VxWorks操作系統圖形模式下顯卡驅動(dòng)設計

作者Email: cai_yanghaochuan@sina.com

摘要：本文簡(jiǎn)要的敘述了基于VxWorks操作系統WindML基礎上圖形驅動(dòng)開(kāi)發(fā)。給今后的開(kāi)發(fā)者提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：VxWorks WindML 圖形 顯卡 驅動(dòng)程序

1 介紹

WindML即Wind Media Library（媒體庫），它支持多媒體程序運行于嵌入式操作系統，風(fēng)河公司設計它主要是用來(lái)提供基本的圖形、視頻和聲頻技術(shù)以及提供一個(gè)設計標準設備驅動(dòng)程序框架。

WindML API庫提供了一個(gè)統一的圖形硬件接口以及處理輸入設備和輸入設備事件的能力。

WindML有以下幾個(gè)設計目的：

● 簡(jiǎn)單。WindML提供一個(gè)靈活的圖形源語(yǔ)集、基本的視頻和聲頻功能；

● 硬件便宜?？梢栽诙喾NCPU體系結構上使用；

● 操作系統便宜?？梢栽诙喾NRTOS系統上使用；

驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)的容易。提供給開(kāi)發(fā)者一個(gè)定制設備驅動(dòng)程序的機理。

2 WindML結構

WindML包括兩個(gè)組件DD軟件開(kāi)發(fā)包（SDK）和驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)包（DDK）。

SDK組件用來(lái)開(kāi)發(fā)應用程序，它提供了一個(gè)全面的API集，包括圖形、輸入處理、多媒體、字體和內存管理。

DDK組件是用來(lái)實(shí)現驅動(dòng)程序的，它提供了一個(gè)完整的驅動(dòng)程序參考集，包括硬件配置和API集，以使得開(kāi)發(fā)者能夠迅速的引導和使用自己的驅動(dòng)程序。

WindML可以概括為如圖1所示的結構：

3 UGL圖形接口(UGI) API

WindML提供了三種普通驅動(dòng)程序，你可以根據你所用的顯卡來(lái)選擇合適的驅動(dòng)程序：

n 16位線(xiàn)性幀緩沖驅動(dòng)程序。這對于16位具有線(xiàn)性幀緩沖彩色圖形設備是適合的；

n 8位線(xiàn)性幀緩沖驅動(dòng)程序。這對于8位具有線(xiàn)性幀緩沖彩色圖形設備是適合的；

n 基于幀緩沖的普通象素驅動(dòng)程序。這對于沒(méi)有線(xiàn)性幀緩沖的設備或WindML不支持的色度使用的設備是適合的。因為這個(gè)驅動(dòng)程序依靠象素操作，所以它的性能大大地下降了。

這三種驅動(dòng)程序只是執行了最簡(jiǎn)單的硬件程序，所以如果你想充分發(fā)揮你顯卡的性能，則需要重新編寫(xiě)相應的顯卡驅動(dòng)程序。

通過(guò)UGI API來(lái)訪(fǎng)問(wèn)圖形驅動(dòng)程序例程，UGI主要的接口機理是一個(gè)包含函數指針和不同的數據項的數據結構。函數指針允許2D層訪(fǎng)問(wèn)圖形驅動(dòng)程序。核心ugl_ugi_driver 數據結構如下：

typedef struct ugl_ugi_driver

{

/* Data Members */

UGL_MODE * pMode; /* display mode */

UGL_PAGE * pPageZero; /* First Page */

void * extension; /* optional driver extensions */

/* UGI function pointers */

/* General */

UGL_STATUS (* info) (struct ugl_ugi_driver * pDriver,

UGL_INFO_REQ infoRequest, void *info);

UGL_STATUS (* destroy) (struct ugl_ugi_driver * pDriver);

/* Mode support */

UGL_STATUS (* modeAvailGet) (struct ugl_ugi_driver * pDriver,

UGL_UINT32 * pNumModes, const UGL_MODE ** pModeArray);

UGL_STATUS (* modeSet) (struct ugl_ugi_driver * pDriver,

UGL_MODE * pMode);

/* Color Support */

UGL_STATUS (* colorAlloc ) (struct ugl_ugi_driver * pDriver,

UGL_ARGB * pAllocColors, UGL_ORD * pIndex,

UGL_ARGB * pActualColors, UGL_COLOR * pUglColors,

UGL_SIZE numColors);

UGL_STATUS (* colorFree) (UGL_DEVICE_ID devId, UGL_COLOR * pColors,

UGL_SIZE numColors);

UGL_STATUS (* clutGet) (struct ugl_ugi_driver * pDriver,

UGL_ORD startIndex, UGL_ARGB * pColors, UGL_SIZE numColors);

UGL_STATUS (* clutSet) (struct ugl_ugi_driver * pDriver,

UGL_ORD startIndex, UGL_ARGB * pCcolors, UGL_SIZE numCOlors);

UGL_STATUS (* colorConvert) (struct ugl_ugi_driver * pDriver,

void * sourceArray, UGL_COLOR_FORMAT sourceFormat,

void * destArray, UGL_COLOR_FORMAT destFormat,

UGL_SIZE arraySize);

. . . .

} UGL_UGI_DRIVER;

ugl_ugi_driver 結構必須為圖形設備提供所有的全局數據和函數指針。如果圖形設備需要額外的數據項，那么就需要將這個(gè)數據項添加到ugl_ugi_driver結構中。 程序設計者可以通過(guò)寫(xiě)ugl_ugi_driver結構中定義的接口函數來(lái)完成圖形設備驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)。

還有一個(gè)通用的驅動(dòng)程序API，即ugl_generic_driver結構，它包含指向普通驅動(dòng)程序函數的指針和全局數據。

typedef struct ugl_generic_driver

{

UGL_UGI_DRIVER ugi; /* UGI structure (required) */

/* Device Data */

void * fbAddress; /* Fixed Frame Buffer Address *

UGL_MEM_POOL_ID videoMemPoolId; /* ID of video memory pool */

UGL_PAGE * pDrawPage; /* page to which rendering occurs*/

UGL_PAGE * pVisiblePage; /* page visble on display */

/* Generic Driver Data */

UGL_GC_ID gc; /* Active graphics context */

UGL_GEN_DDB * scratchBitmap; /* used for transparent Blts */

UGL_ORD transBitmapCount; /* used for transparent Blts */

UGL_CLUT_STRUCT * pClutStruct; /* color lookup table */

void * pCursorData; /* used for cursor support */

void * extension; /* optional driver extensions */

UGL_BOOL gpBusy; /* GP wait */

/* Generic Driver Routines */

UGL_STATUS (* fbPixelSet) (struct ugl_generic_driver * pDriver,

UGL_POINT * pPoint, UGL_COLOR color);

UGL_STATUS (* fbPixelGet) (struct ugl_generic_driver * pDriver,

UGL_POINT * pPoint, UGL_COLOR *pColor);

UGL_STATUS (* hLine) (struct ugl_generic_driver * pDriver, UGL_POS y,

UGL_POS x1, UGL_POS x2, UGL_COLOR color);

...

驅動(dòng)程序中所要寫(xiě)的核心函數是：

n xxxDevCreate( ), xxxDevDestroy( ), xxxInfo( )

n xxxModeSet( ) 和 xxxModeAvailGet( )

除此之外，普通8位線(xiàn)性幀緩沖設備需要：

n xxxClutEntrySet( ) 和 xxxClutEntryGet( )

而普通基于幀緩沖象素設備，除了上述所有的函數之外，還需要：

n xxxFbPixelGet( )和xxxFbPixelSet( )

4 顯卡設備驅動(dòng)設計部分

我們在設計某些顯卡驅動(dòng)程序時(shí)，一般情況下是因為一些特殊應用，如高分辨率1600x1200等，而PC BIOS不支持，或者說(shuō)顯卡的性能得不到充分的利用。

筆者開(kāi)發(fā)了ATI MACH64和ATI Radeon 7500、9000顯卡的2D驅動(dòng)。本文所介紹的顯卡驅動(dòng)設計也是基于WindML上的。開(kāi)發(fā)環(huán)境為Tornado2.2和WindML3.0，顯卡為ATI MACH64。這款顯卡在PC BIOS上只能支持到1280x1024，為了支持高分辨率1600x1200的顯示模式，我們需要自己開(kāi)發(fā)驅動(dòng)程序。

該驅動(dòng)程序的設計包括兩部分：一部分是標準的UGL接口程序，該部分可以從WindML自帶的一些驅動(dòng)修改而成，如.. argetsrcugldrivergraphics目錄下的chips或igs。另外就是圖形界面下的配置數據庫程序，主要用來(lái)在編譯時(shí)的接口。

另外一部分就是顯卡的核心驅動(dòng)程序，該部分可以獨立來(lái)做。通常要做的工作就是：

（1）查找PCI設備并獲取到該設備的資源。如幀緩沖區地址以及顯卡寄存器的基地址等。ATI MACH64寄存器的基地址是幀緩沖區地址加上0x7ffc00。

（2）初始化時(shí)鐘、獲取內存大??；

（3）設置相關(guān)色度，8位，16位或者其他色度。WindML普通線(xiàn)性幀緩沖只支持一種色度來(lái)保存在內存中。

（4）獲取顯示模式（如分辨率、刷新頻率等），并計算其有效性；

（5）寫(xiě)相關(guān)寄存器設置顯示模式及DAC控制器；

（6）如支持3D，則初始化3D引擎。

這部分工作的主要內容取決于不同的顯卡設備，顯卡不同做的工作就可能不同，在此只是一個(gè)參考，給驅動(dòng)開(kāi)發(fā)者提供一個(gè)思路。

5 WindML庫生成及驅動(dòng)的使用

上面簡(jiǎn)要的說(shuō)了說(shuō)驅動(dòng)的開(kāi)發(fā)，那么開(kāi)發(fā)完成后我們還需要做一些工作，就是要編譯WindML庫及驅動(dòng)的使用。

5.1 WindML庫編譯

WindML庫編譯的步驟跟通常的編譯是一樣的，有兩種編譯方法：即命令行和圖形。下面主要介紹圖形模式下編譯。如圖2所示。