嵌入式Linux系統(tǒng)圖形及圖形用戶界面

當(dāng)然，因?yàn)椴煌娘@示芯片具有不同的加速能力，對(duì)memio 的使用和定義也各自不同，這時(shí)，就需要針對(duì)加速芯片的不同類型來(lái)編寫實(shí)現(xiàn)不同的加速功能。比如大多數(shù)芯片都提供了對(duì)矩形填充的硬件加速支持，但不同的芯片實(shí)現(xiàn)方式不同，這時(shí)，就需要針對(duì)不同的芯片類型編寫不同的用來(lái)完成填充矩形的函數(shù)。

說(shuō)到這里，讀者可能已經(jīng)意識(shí)到 FrameBuffer 只是一個(gè)提供顯示內(nèi)存和顯示芯片寄存器從物理內(nèi)存映射到進(jìn)程地址空間中的設(shè)備。所以，對(duì)于應(yīng)用程序而言，如果希望在 FrameBuffer 之上進(jìn)行圖形編程，還需要完成其他許多工作。舉個(gè)例子來(lái)講，F(xiàn)rameBuffer 就像一張畫布，使用什么樣子的畫筆，如何畫畫，還需要你自己動(dòng)手完成。

1.4 LibGGI

LibGGI 試圖建立一個(gè)一般性的圖形接口，而這個(gè)抽象接口連同相關(guān)的輸入（鼠標(biāo)、鍵盤、游戲桿等）抽象接口一起，可以方便地運(yùn)行在 X Window、SVGALib、FrameBuffer 等等之上。建立在 LibGGI 之上的應(yīng)用程序，不經(jīng)重新編譯，就可以在上述這些底層圖形接口上運(yùn)行。但不知何故，LibGGI 的發(fā)展幾乎停滯。

2 Linux 圖形領(lǐng)域的高級(jí)函數(shù)庫(kù)

2.1 Xlib 及其他相關(guān)函數(shù)庫(kù)

在 X Window 系統(tǒng)中進(jìn)行圖形編程時(shí)，可以選擇直接使用 Xlib。Xlib 實(shí)際是對(duì)底層 X 協(xié)議的封裝，可通過該函數(shù)庫(kù)進(jìn)行一般的圖形輸出。如果你的 X Server 支持 DGA，則可以通過 DGA 擴(kuò)展直接訪問顯示設(shè)備，從而獲得加速支持。對(duì)一般用戶而言，由于 Xlib 的接口太原始而且復(fù)雜，因此一般的圖形程序選擇其他高級(jí)一些的圖形庫(kù)作為基礎(chǔ)。比如，GTK、QT 等等。這兩個(gè)函數(shù)同時(shí)還是一些高級(jí)的圖形用戶界面支持函數(shù)庫(kù)。由于種種原因，GTK、QT 等函數(shù)庫(kù)存在有龐大、占用系統(tǒng)資源多的問題，不太適合在嵌入式系統(tǒng)中使用。這時(shí)，你可以選擇使用 FLTK，這是一個(gè)輕量級(jí)的圖形函數(shù)庫(kù)，但它的主要功能集中在用戶界面上，提供了較為豐富的控件集。

2.2 SDL

SDL（Simple DirectMedia Layer）是一個(gè)跨平臺(tái)的多媒體游戲支持庫(kù)。其中包含了對(duì)圖形、聲音、游戲桿、線程等等的支持，目前可以運(yùn)行在許多平臺(tái)上，其中包括 X Window、X Window with DGA、Linux FrameBuffer 控制臺(tái)、Linux SVGALib，以及Windows DirectX、BeOS 等等。

因?yàn)?SDL 專門為游戲和多媒體應(yīng)用而設(shè)計(jì)開發(fā)，所以它對(duì)圖形的支持非常優(yōu)秀，尤其是高級(jí)圖形能力，比如 Alpha 混和、透明處理、YUV 覆蓋、Gamma 校正等等。而且在 SDL 環(huán)境中能夠非常方便地加載支持 OpenGL 的 Mesa 庫(kù)，從而提供對(duì)二維和三維圖形的支持。

可以說(shuō)，SDL 是編寫跨平臺(tái)游戲和多媒體應(yīng)用的最佳平臺(tái)，也的確得到了廣泛應(yīng)用。

2.3 Allegro

Allegro 是一個(gè)專門為 x86 平臺(tái)設(shè)計(jì)的游戲圖形庫(kù)。最初的 Allegro 運(yùn)行在 DOS 環(huán)境下，而目前可運(yùn)行在 Linux FrameBuffe 控制臺(tái)、Linux SVGALib、X Window 等系統(tǒng)上。Allegro 提供了一些豐富的圖形功能，包括矩形填充和樣條曲線生成等等，而且具有較好的三維圖形顯示能力。由于 Allegro 的許多關(guān)鍵代碼是采用匯編編寫的，所以該函數(shù)庫(kù)具有運(yùn)行速度快、資源占用少的特點(diǎn)。然而，Allegro 也存在如下缺點(diǎn)：

1）對(duì)線程的支持較差。Allegro 的許多函數(shù)是非線程安全的，不能同時(shí)在兩個(gè)以上的線程中使用。

2）對(duì)硬件加速能力的支持不足，在設(shè)計(jì)上沒有為硬件加速提供接口。

2.4 Mesa3D

Mesa3D 是一個(gè)兼容 OpenGL 規(guī)范的開放源碼函數(shù)庫(kù)，是目前 Linux 上提供專業(yè)三維圖形支持的惟一選擇。Mesa3D 同時(shí)也是一個(gè)跨平臺(tái)的函數(shù)庫(kù)，能夠運(yùn)行在 X Window、X Window with DGA、BeOS、Linux SVGALib 等平臺(tái)上。

2.5 DirectFB

DirectFB 是專注于 Linux FrameBuffer 加速的一個(gè)圖形庫(kù)，并試圖建立一個(gè)兼容 GTK 的嵌入式 GUI 系統(tǒng)。它以可裝載函數(shù)庫(kù)的形勢(shì)提供對(duì)加速 FrameBuffer 驅(qū)動(dòng)程序的支持。目前，該函數(shù)庫(kù)正在開發(fā)之中（最新版本 0.9.97），詳情可見 http://www.directfb.org/。

3 面向嵌入式Linux 系統(tǒng)的圖形用戶界面

3.1 MicoroWindows/NanoX

MicroWindows（http: //microwindows.censoft.com）是一個(gè)開放源碼的項(xiàng)目，目前由美國(guó) Century Software 公司主持開發(fā)。該項(xiàng)目的開發(fā)一度非常活躍，國(guó)內(nèi)也有人參與了其中的開發(fā)，并編寫了 GB2312 等字符集的支持。但在 Qt/Embedded 發(fā)布以來(lái)，該項(xiàng)目變得不太活躍，并長(zhǎng)時(shí)間停留在 0.89Pre7 版本。可以說(shuō)，以開放源碼形勢(shì)發(fā)展的 MicroWindows 項(xiàng)目，基本停滯。

MicroWindows 是一個(gè)基于典型客戶/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)的 GUI 系統(tǒng)，基本分為三層。最底層是面向圖形輸出和鍵盤、鼠標(biāo)或觸摸屏的驅(qū)動(dòng)程序；中間層提供底層硬件的抽象接口，并進(jìn)行窗口管理；最高層分別提供兼容于 X Window 和 Windows CE（Win32 子集）的 API。

該項(xiàng)目的主要特色在于提供了類似 X 的客戶/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，并提供了相對(duì)完善的圖形功能，包括一些高級(jí)的功能，比如 Alpha 混合，三維支持，TrueType 字體支持等。但需要注意的是，MicroWindows 的圖形引擎存在許多問題，可以歸納如下：

1）無(wú)任何硬件加速能力。

2）圖形引擎中存在許多低效算法，同時(shí)未經(jīng)任何優(yōu)化。比如在直線或者圓弧繪圖函數(shù)中，存在低效的逐點(diǎn)判斷剪切的問題。

3）代碼質(zhì)量較差。由于該項(xiàng)目缺少一個(gè)強(qiáng)有力的核心代碼維護(hù)人員，因此代碼質(zhì)量參差不齊，影響整體系統(tǒng)穩(wěn)定性。這也是 MicroWindows 長(zhǎng)時(shí)間停留在 0.89Pre7 版本上的原因。

MicroWindows 采用 MPL 條款發(fā)布（該條款基本類似 LGPL 條款）。

3.2 OpenGUI

OpenGUI（http://www.tutok.sk/fastgl/）在 Linux 系統(tǒng)上存在已經(jīng)很長(zhǎng)時(shí)間了。最初的名字叫 FastGL，只支持 256 色的線性顯存模式，但目前也支持其他顯示模式，并且支持多種操作系統(tǒng)平臺(tái)，比如 MS-DOS、QNX 和 Linux 等等，不過目前只支持 x86 硬件平臺(tái)。OpenGUI 也分為三層。最低層是由匯編編寫的快速圖形引擎；中間層提供了圖形繪制 API，包括線條、矩形、圓弧等，并且兼容于 Borland 的 BGI API。第三層用 C++ 編寫，提供了完整的 GUI 對(duì)象集。

OpenGUI 采用 LGPL 條款發(fā)布。OpenGUI 比較適合于基于 x86 平臺(tái)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，可移植性稍差，目前的發(fā)展也基本停滯。