基于S3C2440的WindML圖形驅動設計

　　O 引言

　　隨著信息技術的迅速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的應用領域越來越廣，嵌入式系統(tǒng)對圖形用戶界面的需求日趨增強。VxWorks是美國WindRiver公司開發(fā)的一款高性能、可裁減的嵌入式實時操作系統(tǒng)。它以良好的可靠性和卓越的實時性被廣泛地應用于通信、航空、航天等高精尖技術及實時性要求極高的領域中，如衛(wèi)星通信、飛機導航等。

　　WindML(wind media library)是嵌入式實時操作系統(tǒng)VxWorks提供的一個可裁減的多媒體組件。該組件庫支持基于嵌入式系統(tǒng)的多媒體應用程序，為各種嵌入式操作系統(tǒng)提供基本的圖形、視頻和音頻技術，并可以開發(fā)基于這些操作系統(tǒng)的設備驅動。它提供一套與硬件無關的邏輯API給應用層調(diào)用，而給底層提供不同硬件構架的驅動，使程序具有很好的移植性和可擴展性。本文主要討論在S3C2440微控制器上實現(xiàn)LCD驅動程序和鍵盤驅動程序的方法。

　　1 S3C2440和WindML簡介

　　S3C2440是三星推出的16/32 b RISC微處理器。S3C2440是一款專用的以手持設備為主而設計的芯片，其特點有低功耗、高速的處理計算能力，采用ARM920T內(nèi)核AMBA總線構架，實現(xiàn)了MMU和哈佛緩存體系構架，有高達400 MHz的系統(tǒng)頻率。此外，S3C2440帶有LCD專用控制器和專用DMA通道、IIS音頻總線接口、AC97解碼總線接口及SPI，I2C，USB等總線接口，非常適用于手持設備。

　　Wind媒體庫(WindML)支持在嵌入式系統(tǒng)上運行多媒體應用程序，提供基本的圖形、視頻和音頻技術。WindML包括兩個組成部分：軟件開發(fā)工具包(SDK)和驅動開發(fā)工具包(DDK)，如圖1所示。

　　SDK組件用于開發(fā)應用程序。它為圖形、輸入處理、多媒體、字體和內(nèi)存管理提供了一個廣泛的API，允許開發(fā)者為不同硬件平臺書寫硬件獨立的可移植代碼。DDK組件適用于實現(xiàn)驅動程序。它為通用硬件配置提供一系列完整的參考驅動程序。DDK是可擴展的、自定義的。Win-dML有多層架構，不同的功能被抽象到不同的層中。

　　WindML中定義了圖形驅動、視頻驅動、字體驅動、輸入驅動和音頻驅動。

　　2 LCD驅動程序設計

　　WindML圖形驅動主要通過2D層、板級支持包及操作系統(tǒng)和圖形硬件設備3層進行通信。體系結構如圖2所示。

　　2D層與圖形驅動程序通過ugL_ugi_driver結構進行通信。結構中的每一個功能指針對應一個執(zhí)行相應圖形顯示操作的驅動程序。2D層不直接調(diào)用驅動程序，它通過結構功能指針調(diào)用驅動程序。實現(xiàn)如下：歡迎轉載，本文來自電子發(fā)燒友網(wǎng)(http://ttokpm.com/)

　　VxWorks操作系統(tǒng)下，所有的設備必須通過調(diào)用xxxDevCreate()程序創(chuàng)建。這個函數(shù)是設備驅動以及設備最初功能的主要入口，uglInit-ialize()程序在WindML初始化時調(diào)用xxxDevCreate()。xxxDevCreate()程序需要完成以下功能：

　　(1)分配驅動圖形結構。該結構已在驅動頭文件里定義。

　　(2)利用硬件抽象層打開圖形設備。分配了驅動結構之后，硬件抽象層將被用來打開圖形設備，校驗是否能被寫入和映射設備到虛擬內(nèi)存。在此過程中，圖形設備的基地址和寄存器將被定義。

　　(3)初始化驅動控制結構。在確定圖形設備可以被訪問之后，初始化驅動控制結構。

　　(4)設置設備為靜止狀態(tài)。校驗了設備之后，驅動對圖形設備進行最小初始化，并設置其為靜止狀態(tài)。圖形設備設置為靜止狀態(tài)需要以下操作：屏蔽圖形相關中斷;調(diào)用uglGenericClutCreate()初始化調(diào)色板;初始化圖形芯片的內(nèi)存控制器;如果需要，則關閉顯示。

　　(5)返回指向驅動結構的指針。如果xxxDevCreate()函數(shù)執(zhí)行成功，則返回一個指向ugl_ugi_driver結構的指針。如果xxxDevCreate()函數(shù)執(zhí)行失敗，則返回NULL。

　　此外，驅動程序還必須支持一個信息控制程序，xxxinfo()。這個程序允許應用訪問驅動提供的支持，并且控制各種選項。在獲得畫面緩沖器的特征、獲得基色的信息和以為圖形設備擴展一個實例等方面會用到xxxinfo()。

　　3 鍵盤驅動程序設計

　　基于I2C總線鍵盤芯片ZLG7290的芯片內(nèi)部已實現(xiàn)鍵盤去抖動及連擊鍵等處理，簡化了驅動程序的處理。WindML輸入設備驅動負責完成接收連接在系統(tǒng)上設備的原始數(shù)據(jù)，執(zhí)行原始數(shù)據(jù)的轉換，以及將輸入數(shù)據(jù)放到消息隊列中供高層軟件調(diào)用，如圖3所示。

　　WindML通過事件機制完成對鍵盤輸入的響應。它采用客戶/服務器模式，其事件驅動的原理如圖4所示。

　　WindML輸入驅動是一個分層結構，包括一個底層的驅動，負責處理設備控制器和一個高層的驅動，還負責翻譯從設備中接收到的原始數(shù)據(jù)。

　　底層輸入驅動是作為I/O驅動來開發(fā)的，一般構建進入系統(tǒng)內(nèi)核，底層驅動在初始化時就會被連接到操作系統(tǒng)的I/O系統(tǒng)中。底層驅動負責完成以下功能：

　　初始化設備控制器和輸入設備;

　　處理由設備控制器產(chǎn)生的中斷;

　　從輸入設備中接收原始數(shù)據(jù)，把它們按序地排列在I/O系統(tǒng)的高端驅動隊列中;

　　接收高層驅動的指令并做出相應的反應，如控制鍵盤上LED的亮滅。

　　此外，底層輸入驅動必須支持輸入服務任務用于檢測輸入數(shù)據(jù)的Select()機制。

　　高層輸入驅動主要負責接收來自低層輸入驅動的原始數(shù)據(jù)，處理這些數(shù)據(jù)，封裝數(shù)據(jù)成為一個輸入事件消息以及把這些消息放到消息隊列中。在實現(xiàn)時需要完成以下例程：

　　(1)驅動打開例程。分配并初始化驅動控制結構，打開底層輸入驅動，設置底層驅動到合適模式，以及當成功打開驅動后返回一個指向驅動結構的指針。

　　函數(shù)原型如下：

　　驅動打開例程有兩個參數(shù)，第一個參數(shù)是用于接收原始輸入數(shù)據(jù)，被驅動打開的底層輸入驅動的名字;第二個參數(shù)是一個指向輸入驅動結構(UGL_INPUT_DEV)的指針。

　　(2)驅動控制例程。

　　函數(shù)原型如下：

　　該函數(shù)有3個參數(shù)：第一個參數(shù)是由驅動打開例程創(chuàng)建和初始化的驅動控制結構;第二個參數(shù)是請求的類型;第三個參數(shù)依賴于第二個參數(shù)的請求類型。

　　(3)開發(fā)驅動關閉例程。該函數(shù)負責完成關閉底層輸入驅動，釋放由打開例程分配的系統(tǒng)資源以及設置底層設備回到它操作之前的原始狀態(tài)。

　　最后需實現(xiàn)I2C總線接口驅動，將底端輸入驅動及高端輸入驅動連接起來，完成鍵盤驅動程序的編寫。

　　圖5所示是WindML繪圖的一個例子。圖中創(chuàng)建了2個窗口，左邊的窗口通過鍵盤可以控制小球的運動，右邊窗口可以在其中輸入文字。

　　4 結語

　　本文對嵌入式實時操作系統(tǒng)VxWorks的媒體庫windML及其圖形界面開發(fā)的方法做了詳細的介紹，上面提到的圖形界面開發(fā)的方法已經(jīng)被作者成功地應用于實際工程開發(fā)，并取得了良好的效果。