microwindows代码分析 （三）screen driver显示驱动之X11

于 2008-07-13 14:00:00 发布
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分类专栏： 50. linux/uclinux 03. microwindows/GTK/GUI图形界面 文章标签： 代码分析 class server buffer leak 嵌入式
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本文深入分析了Microwindows在X11环境下的显示驱动实现原理，探讨了screendriver的初始化过程及核心函数，如X11_open、X11_drawpixel等，并解释了subdriver的选择机制。

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作者联系方式：YU TAO <yut616 at sohu dot com>

microwindows代码分析 （三）screen driver显示驱动之X11

在microwindows的嵌入式开发中，为了简化调试和check memory leak，那么最好是先将应用程序在X11下做好验证，保证function已经完成并且不会出现内存泄露的问题。这样就会用到microwindows的X11 screen driver显示驱动，我们在这里详细分析一下。

在我们讨论的microwindows的应用中，目前只涉及到microwindows的screen driver，并不涉及到鼠标和键盘的driver。也就是说，使用的microwindows只用到它的画图功能。

在编译X11 screen driver方式的microwindows时，会进入到drivers/Makefile，其中X11为Y，那么就会编译到 

OBJS += genmem.o fb.o scr_x11.o /
        fblin1.o fblin2.o fblin4.o fblin8.o fblin16.o fblin24.o fblin32.o /
        fblin32alpha.o mou_x11.o

其中scr_x11.o就是x11接口的screen driver的实现，它里面会调用到X11 lib的一系列函数，实现draw pixel。

另外，可以看到有一系列的fblinXXX开头的代码也被编译了进来，这个内容主要是对应不同的pixel type，来做一些pixel的叠加运算等。它是作为sub driver来被scr_x11所使用的，因为scr_x11中主要是将X11 lib做一个包装，从而将运算好了的pixel输出到X11 output，而fblinXXX是一个sub driver，来根据不同的pixel type处理需要输出的pixel，如alpha blending混合。 而且fblinXXX在其他screen driver的情况下也是一样公用的，如framebuffer，也即fblinXXX也会被指定为sub driver。所以看到X11方式的screen driver会用到fb开头的内容，也不用奇怪。

下面来看drivers/scr_x11.c的具体内容。

scr文件名前缀就是screen driver的含义。

在这个screen driver中，定义了一个x11方式的SCREENDEVICE scrdev，这个变量的名字，在各个screen driver的实现中都是同一个名字，只是一个编译只使用一个具体的scrdev，在我们这里，就是X11方式的scrdev。

这个scrdev定义了X11方式的各个函数，如X11_open，X11_drawpixel，X11_fillrect，X11_blit等。

一、变量

在代码中，定义一些全局的涉及到X11显示操作的变量，如： 

/* called from keyboard/mouse/screen */
Display *x11_dpy;
int x11_scr;
Visual *x11_vis;
Colormap x11_colormap;
Window x11_win;
GC x11_gc;
unsigned int x11_event_mask;
static int x11_width, x11_height;
static int x11_depth;           /* Screen depth in bpp */

在这里，x11_dpy是一个与x11 server所建立的connection；

x11_vis是记录视觉类型的变量；

x11_colormap是色彩映射；

在我们的应用中，如果是使用32位的无符号整数来表示颜色，也就是一般说的像素值，即pixel value，但这个像素值，在显示到输出时，会受到很多因素的影响，如

1、色彩深度

2、色彩映射，colormap，也就是含有R/G/B的强度值的表

3、视觉类型，visual type，指明如何来表示颜色

视觉分类里有如下几种类型： 

char *classnm[] = { "StaticGray", "GrayScale", "StaticColor",
	"PseudoColor", "TrueColor", "DirectColor"
};

其中X11 server支持的主要是true color和direct color。

true color是直接根据rgb值，来得到像素值，而direct color是将rgb拿来到表里做一个查询后再转到像素值的。

二、X11_open

下面来看一下screen driver的open实现：X11_open

在这个函数里，会先调用X11的初始化函数来建立与X11 server的连接，x11_setup_display(附kscope图)：

 

XOpenDisplay即根据display name与X11 server建立了一个connenction； 然后获得一个default screen； 再调用select_visual时，它会列出screen的不同depth的所对应的visual 类型。 

XDefaultVisual:
  Visual  class: TrueColor (4)
             id: 35
   bits_per_rgb: 8
    map_entries: 256
       red_mask: 0x00ff0000
     green_mask: 0x0000ff00
      blue_mask: 0x000000ff
Screen RootDepth: 24
Screen RootVisual
  Visual  class: TrueColor (4)
             id: 35
   bits_per_rgb: 8
    map_entries: 256
       red_mask: 0x00ff0000
     green_mask: 0x0000ff00
      blue_mask: 0x000000ff
screen->ndepths: 7
Depth: 24
dp->nvisuals: 8
Visual: 0
  Visual  class: TrueColor (4)
             id: 35
   bits_per_rgb: 8
    map_entries: 256
       red_mask: 0x00ff0000
     green_mask: 0x0000ff00
      blue_mask: 0x000000ff
Visual: 1
  Visual  class: TrueColor (4)
             id: 36
   bits_per_rgb: 8
    map_entries: 256
       red_mask: 0x00ff0000
     green_mask: 0x0000ff00
      blue_mask: 0x000000ff
Visual: 2
  Visual  class: TrueColor (4)
             id: 37
   bits_per_rgb: 8
    map_entries: 256
       red_mask: 0x00ff0000
     green_mask: 0x0000ff00
      blue_mask: 0x000000ff
Visual: 3
  Visual  class: TrueColor (4)
             id: 38
   bits_per_rgb: 8
    map_entries: 256
       red_mask: 0x00ff0000
     green_mask: 0x0000ff00
      blue_mask: 0x000000ff
Visual: 4
  Visual  class: DirectColor (5)
             id: 39
   bits_per_rgb: 8
    map_entries: 256
       red_mask: 0x00ff0000
     green_mask: 0x0000ff00
      blue_mask: 0x000000ff
Visual: 5
  Visual  class: DirectColor (5)
             id: 40
   bits_per_rgb: 8
    map_entries: 256
       red_mask: 0x00ff0000
     green_mask: 0x0000ff00
      blue_mask: 0x000000ff
Visual: 6
  Visual  class: DirectColor (5)
             id: 41
   bits_per_rgb: 8
    map_entries: 256
       red_mask: 0x00ff0000
     green_mask: 0x0000ff00
      blue_mask: 0x000000ff
Visual: 7
  Visual  class: DirectColor (5)
             id: 42
   bits_per_rgb: 8
    map_entries: 256
       red_mask: 0x00ff0000
     green_mask: 0x0000ff00
      blue_mask: 0x000000ff
Depth: 1
dp->nvisuals: 0
Depth: 4
dp->nvisuals: 0
Depth: 8
dp->nvisuals: 0
Depth: 15
dp->nvisuals: 0
Depth: 16
dp->nvisuals: 0
Depth: 32
dp->nvisuals: 1
Visual: 0
  Visual  class: TrueColor (4)
             id: 100
   bits_per_rgb: 8
    map_entries: 256
       red_mask: 0x00ff0000
     green_mask: 0x0000ff00
      blue_mask: 0x000000ff
Selected Visual:
  Visual  class: TrueColor (4)
             id: 35
   bits_per_rgb: 8
    map_entries: 256
       red_mask: 0x00ff0000
     green_mask: 0x0000ff00
      blue_mask: 0x000000ff

而我们的应用中，实际使用的visual也就是XDefaultVisual的值。即Visual class: TrueColor (4)，id: 35，map_entries: 256。

在完成X11的display初始化后，会XCreateColormap，还有XCreateWindow建立窗口，长宽也即你指定的x11_width， x11_height，然后会再调用XDefaultDepth获得default的depth等，如下图(附kscope图)：

 

在X11_open函数的后部，可以看到 savebits = *psd; 然后会调用到select_fb_subdriver（fb.c中)，来根据planes和 bpp选择sub driver，如我们的应用中使用的是MWPF_TRUECOLOR8888，那么就会选用fblinear32alpha作为sub driver。然后会调用： 

static SCREENDEVICE savebits;	/* permanent offscreen drawing buffer */
set_subdriver(&savebits, subdriver, TRUE);
savebits.addr = malloc(size);
/* set X11 psd to savebits memaddr for screen->offscreen blits... */
psd->addr = savebits.addr;

这个部分是一个很重要的内容。 它会将savebits的操作函数做一个更新，即设置到sub driver上，也即drivers/fblin32alpha.c中： 

SUBDRIVER fblinear32alpha = {
        linear32a_init,
        linear32a_drawpixel,
        linear32a_readpixel,
        linear32a_drawhorzline,
        linear32a_drawvertline,
        gen_fillrect,
        linear32a_blit,
        linear32a_drawarea,
        linear32a_stretchblit,
        linear32a_stretchblitex,
};

这个savebits是保存的off sreen的buffer，也即最后的输出，都是从这个savebits中来得到的。

savebits.addr即malloc出来的一个显示buffer缓冲，是最后送到X11输出前保存各个pixel的地方。

psd->addr也则是对应的这个地址，但它是给上层的microwindows所使用的一个地址。各个不同的screen driver也都需要定义这个psd->addr。

三、draw pixel

我们再来看X11_drawpixel： 

static void
X11_drawpixel(PSD psd, MWCOORD x, MWCOORD y, MWPIXELVAL c)
{
	/* draw savebits for readpixel or blit */
	savebits.DrawPixel(&savebits, x, y, c);
	if (gr_mode == MWMODE_COPY) {
		set_color(c);
		set_mode(gr_mode);
		XDrawPoint(x11_dpy, x11_win, x11_gc, x, y);
	} else {
		update_from_savebits(x, y, 1, 1);
	}
}

在其中，即会先调用sub drvier的DrawPixel函数，用pixel value值c来更新savebits里的addr的数据，然后调用update_from_savebits将savebits.addr的像素内容输出到X11上。

上面的 drawpixel 是操作一个像素点，也就是说将 c 的值画到 psd 的 x/y 位置处，所以你可以看到

update_from_savebits(x, y, 1, 1); 的参数是w=1, h=1。

其他的X11_xxx也都是类似如此的像素操作，即都是先调用sub driver的操作函数，然后X11的接口负责输出到X11 display上。

四、总结

总体来说，scr_x11是负责像素pixel在X11上输出的，在它里面是不涉及到图像的叠加等操作的。

它所操作的内容主要是将运算过的像素pixel输出到X11上，从而实现了microwindows在X11上的运行。

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