DirectFB圖形加速在嵌入式系統中的應用

1 DirectFB體系結構
1．1 DirectFB簡介
DirectFB項目是由德國Convergence公司推動的Open source計劃的一部分，它是專門為滿足嵌入式設備要求而開發的小巧、強大、靈活和易于使用的圖形系統，并且試圖成為一個建構于Linux Framebuffer Device之上的新圖形標準。它在FrameBuffer的基礎上提供了圖形加速、輸入設備處理提取、透明窗口和多重顯示層的功能，能夠對嵌入式系統GUI有較好的支持。與那些通用的嵌入式GUI系統相比，它具有非常簡潔、高效的體系結構和硬件圖形加速功能。
1．2 DirectFB體系結構
(1)DirectFB訪問硬件顯卡
DirectFB依賴已有的內核接口即幀緩沖設備(／dev／fb)訪問圖形處理器，也就是說DireetFB需要一個正在工作的幀緩沖驅動。Linux內核有專門的幀緩沖驅動支持某些圖形處理器。對于不支持的圖形處理器，內核提供VE―SA幀緩沖(這種幀緩沖有一些限制)。DirectFB利用幀緩沖設備做如下工作：
◆設置顯卡工作模式(分辨率，顏色深度，時序)
◆映射顯存
◆改變幀緩沖視口(針對雙緩沖)
如果某種顯卡被DirecFB支持并且在Linux內核中也有這種圖形處理器的幀緩沖驅動，DirectFB利用幀緩沖設備做如下額外的工作：
◆映射顯存IO端口
◆關閉幀緩沖驅動中自帶的加速功能
針對具體的圖形操作(例如圖片拷貝)，DirectFB加速驅動訪問顯存映射的圖形處理器I／O端口向圖形處理器提交命令。也就是說真正的硬件加速完全是在用戶空間實現。這樣DirectFB就可以對它支持的圖形處理器提供最大限度的硬件圖形加速。上層APl支持DirectFB的有：XdirectFB、DirectFBGL、GTK+、DFBTerm、DFBSee、DFBPoint、MythTV、Qt on DirectFB、SDL等。
(2)DirectFB訪問輸入設備
DirectFB使用Linux內核提供的標準設備接口訪問輸入設備，而不是直接訪問輸入硬件。具體的結構如圖1所示。

2 DirectFB加速驅動原理
本節結合筆者的硬件平臺來說明如何實現DirectFB加速驅動，筆者所用的平臺是MPC8540，圖形處理器是Fujitsu MB86296。要實現DirectFB加速驅動，需要有以下幾個模塊：系統、圖形加速器、屏幕及圖層。其中系統是指幀緩沖和硬件管理。DirectFB支持的系統有dev／fb、osx、sdl、xll、／dev／mem等。系統可以在DirectFB應用程序配置文件directfbrc中配置。屏幕是指輸出設備，如LCD。圖層代表獨立的圖像緩沖區，一般是在顯示的時候自動由硬件融合，硬件一般采用alpha技術融合。圖層數量的多少取決于圖形處理器，一般復雜的圖形處理器都支持多層顯示。一層內容的改變不影響其他層的內容。
DirectFB驅動的幾點基本要素是：
①必須賦給驅動一個唯一的名字并且用如下宏實現：DFB_GRAPHICS_DRIVER(MB86296)。
②上面的宏需要定義6個函數供DirectFB Core使用，即初始化／關閉驅動、初始化／關閉加速重獲驅動元數據。
③在驅動中需要實現的函數有以下6個。
a)static int dnver_probe(GraphicsDevice*device)；
如果系統支持某種硬件此函數應該返回非零值，它用DirectFB Core來探測哪個驅動支持系統硬件。

b)static void driver_get_info(GraphicsDevice *device, GraphicsDriverInfo *info)；

些函數用來設驅動信息。

c)static DFBResult driver_init_driver (GraphicsDevice *device, GraphicsDeviceFuncs *funcs, void *driver_data, void *device_data, CoreDFB *core)；

初始化驅動。在成功獲得所有需要的資源后驅動應該注冊屏幕和層。同時也需要通過funcs返回硬件加速函數列表。實現方式如下所示。