VxWorks操作系統(tǒng)圖形模式下顯卡驅(qū)動設(shè)計

作者Email: cai_yanghaochuan@sina.com

摘要：本文簡要的敘述了基于VxWorks操作系統(tǒng)WindML基礎(chǔ)上圖形驅(qū)動開發(fā)。給今后的開發(fā)者提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：VxWorks WindML 圖形 顯卡 驅(qū)動程序

1 介紹

WindML即Wind Media Library（媒體庫），它支持多媒體程序運(yùn)行于嵌入式操作系統(tǒng)，風(fēng)河公司設(shè)計它主要是用來提供基本的圖形、視頻和聲頻技術(shù)以及提供一個設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備驅(qū)動程序框架。

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

WindML有以下幾個設(shè)計目的：

● 簡單。WindML提供一個靈活的圖形源語集、基本的視頻和聲頻功能；

● 硬件便宜?？梢栽诙喾NCPU體系結(jié)構(gòu)上使用；

● 操作系統(tǒng)便宜?？梢栽诙喾NRTOS系統(tǒng)上使用；

驅(qū)動程序開發(fā)的容易。提供給開發(fā)者一個定制設(shè)備驅(qū)動程序的機(jī)理。

2 WindML結(jié)構(gòu)

WindML包括兩個組件DD軟件開發(fā)包（SDK）和驅(qū)動程序開發(fā)包（DDK）。

SDK組件用來開發(fā)應(yīng)用程序，它提供了一個全面的API集，包括圖形、輸入處理、多媒體、字體和內(nèi)存管理。

DDK組件是用來實現(xiàn)驅(qū)動程序的，它提供了一個完整的驅(qū)動程序參考集，包括硬件配置和API集，以使得開發(fā)者能夠迅速的引導(dǎo)和使用自己的驅(qū)動程序。

WindML可以概括為如圖1所示的結(jié)構(gòu)：

3 UGL圖形接口(UGI) API

WindML提供了三種普通驅(qū)動程序，你可以根據(jù)你所用的顯卡來選擇合適的驅(qū)動程序：

n 16位線性幀緩沖驅(qū)動程序。這對于16位具有線性幀緩沖彩色圖形設(shè)備是適合的；

n 8位線性幀緩沖驅(qū)動程序。這對于8位具有線性幀緩沖彩色圖形設(shè)備是適合的；

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

這三種驅(qū)動程序只是執(zhí)行了最簡單的硬件程序，所以如果你想充分發(fā)揮你顯卡的性能，則需要重新編寫相應(yīng)的顯卡驅(qū)動程序。

通過UGI API來訪問圖形驅(qū)動程序例程，UGI主要的接口機(jī)理是一個包含函數(shù)指針和不同的數(shù)據(jù)項的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。函數(shù)指針允許2D層訪問圖形驅(qū)動程序。核心ugl_ugi_driver 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)必須為圖形設(shè)備提供所有的全局?jǐn)?shù)據(jù)和函數(shù)指針。如果圖形設(shè)備需要額外的數(shù)據(jù)項，那么就需要將這個數(shù)據(jù)項添加到ugl_ugi_driver結(jié)構(gòu)中。 程序設(shè)計者可以通過寫ugl_ugi_driver結(jié)構(gòu)中定義的接口函數(shù)來完成圖形設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)。

還有一個通用的驅(qū)動程序API，即ugl_generic_driver結(jié)構(gòu)，它包含指向普通驅(qū)動程序函數(shù)的指針和全局?jǐn)?shù)據(jù)。

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(qū)動程序中所要寫的核心函數(shù)是：

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

n xxxModeSet( ) 和 xxxModeAvailGet( )

除此之外，普通8位線性幀緩沖設(shè)備需要：

n xxxClutEntrySet( ) 和 xxxClutEntryGet( )

而普通基于幀緩沖象素設(shè)備，除了上述所有的函數(shù)之外，還需要：

n xxxFbPixelGet( )和xxxFbPixelSet( )

4 顯卡設(shè)備驅(qū)動設(shè)計部分

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

筆者開發(fā)了ATI MACH64和ATI Radeon 7500、9000顯卡的2D驅(qū)動。本文所介紹的顯卡驅(qū)動設(shè)計也是基于WindML上的。開發(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，我們需要自己開發(fā)驅(qū)動程序。

該驅(qū)動程序的設(shè)計包括兩部分：一部分是標(biāo)準(zhǔn)的UGL接口程序，該部分可以從WindML自帶的一些驅(qū)動修改而成，如.. argetsrcugldrivergraphics目錄下的chips或igs。另外就是圖形界面下的配置數(shù)據(jù)庫程序，主要用來在編譯時的接口。

另外一部分就是顯卡的核心驅(qū)動程序，該部分可以獨(dú)立來做。通常要做的工作就是：

（1）查找PCI設(shè)備并獲取到該設(shè)備的資源。如幀緩沖區(qū)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(qū)地址加上0x7ffc00。

（2）初始化時鐘、獲取內(nèi)存大小；

（3）設(shè)置相關(guān)色度，8位，16位或者其他色度。WindML普通線性幀緩沖只支持一種色度來保存在內(nèi)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）寫相關(guān)寄存器設(shè)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(nèi)容取決于不同的顯卡設(shè)備，顯卡不同做的工作就可能不同，在此只是一個參考，給驅(qū)動開發(fā)者提供一個思路。

5 WindML庫生成及驅(qū)動的使用

上面簡要的說了說驅(qū)動的開發(fā)，那么開發(fā)完成后我們還需要做一些工作，就是要編譯WindML庫及驅(qū)動的使用。

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。