S1D13A05芯片在圖形驅(qū)動中的硬件加速技術(shù)

摘要：簡述了愛普生S1D13A05芯片的架構(gòu)特征，并且介紹了其中的2D硬件加速引擎的工作模式和相關(guān)的寄存器設(shè)置，最后以VxWorks操作系統(tǒng)作為開發(fā)環(huán)境，基于風河公司W(wǎng)indML圖形開發(fā)包，對S1D13A05芯片的圖形驅(qū)動軟件開發(fā)中的硬件加速技術(shù)進行了解析。
關(guān)鍵詞：S1D13A05；2D硬件加速；圖形驅(qū)動軟件

1 S1D13A05芯片簡介
    愛普生S1D13A05是一款使用非常多的LCD控制及USB協(xié)議芯片，它可以和多款不同型號的微處理器連接，包括Hitachi SH-4／SH-3，Mot-orola M68xxx和Dragonball系列等。
    S1D13A05集成了一個USB從屬控制器和一個LCD圖形控制器，嵌入有256 KB SDRAM的顯示存儲。為了讓設(shè)計者能夠達到節(jié)省成本與省電的目的，這一款液晶顯示器控制器可以支持所有標準的被動式與主動式(TFT)面板類型，因此不需要使用外部時序控制IC。S1D13A05還包含一個硬件加速引擎，可以大大增強屏幕繪畫功能，內(nèi)置的USB控制器可以兼容1．1版本的USB客戶端應(yīng)用程序。
    S1D13A05采用安全可靠的低延遲CPU架構(gòu)，可以為沒有READY／WAIT#握手信號的微處理器提供支持。32位的內(nèi)部數(shù)據(jù)通道，寫緩存以及硬件加速引擎提供了到顯存的高性能帶寬，從而允許快速的顯示更新。

2 2D加速引擎
    S1D13A05內(nèi)置有一個2D加速引擎，這個引擎可以大大加速BitBLT操作的性能。BitBLT引擎根據(jù)寄存器設(shè)置的值，對內(nèi)存或者顯存中相應(yīng)的數(shù)據(jù)進行操作和更新，再寫回內(nèi)存或顯存。它提供了快速的帶光柵操作的塊拷貝，透明塊拷貝，固定圖樣填充(solid fill)和圖樣填充(p-attern fill)，顏色擴展(color expansion)等操作。
    該引擎支持矩形和線性地址模式的源到端BitBLT操作(如圖1～圖4所示)，支持字節(jié)對齊。所有的操作均不需要CPU的干預(yù)，并且有一個專門的BitBLT I／O訪問空間，從而加速了圖形的處理速度。

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3 2D加速引擎相關(guān)寄存器及其設(shè)置
    S1D13A05芯片中與2D硬件加速相關(guān)的寄存器如下：
    (1)BitBLT控制寄存器(BitBLT Control Register)。該寄存器控制2D加速引擎。最低位(Bit0)設(shè)置為1則開始2D BitBLT操作。Bitl6設(shè)置為1則源地址模式為線性，否則為矩形。Bit17設(shè)置目的地址模式。Bit18設(shè)置顏色模式，0表示8位顏色深度，1表示16位顏色深度。
    (2)BitBLT狀態(tài)寄存器(BitBLT Status Register)。該寄存器可以查看2D操作當前狀態(tài)。最低位(Bit0)為1表示2D BitBlt操作進行中，0表示空閑。Bit4為1表示數(shù)據(jù)隊列已滿，為0則隊列未滿。Bit5為1表示隊列超過一半滿，否則不足一半。Bit6為1表示隊列中至少有一個數(shù)據(jù)，否則為空。Bit20～16指示了隊列中空項的數(shù)目，Bit28～24指示了隊列中正在使用的項的數(shù)目。
    (3)BitBLT命令寄存器(BitBLT Command Register)。該寄存器設(shè)置光柵操作，顏色擴展及BitBLT操作選項。Bit3～0指示了BitBLT操作的類型：帶ROP的寫操作，讀操作，帶ROP的正向移動移動，帶ROP的反向移動，透明寫，透明移動，帶ROP的圖樣填充，透明的圖樣填充，顏色擴展，透明顏色擴展，帶顏色擴展的移動，帶顏色擴展的透明移動，固定圖樣填充。Bit19～16指定了ROP操作和顏色擴展選項。
    (4)BitBLT源起始地址寄存器(BitBLT Source Start Address Registe)。計算公式為：源起始地址一模式基地址+模式行偏移+像素偏移。
    (5)BitBLT目的起始地址寄存器(BitBLT Destination Start Address Register)。Bit20～0指定了BitBLt操作的目的起始地址。
    (6)BitBLT內(nèi)存地址偏移寄存器(BitBLT Memory Address Offset Register)。該寄存器僅用于計算機內(nèi)存到幀緩沖的拷貝模式，Bit10～0用于設(shè)置第N行與第N+1行之間的地址偏移。
    (7)BitBLT寬度寄存器(BitBLT Width Register)。用于設(shè)置地址模式為矩形時的寬度，Bit9～0設(shè)置為寬度像素-1。
    (8)BitBLT高度寄存器(BitBLT Height Register)。用于設(shè)置地址模式為矩形時的高度，Bit9～0設(shè)置為高度像素-1。
    (9)BitBLT背景色顏色寄存器(BitBLT Background Color Register)。若為8位顏色模式，則Bit7～0指示了背景色在顏色查找表中的索引；若為16位顏色模式，則Bit15～0指示了背景色在顏色查找表中的索引。
    (10)BitBLT前景色顏色寄存器(BitBLT Foreground Color Register)。若為8位顏色模式，則Bit7～0指示了前景色在顏色查找表中的索引；若為16位顏色模式，則Bit15～0指示了前景色在顏色查找表中的索引。
    (11)BitBLT數(shù)據(jù)寄存器(BitBLT Data Register)。Bit15～0指定了BitBLT的數(shù)據(jù)。

4 S1D13A05圖形驅(qū)動中的2D加速實現(xiàn)
    下面以VxWorks為開發(fā)環(huán)境，基于WindML圖形開發(fā)包，對S1D13A05的圖形驅(qū)動開發(fā)中的硬件加速問題進行解析。
4. 1 初始化
    初始化圖形設(shè)備時，通過一個宏定義來實現(xiàn)對硬件加速的開關(guān)。如果需要硬件加速，則讓圖形設(shè)備指針的bitmapBlt例程指向ug1Epson-8BitBitmapBlt函數(shù)。

4．2 不同的源和目的模式
    在ug1Epson8BitBitmapBlt函數(shù)中，考慮到S1D13A05支持雙緩沖，因此顯存有兩個幀緩沖區(qū)，需要判斷不同的塊拷貝情況，分別是：
    ◆透明位圖從幀緩沖Blt到幀緩沖(矩形至矩形的方式)
    ◆透明位圖從幀緩沖Blt到幀緩沖(線性至矩形的方式)
    ◆透明位圖從幀緩沖Blt到幀緩沖(矩形至線性的方式)
    ◆透明位圖從系統(tǒng)內(nèi)存Blt到幀緩沖
    ◆位圖從幀緩沖Blt到幀緩沖(矩形至矩形的方式)
    ◆位圖從幀緩沖Blt到幀緩沖(線性至矩形的方式)
    ◆位圖從幀緩沖Blt到幀緩沖(矩形至線性的方式)
    ◆位圖從系統(tǒng)內(nèi)存Blt到幀緩沖
4．3 具體實現(xiàn)
    以從幀緩沖到幀緩沖(矩形至矩形的方式)為例：
 
   

5 小結(jié)
    本文以VxWorks為開發(fā)環(huán)境，基于WindML圖形開發(fā)庫，詳細介紹了愛普生公司的S1D13A05芯片在圖形驅(qū)動開發(fā)過程中的2D加速實現(xiàn)。對2D加速過程中塊拷貝操作的不同源和地址模式、相關(guān)寄存器的作用和設(shè)置，以及圖形驅(qū)動軟件中的相關(guān)實現(xiàn)都作了詳細論述。