVT 0.48M3) hsync: 37.35 kHz; pclk: 38.25 MHzModeline "800x600_60.00"   38.25  800 832 912 1024  600 603 607 624 -hsync +vsync$ xrandr --newmode "800x600_60.00"   38.25  800 832 912 1024  600 603 607 624 -hsync +vsync$ xrandr --addmode default 800x600_60.00xrandr: cannot find output "default"$ DISPLAY=:0 xrandr --addmode default 800x600_60.00xrandr: Failed to get size of gamma for output defaultxrandr: cannot find mode "800x600_60.00"$ DISPLAY=:0 xrandr --addmode default 800x600_60.00xrandr: Failed to get size of gamma for output defaultxrandr: cannot find mode "800x600_60.00"
PC(i915なDebian stretch amd64)では想定した動作になった．
この例では存在するモードよりも広い1904×720のモードを追加した後，画面のモードを640×480にして仮想スクリーンを1904×720にしている．マウスカーソルを端に持って行くと自動スクロールする．
$ xrandr | grep LVDS1 -A5LVDS1 connected 1366x768+0+0 (normal left inverted right x axis y axis) 277mm x 156mm panning 1366x768+0+0   1366x768      60.00*+   1360x768      59.80    59.96     1024x768      60.00     800x600       60.32    56.25     640x480       59.94  $ cvt 1904 720# 1904x720 59.97 Hz (CVT) hsync: 44.86 kHz; pclk: 111.25 MHzModeline "1904x720_60.00"  111.25  1904 2000 2192 2480  720 723 733 748 -hsync +vsync$ cvt 1904 720# 1904x720 59.97 Hz (CVT) hsync: 44.86 kHz; pclk: 111.25 MHzModeline "1904x720_60.00"  111.25  1904 2000 2192 2480  720 723 733 748 -hsync +vsync$ xrandr --newmode "1904x720_60.00"  111.25  1904 2000 2192 2480  720 723 733 748 -hsync +vsync$ xrandr --addmode VGA1 1904x720_60.00$ xrandr --output LVDS1 --mode 640x480 --panning 1904x720
そもそもpanningはmodeを追加しなくても使えるようだ．
$ xrandr --output LVDS1 --mode 1366x768 --panning 2000x768$ xrandr --output LVDS1 --mode 1366x768 --panning 2732x1536 --scale 2x2
ということはこれだけでいいはずだけどモニタ名がうまく行けてない．モニタ名をドライバでちゃんと設定してない?
$ DISPLAY=:0 xrandr default --mode 320x240 --panning 800x600xrandr: unrecognized option 'default'Try 'xrandr --help' for more information.$ DISPLAY=:0 xrandr default --mode 320x240 --panning 800x600xrandr: unrecognized option 'default'Try 'xrandr --help' for more information.
Adafruitのフォーラムに同じ質問があったけど動いて無さそう．

Adafruit customer service forums • View topic – pitft panning

もう少し叩いてみたらモニタ名はdefaultでOKのよう．320×240より小さなmodeを作ってみてもダメ．
xrandrコマンドを引数無しで実行した時のmaximum 320 x 240がいけないのかも．PCではmaximum 32767 x 32767と恐らくビデオカードの最大解像度であろう値が表示される．VRAMを増やしたりすると行けるけるのかもしれない．
$ DISPLAY=:0 xrandrxrandr: Failed to get size of gamma for output defaultScreen 0: minimum 320 x 240, current 320 x 240, maximum 320 x 240default connected 320x240+0+0 0mm x 0mm   320x240        0.00*$ DISPLAY=:0 xrandr --output default --auto --mode 320x240 --panning 800x600xrandr: Failed to get size of gamma for output defaultxrandr: screen cannot be larger than 320x240 (desired size 800x600)$ DISPLAY=:0 xrandr --output default --auto --mode 160x120 --panning 320x240xrandr: cannot find mode 160x120$ cvt 160 120# 160x120 50.08 Hz (CVT 0.02M3) hsync: 6.51 kHz; pclk: 1.25 MHzModeline "160x120_60.00"    1.25  160 168 176 192  120 123 127 130 -hsync +vsync$ xrandr --newmode "160x120_60.00"    1.25  160 168 176 192  120 123 127 130 -hsync +vsync$ DISPLAY=:0 xrandr --newmode "160x120_60.00"    1.25  160 168 176 192  120 123 127 130 -hsync +vsyncxrandr: Failed to get size of gamma for output default$ DISPLAY=:0 xrandr --addmode default 160x120_60.00xrandr: Failed to get size of gamma for output default$ DISPLAY=:0 xrandrxrandr: Failed to get size of gamma for output defaultScreen 0: minimum 320 x 240, current 320 x 240, maximum 320 x 240default connected 320x240+0+0 0mm x 0mm   320x240        0.00*   160x120_60.00  50.08  pi@raspberrypi ~ $ DISPLAY=:0 xrandr --output default --auto --mode 160x120_60.00 --panning 320x240xrandr: Failed to get size of gamma for output defaultxrandr: Configure crtc 0 failed
恐らくこれ以上はsourceを修正しないとダメだと思う．
fbcpを利用してRaspberry Pi標準のディスプレイをコピーして利用
フレームバッファをコピーするfbcpを利用する方法．便利だけどタッチパネル機能が使えない．

tasanakorn/rpi-fbcp: Raspberry Pi utility. Used for mirror primary framebuffer to secondary framebuffer.

内蔵が/dev/fb0でPiTFTが/dev/fb1になっているので通常のRaspberry Piで行った設定をそのままPiTFTの画面に映すことが出来る．
フレームバッファのコピーなのでXだけでなくコンソール利用時にも使える．
fbcpのbuild
$ sudo apt install cmake$ git clone https://github.com/tasanakorn/rpi-fbcp.git$ cd rpi-fbcp$ mkdir build$ cd build$ cmake ..$ make
fbcpコマンドを適当な場所に置く．
$ sudo cp fbcp /usr/local/bin/
/dev/fb1を指定しているファイルを退避して，起動時にfbcpを起動するよう設定して再起動．
$ sudo mv /etc/X11/xorg.conf.d/99-fbdev.conf ~pi/99-fbdev.conf$ sudo sed -i 's/exit/\/usr\/local\/bin\/fbcp \&\n\nexit/g' /etc/rc.local$ sudo reboot
コンソールの途中からfbcpが動作してXも表示される．解像度は656×416になっている．もっと高解像度にもできるが使いやすさを考えるとこのくらいでいいと思う．
$ DISPLAY=:0 xrandr --verbosexrandr: Failed to get size of gamma for output defaultScreen 0: minimum 656 x 416, current 656 x 416, maximum 656 x 416default connected 656x416+0+0 (0x4f) normal (normal) 0mm x 0mm        Identifier: 0x4e        Timestamp:  19289        Subpixel:   unknown        Clones:            CRTC:       0        CRTCs:      0        Transform:  1.000000 0.000000 0.000000                    0.000000 1.000000 0.000000                    0.000000 0.000000 1.000000                   filter:  656x416 (0x4f)  0.000MHz *current        h: width   656 start    0 end    0 total  656 skew    0 clock   0.00KHz        v: height  416 start    0 end    0 total  416           clock   0.00Hz
過去の試み

RaspberryPi を持ち運びパソコンとして使いたい from Kenichiro MATOHARA