VxWorks操作系統(tǒng)圖形模式下顯卡驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

時(shí)間：2005-10-20 22:40:00

關(guān)鍵字： VxWorks 操作系統(tǒng) 顯卡 UG

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[導(dǎo)讀]VxWorks操作系統(tǒng)圖形模式下顯卡驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

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(tǒng)WindML基礎(chǔ)上圖形驅(qū)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(qū)動(dòng)程序

1 介紹

WindML即Wind Media Library（媒體庫(kù)），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(jì)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(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序框架。

WindML API庫(kù)提供了一個(gè)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(gè)設(shè)計(jì)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(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(dòng)程序開(kāi)發(fā)的容易。提供給開(kāi)發(fā)者一個(gè)定制設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的機(jī)理。

2 WindML結(jié)構(gòu)

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

SDK組件用來(lái)開(kāi)發(fā)應(yīng)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(nèi)存管理。

DDK組件是用來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)程序的，它提供了一個(gè)完整的驅(qū)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(dǎo)和使用自己的驅(qū)動(dòng)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(dòng)程序，你可以根據(jù)你所用的顯卡來(lái)選擇合適的驅(qū)動(dòng)程序：

n 16位線性幀緩沖驅(qū)動(dòng)程序。這對(duì)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(dòng)程序。這對(duì)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(dòng)程序。這對(duì)于沒(méi)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?yàn)檫@個(gè)驅(qū)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(qū)動(dòng)程序只是執(zhí)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(yīng)的顯卡驅(qū)動(dòng)程序。

通過(guò)UGI API來(lái)訪問(wèn)圖形驅(qū)動(dòng)程序例程，UGI主要的接口機(jī)理是一個(gè)包含函數(shù)指針和不同的數(shù)據(jù)項(xiàng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。函數(shù)指針允許2D層訪問(wèn)圖形驅(qū)動(dòng)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(xiàng)，那么就需要將這個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)添加到ugl_ugi_driver結(jié)構(gòu)中。程序設(shè)計(jì)者可以通過(guò)寫(xiě)ugl_ugi_driver結(jié)構(gòu)中定義的接口函數(shù)來(lái)完成圖形設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)。

還有一個(gè)通用的驅(qū)動(dòng)程序API，即ugl_generic_driver結(jié)構(gòu)，它包含指向普通驅(qū)動(dòng)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(dòng)程序中所要寫(xiě)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(dòng)設(shè)計(jì)部分

我們?cè)谠O(shè)計(jì)某些顯卡驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，一般情況下是因?yàn)橐恍┨厥鈶?yīng)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(qū)動(dòng)。本文所介紹的顯卡驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)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(qū)動(dòng)程序。

該驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)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(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(shù)據(jù)庫(kù)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(qū)動(dòng)程序，該部分可以獨(dú)立來(lái)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(shí)鐘、獲取內(nèi)存大??；

（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(lái)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(jì)算其有效性；

（5）寫(xiě)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(gè)參考，給驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)者提供一個(gè)思路。

5 WindML庫(kù)生成及驅(qū)動(dòng)的使用

上面簡(jiǎn)要的說(shuō)了說(shuō)驅(qū)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(kù)及驅(qū)動(dòng)的使用。

5.1 WindML庫(kù)編譯

WindML庫(kù)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。

圖2 WindML配置圖

接著配置要包含的字體以及處理器類型，我們選PENTIUM系統(tǒng)以及包含所有的字體。然后保存后Build。Build完就會(huì)在.. argetlibpentiumPENTIUM4gnu目錄下生成兩個(gè)文件為：wndml.o和libwndml.a，將其中一個(gè)文件編譯到VxWorks工程中即可。

在tornado2.2 開(kāi)發(fā)工具中的Builds 選項(xiàng)中，如下設(shè)置添加庫(kù)文件到VxWorks工程中，并將atiMach64Drvt22.a庫(kù)文件也添加到VxWorks工程中，如圖3所示，然后編譯生成VxWorks。

5.2 驅(qū)動(dòng)使用

我們可以利用WindML自帶的example目錄下的ugldemo例子程序來(lái)測(cè)試，在ugldemo程序開(kāi)頭首先調(diào)用sysAtiPciInit(M1600x1200x60)來(lái)初始化ATI顯卡到M1600x1200x60模式。并在文件開(kāi)頭包含頭文件atiMach64User.h，即#include “atiMach64User.h”。

sysAtiPciInit是筆者自己的核心驅(qū)動(dòng)初始化函數(shù)，atiMach64User.h頭文件主要是提供給用戶的一些接口函數(shù)及常數(shù)的定義。

6 結(jié)束語(yǔ)

上面只是簡(jiǎn)要的敘述了一下顯卡在VxWorks操作系統(tǒng)WindML下的開(kāi)發(fā)過(guò)程，筆者希望能給后來(lái)的開(kāi)發(fā)者帶來(lái)一些思路。顯卡驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)是比較困難的，一方面是由于缺少相應(yīng)的文檔；另一方面也需要相應(yīng)的一些關(guān)于顯示方面的專業(yè)知識(shí)。

參考文獻(xiàn)

1 WindML DDK 3.0 Programmer’s Guide.