可移植的256色圖形用戶(hù)界面的設(shè)計(jì)

摘 要 該文從軟件可移植性的角度指出設(shè)計(jì)256色圖形用戶(hù)界面時(shí)應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題，在對(duì)SuperVGA產(chǎn)品進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了基于表格驅(qū)動(dòng)的程序設(shè)計(jì)思想，并給出了范例。

隨著各種超級(jí)VGA的出現(xiàn)，同時(shí)具有高分辨率和豐富色彩的圖形用戶(hù)界面已經(jīng)成為程序員和用戶(hù)共同追求的目標(biāo)。然而由于各制造商提供的VGA產(chǎn)品之間的差異，使得高分辨率256色圖形界面的兼容性受到影響，常常會(huì)出現(xiàn)這樣的情況:在一個(gè)顯示系統(tǒng)下運(yùn)行良好的程序，在另一種顯示系統(tǒng)下變得面目全非，甚至根本不顯示。這表明程序員對(duì)程序的可移植性重視不夠，或?qū)Ω鞣N顯示設(shè)備缺乏足夠的了解。

軟件的可移植性是指軟件產(chǎn)品從一個(gè)硬件/軟件環(huán)境轉(zhuǎn)移到另一個(gè)硬件/軟件環(huán)境的難易與繁簡(jiǎn)程度。它從軟件對(duì)新環(huán)境的適應(yīng)性這一方面，反映了軟件的質(zhì)量。為了提高軟件的可移植性，應(yīng)盡量使軟件與具體的設(shè)備無(wú)關(guān)，即提高軟件的設(shè)備獨(dú)立性。對(duì)于256色圖形界面而言，就是要使程序不依賴(lài)于某種特定的顯示器。例如，程序員沒(méi)有任何理由假定用戶(hù)使用的是TVGA。為此，程序員必須提供顯示卡的常規(guī)檢測(cè)例程，并能根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果決定圖形算法的具體實(shí)現(xiàn)。

提高軟件設(shè)備獨(dú)立性的方法有很多，表格驅(qū)動(dòng)就是其中一種。所謂表格，就是根據(jù)需要設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。表格中的數(shù)據(jù)由檢測(cè)例程填寫(xiě)。表格中包含哪些欄目，應(yīng)在對(duì)各制造商提供的SuperVGA產(chǎn)品足夠了解的基礎(chǔ)上取舍，欄目應(yīng)體現(xiàn)各產(chǎn)品之間的差異。

一、SuperVGA編程綜述

SuperVGA產(chǎn)品在體系結(jié)構(gòu)上和標(biāo)準(zhǔn)的IBM VGA有所不同。但編程思想基本上是一樣的，這些編程方法已有許多文章介紹，這里不再重復(fù)。

不同分辨率之間的區(qū)別，體現(xiàn)在編程上就是同一屏幕坐標(biāo)映射到顯存的地址不同，但映射機(jī)理卻是一樣的。具體地說(shuō)，坐標(biāo)(x,y)對(duì)應(yīng)顯存的偏移地址(相對(duì)于A000)為Addr=-vga-width*y+x

2.分頁(yè)機(jī)制不同。SuperVGA使用256K、512K或1M

的顯示存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。為了使處理器可通過(guò)一個(gè)64K主窗口來(lái)存取這樣大的顯示存儲(chǔ)器，SuperVGA有一個(gè)存儲(chǔ)器分頁(yè)機(jī)制，使得只將顯示存儲(chǔ)器的一部分映射到處理器的地址空間。值得注意的是，不同的VGA產(chǎn)品，其頁(yè)的大小不同，頁(yè)起始地址的粒度也是可變的。具體的頁(yè)選擇算法請(qǐng)查閱制造商提供的資料。

不同的顯示模式，顯示一屏圖像所需的頁(yè)數(shù)是不同的。

除了可移植性外，效率也是一個(gè)不可忽視的因素。圖形系統(tǒng)的核心部分應(yīng)使用匯編語(yǔ)言編程。這不僅是因?yàn)閰R編語(yǔ)言的效率高，而且還因?yàn)閰R編語(yǔ)言子程序的可再用性和可協(xié)用性也很好。核心部分應(yīng)十分重視下面幾點(diǎn):(1)減少不必要的頁(yè)邊界檢查次數(shù)；(2)只有在必要時(shí)才進(jìn)行頁(yè)選擇；(3)選擇高效的機(jī)器指令?，F(xiàn)舉例說(shuō)明。程序1是圖像顯示系統(tǒng)中常用的函數(shù)，其功能是將解包后的圖像數(shù)據(jù)送到顯存。為便于閱讀同時(shí)給出了C語(yǔ)言調(diào)用原型。程序在傳送每一行數(shù)據(jù)時(shí)，提前預(yù)測(cè)是否會(huì)遇到頁(yè)邊界，如果沒(méi)有，直接傳送；如果有，則將數(shù)據(jù)分成兩部分，分別傳送，中間插入頁(yè)選擇。所有的傳送均用字操作代替字節(jié)操作。頁(yè)邊界檢查只有一次，分頁(yè)操作只有在必要時(shí)才發(fā)生，圖像的顯示用最高效的指令REP MOVSW。

程度1:

；原型:void LineDump(int x,int y, int num, char far*ptr)

;參數(shù):

； x,y-屏幕坐標(biāo)

； num-本行的像素個(gè)數(shù)

； ptr-指向像素?cái)?shù)據(jù)的遠(yuǎn)指針

LineDump proc far

push bp

mov bp,sp

sub sp,2;WORD Reserved for local var.

push ds

push es

push si

push di

reserved equ [bp-2];Local var.save seg(DGROUP)

x equ [bp+6];Large Model

y equ [bp+8]

num equ [bp+10]

offs equ [bp+12]

pseg equ [bp+14]

mov reserved,ds

mov ds,pseg

mov si,offs ;DS:SI圖像數(shù)據(jù)所在源地址

mov ax,0a000h;顯存段址

mov es,ax ;ES:DI顯存目的地址

mov ax,y

push ds

mov ds,reserved

mul word ptr DGROUP:-vga-width

pop ds

add ax,x

adc dx,0

mov di,ax ;DI=-vga-width*y+x

mov ah,dl ;進(jìn)位部分(DL)=頁(yè)號(hào)

call dword ptr cs:-PageSelect

mov cx, num ;本行要傳送字節(jié)數(shù)

mov bx, cx

add bx,di ;檢測(cè)傳送是否在一個(gè)頁(yè)內(nèi)

jnc Dump-In-One-Page

sub cx,bx ;CX=本頁(yè)字節(jié)數(shù)，BX=下頁(yè)字節(jié)數(shù)

shr cx,1 ;CX/2=字?jǐn)?shù)

rep movsw ;本頁(yè)內(nèi)的傳送

adc cx,0

rep movsb ;處理可能的奇數(shù)字節(jié)數(shù)

inc ah ;調(diào)整頁(yè)號(hào)

call dword ptr cs:-PageSelect

mov cx,bx ;新頁(yè)內(nèi)要寫(xiě)的字節(jié)數(shù)

jcxz Dump-Done

Dump-In-One-Page:

shr cx,1 ;CX/2=字?jǐn)?shù)

rep movsw ;圖像傳送

adc cx,0

rep movsb ;處理可能的奇數(shù)字節(jié)數(shù)

Dump-Done:

pop di

pop si

pop es

pop ds

mov sp,bp

pop bp

ret

LineDump endp

二、表格驅(qū)動(dòng)的基本思想

根據(jù)上面的分析，用以驅(qū)動(dòng)顯示系統(tǒng)的表格，至少應(yīng)當(dāng)包含下列項(xiàng)目:

(1)實(shí)際顯示模式:vga-mode

(2)水平分辨率:vga-width

(3)垂直分辨率:vga-depth

(4)頁(yè)選擇例程的入口地址:PageSelect

(5)當(dāng)前顯示方式所使用的最大頁(yè)號(hào):vga-pages

這個(gè)表格由圖形初始化例程來(lái)填寫(xiě)。圖形初始化例程接收的顯示模式是統(tǒng)一的模式號(hào)，這樣可以撇開(kāi)具體的設(shè)備，如InitVGA(TVGA800×600)。該例程調(diào)用顯示設(shè)備檢測(cè)程序DetectVGA來(lái)判斷顯示器的類(lèi)型，從而填寫(xiě)表格中的各欄目，并初始化圖形系統(tǒng)為所需的圖形方式。所有圖形算法都要查此表。

除了用上述方法來(lái)實(shí)現(xiàn)兼容外，視頻電子學(xué)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(VESA)為我們提供了另一種方法。

VESA

提供了一組附加的BIOS功能，這組功能以標(biāo)準(zhǔn)的方式訪(fǎng)問(wèn)SuperVGA擴(kuò)充的模式。VESA的附加功能都是通過(guò)BIOS中斷10H的4FH功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。VESA的子功能01能返回非常有用的SuperVGA模式信息，包括分頁(yè)例程的地址。

因此，程序員可以按照VESA的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)編寫(xiě)圖形系統(tǒng)，這樣的程序可以在所有支持VESA的顯示器上運(yùn)行。由于VESA包括了世界上的主要VGA供應(yīng)商，寫(xiě)出來(lái)的程序可移植性是很好的。但是，其效率卻可能是最低的。所以最好采用一種折衷的辦法，對(duì)于熟悉的產(chǎn)品，可以不用VESA的功能，對(duì)于不熟悉(資料不全)或檢測(cè)不出來(lái)的顯示器嘗試用VESA提供的手段來(lái)編程，當(dāng)然要檢測(cè)顯示設(shè)備是否支持VESA。

有時(shí)出于某種考慮，不希望支持所有顯示設(shè)備的代碼集中在一個(gè)程序中，可以為每個(gè)顯示設(shè)備分別提供驅(qū)動(dòng)模塊，主程序根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果選擇一個(gè)合適的模塊加載。Borland的C++就是這樣，它有一套BGI驅(qū)動(dòng)程序，各驅(qū)動(dòng)程序提供統(tǒng)一的圖形函數(shù)接口。筆者在實(shí)際工作中，為每一種顯示設(shè)備編寫(xiě)了一個(gè)256色的BGI格式的驅(qū)動(dòng)程序，這樣，在編寫(xiě)圖形系統(tǒng)時(shí)，再也沒(méi)有必要考慮用戶(hù)的實(shí)際顯示設(shè)備了。

三、范 例

本文附有兩個(gè)圖形顯示的例子。ShowGif能顯示16/256色GIF格式圖像，能以任何256色模式啟動(dòng)，支持多種顯示器。圖像可以漫游，并可隨時(shí)通過(guò)按鍵切換顯示方式。Main則是一個(gè)BGI驅(qū)動(dòng)的鼠標(biāo)/鍵盤(pán)控制的256色漢字圖形菜單。它自己會(huì)挑選一個(gè)合適的BGI，也可以從命令行指定一個(gè)BGI(比如指定VESA256給TVGA顯示器)。

限于篇幅，這里僅給出有關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和部分函數(shù)的說(shuō)明(程序2)。然后給出一個(gè)初始化顯

示系統(tǒng)的C語(yǔ)言片斷(程序3)。

程序2(TVGA256.H):

/* 統(tǒng)一的模式集 */

enum TVGA-MODE

TVGA320x200=0,

TVGA640x400=1,

TVGA640x480=2,

TVGA800x600=3,

TVGA1024x768=4,

;

void TVGA256-driver(void);

void PVGA256-driver(void);

void AVGA256-driver(void);

...

void VESA256-driver(void);

extern int far-Cdecl TVGA256-driver-far[];

extern int far-Cdecl PVGA256-driver-far[];

extern int far-Cdecl AVGA256-driver-far[];

...

extern int far-Cdecl VESA256-driver-far[];

/* 支持的VGA集合 */

enum VGAs{

UnKnownVGA,

TridentVGA,

ParadiseVGA,

AheadVGA,

...

VesaVGA

};

/* 對(duì)應(yīng)的BGI驅(qū)動(dòng)程序名 */

unsigned char *Drivers[]={

TVGA256,

TVGA256,

AVGA256,

...

VESA256,

};

extern int DetectVGA(void);

/* 功 能:檢測(cè)顯示卡的型號(hào)

返回值:0-Unknowm1-Trident VGA2-Paradise VGA

...

x-不能檢測(cè)出的VGA，但支持VESA

返回值同時(shí)寫(xiě)入全局變量vga-type */

extern int VesaFound(void);

/* 功 能:檢測(cè)VESA BIOS的存在性

返 回:0-不支持VESA；

其它-VESA版本號(hào)(0x0102即1.02版)；

返回值同時(shí)寫(xiě)入全程變量vesa-found. */

extern void InitVesa(void);

/* 功 能:初始化VESA.根據(jù)-vga-mode模式號(hào)換算成VESA的標(biāo)準(zhǔn)模式號(hào)填寫(xiě)頁(yè)粒度(WinGranularity)，頁(yè)大小(WinSize),

和分頁(yè)例程的入口地址(WinFuncPtr)

VESA的標(biāo)準(zhǔn)模式解釋如下:

100h-640x400 256

101h-640x480 256

102h-800x600 16

103h-800x600 256

104h-1024x768 16

105h-1024x768 256 etc.

InitVesa供給InitVGA調(diào)用 */

extern void InitVGA(int mode);

/* 功 能:初始化顯示系統(tǒng)(自動(dòng)調(diào)用DetectVGA檢測(cè)顯示卡)

參 數(shù):mode=TVGA320x200(0)

TVGA640x400(1)

TVGA640x480(2)

TVGA800x600(3)

TVGA1024x768(4)

返 回:InitVGA沒(méi)有顯式的返回值，但它初始化下列全程變量:

vga-mode,vga-width,vga-depth,vga-pages,PageSelect

必要時(shí)自動(dòng)調(diào)用InitVesa

*/

extern int vga-type;

extern int vga-mode;

extern int vga-width;

extern int vga-depth;

extern int vga-pages;

extern int vga-pages;

extern char page-number;

extern int vesa-found;

...

程序3(初始化顯示系統(tǒng)的程序片斷):

...

int GraphDriver, GraphMode;

unsigned char *bgiDriver=PVGA256;

bgiDriver=Drivers[DetectVGA()];

GraphDriver=installuserdriver(bgiDriver,NULL);

GraphMode=TVGA800x600;

initgraph(GraphDriver, GraphMode, );...

參考文獻(xiàn)

1 來(lái)文占等編譯.Super VGA高級(jí)編程指南.北京:北京科海培訓(xùn)中心，1991.5.

2 張一波編譯.Super VGA與VESA編程指南.北京:海洋出版社，1992

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