作者Email: cai_yanghaochuan@sina.com

摘要：本文簡要的敘述了基于VxWorks操作系統WindML基礎上圖形驅動開發。給今后的開發者提供參考和借鑒。

關鍵詞：VxWorks WindML 圖形 顯卡 驅動程序

1 介紹

WindML即Wind Media Library（媒體庫），它支持多媒體程序運行于嵌入式操作系統，風河公司設計它主要是用來提供基本的圖形、視頻和聲頻技術以及提供一個設計標準設備驅動程序框架。

WindML API庫提供了一個統一的圖形硬件接口以及處理輸入設備和輸入設備事件的能力。

WindML有以下幾個設計目的：

● 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。可以在多種CPU體系結構上使用；

● 操作系統便宜。可以在多種RTOS系統上使用；

驅動程序開發的容易。提供給開發者一個定制設備驅動程序的機理。

2 WindML結構

WindML包括兩個組件DD軟件開發包（SDK）和驅動程序開發包（DDK）。

SDK組件用來開發應用程序，它提供了一個全面的API集，包括圖形、輸入處理、多媒體、字體和內存管理。

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

WindML可以概括為如圖1所示的結構：

3 UGL圖形接口(UGI) API

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

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

n 8位線性幀緩沖驅動程序。這對于8位具有線性幀緩沖彩色圖形設備是適合的；

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

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

通過UGI API來訪問圖形驅動程序例程，UGI主要的接口機理是一個包含函數指針和不同的數據項的數據結構。函數指針允許2D層訪問圖形驅動程序。核心ugl_ugi_driver 數據結構如下：

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 結構必須為圖形設備提供所有的全局數據和函數指針。如果圖形設備需要額外的數據項，那么就需要將這個數據項添加到ugl_ugi_driver結構中。 程序設計者可以通過寫ugl_ugi_driver結構中定義的接口函數來完成圖形設備驅動程序開發。

還有一個通用的驅動程序API，即ugl_generic_driver結構，它包含指向普通驅動程序函數的指針和全局數據。

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);

...

驅動程序中所要寫的核心函數是：

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

n xxxModeSet( ) 和 xxxModeAvailGet( )

除此之外，普通8位線性幀緩沖設備需要：

n xxxClutEntrySet( ) 和 xxxClutEntryGet( )

而普通基于幀緩沖象素設備，除了上述所有的函數之外，還需要：

n xxxFbPixelGet( )和xxxFbPixelSet( )

4 顯卡設備驅動設計部分

我們在設計某些顯卡驅動程序時，一般情況下是因為一些特殊應用，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。

筆者開發了ATI MACH64和ATI Radeon 7500、9000顯卡的2D驅動。本文所介紹的顯卡驅動設計也是基于WindML上的。開發環境為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，我們需要自己開發驅動程序。

該驅動程序的設計包括兩部分：一部分是標準的UGL接口程序，該部分可以從WindML自帶的一些驅動修改而成，如.. argetsrcugldrivergraphics目錄下的chips或igs。另外就是圖形界面下的配置數據庫程序，主要用來在編譯時的接口。

另外一部分就是顯卡的核心驅動程序，該部分可以獨立來做。通常要做的工作就是：

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

（2）初始化時鐘、獲取內存大小；

（3）設置相關色度，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）寫相關寄存器設置顯示模式及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容取決于不同的顯卡設備，顯卡不同做的工作就可能不同，在此只是一個參考，給驅動開發者提供一個思路。

5 WindML庫生成及驅動的使用

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

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。