《UEFI内核导读》How to Rotate Screen

最新推荐文章于 2025-09-21 06:58:16 发布

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#UEFI内核导读 #屏幕旋转 #Rotate #Screen #cstyle

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本文介绍了在UEFI环境下，当硬件设计导致屏幕物理方向与手持设备方向不一致时，如何通过软件实现屏幕旋转180°。通过修改显示服务函数BLT()为BLTr()，结合矩阵转置算法，实现了不同坐标系统的映射，从而达到屏幕旋转的效果。同时，文章提到了其他角度旋转的实现和一些不受GOP控制的场景，如需要修改ACPI的BGRT表。

之前的文章《UEFI内核导读》Graphics Driver介绍了UEFI环境如何在显示设备上输出字符或图形，Graphics Output protocol为输出提供了最底层的硬件驱动支持。但是有时候我们由于机构或硬件设计的原因需要做一些定制的动作比如：机构设计导致用户手持的方向跟屏幕物理方向有90°、180°或270°偏差怎么办？这个时候就需要对屏幕进行旋转。

如何旋转屏幕一般是由驱动来实现，在UEFI系统当中就需要由GOP驱动来实现，但是一般来说GOP是由silicon厂商来提供并不会给到ODM厂商修改的机会，虽然说有些硬件平台会在GOP的VBT里面提供旋转的选项，但是有时候并不能完全满足系统设计的要求（比如修改VBT会影响到OS下显卡驱动的行为等等）这个时候我们就需要使用纯软件的行为来从最底层来实现对屏幕的旋转。

UEFI环境需要用到显示的场景简单来说大概由几个组成：

场景A.POST信息，包括开机时屏幕显示的字符串

场景B.POST Logo，包括开机时屏幕显示的OEM图片

场景C.BIOS Setup，包括BIOS设置界面，图形模式会文本模式

场景D.OS加装界面，包括BGRT logo界面

场景E.UEFI Shell界面，包括内置或外置UEFI Shell界面

场景F.UEFI Driver配置界面，包括UEFI Driver Configuration或Diagnostic界面

场景G.其他需要显示的界面，包括UEFI APP

屏幕旋转需要达成的效果，如下图场景1中（X，Y）坐标处有一个方向向上的箭头，我们实现旋转180°之后就变成了场景2中（Xr，Yr）位置的方向向下的箭头图标。这里先给一个示意图和实现逻辑，其中：

外框：手持设备的物理结构，支撑屏幕使用方向垂直向上

屏幕：分辨率为H*W像素点的，物理坐标原点为（0,0）的显示屏幕

坐标（0,0）：屏幕的物理像素原点坐标

坐标（H,V）：屏幕最后一个像素点坐标

坐标（X,Y）：屏幕的物理像素坐标点

坐标(Xa,Ya)：屏幕的APP视角像素坐标点

坐标(X‘,Y‘)：屏幕的映射像素坐标点

坐标(Xr,Yr)：屏幕的中间映射像素坐标点

H：屏幕物理水平宽度（像素）

V：屏幕物理垂直宽度（像素）

图形A：正常显示的图形（旋转0°）

图形Ar：旋转180°显示的图形

BLT():显示服务函数

BLTr():旋转180°显示服务函数，做显示方向变换

场景举例：

场景1：下图是一款正常人类设计的产品，屏幕物理像素原点（0,0）跟设备手持方向原点重合，如果你的设备是这样设计的，那么可以直接跳过下面的描述了。在这种情况下如果你想要使用BLT()服务往（X,Y）位置画一个宽度为w高度为h的图形A，只需要直接调用服务BLT(PixSrc,PixDes,Xa,Ya,w,h)就行了，最终的效果就是如下图红色的（X,Y）坐标为起点的方向垂直向上的图形，此时坐标 (XaYa) =坐标(X,Y)。

图1

场景2：如果你刚好运气不好，遇到好死不死的机构工程师把屏幕转了一个角度使得屏幕的物理原点跟外框的原点不重合，而且告诉你硬件已经设计好了再改要花额外成本，这个时候你除了心里默默骂一句FK之外估计也只能乖乖搬砖改代码了，毕竟大部分人的认知里改软件不花钱，而不花钱大家都喜欢，汗！。

这个时候你在调用BLT(PixSrc,PixDes,Xa,Ya,w,h)你会发现，图形A被显示在右下角图形Ar，刚好被旋转了180°，这个时候就该软件躺枪了，咦软件什么都没干,怎么就反了呢？莫急现在就是该甩锅的时候了，软件调吧，反正不花钱，就是改几句代码的事儿，汗！

图2

方案设计：

要想旋转屏幕有以下几个难点，GOP驱动无法修改、硬件无法修改、前面描述的#A~#G显示界面代码是成熟或第三方代码无法修改或工作量太大，怎么办？

我们的方案是使用BLTr(PixSrc,PixDes,Xa,Ya,w,h)服务来取代BLT()服务，这样当我们上层的APP或driver调用BLT()服务往屏幕输出图形和文字的时候，就会把在APP视角“向（Xa,Ya）位置画一个宽度为w高度为h的图形A”的行为映射成图2“向（X‘,Y‘）位置画一个宽度为w高度为h的图形A”，最终的效果图形A还是被显示在手持设备外框物理原点的（X,Y）位置。

此时坐标 (XaYa) !=坐标(X,Y)这里就需要一个坐标(XaYa) 到坐标(X,Y)的映射，而我们BLTr()就是实现这个隐射的解决方案。BLTr()会根据需要旋转的角度做不同类型的映射算法。例如顺时针，逆时针，90°、180°、270°或任意角度等，当然任意角度本身没有意义不讨论。

这里以图2为例，只简单给一个思路，具体实现读者可以自行实现，最核心的部分就是矩阵转置算法，可以参考《线性代数》相关章节自行编码实现。笔者亲测的是可以成功转置180°，坐标转置算法是我们需要四个坐标参考点（X,Y），（Xa,Ya），（X‘,Y‘），（Xr,Yr）。步骤如下：

第一步：把(Xa,Ya）映射到（X‘,Y‘）

第一步：把（Xr‘,Y‘））映射到（Xr,Yr）

第三步：把（Xr,Yr）映射到（X,Y）

图2是屏幕跟外框相差180°组装。屏幕180°转置映射算法是：(Xa,Ya)=(H-Xa-w,V-Ya-h），APP调用BLTr(PixSrc,PixDes,Xa,Ya,w,h)就变成了BLTr(PixSrc,PixDes, H-Xa-w, V-Ya-h,w,h)这样就可以达到屏幕旋转180°的效果。除此之外还需要对图形A的w*h个像素做矩阵180°转置。基本思想就是APP目标要在外框（X,Y）位置(屏幕（X‘,Y‘）)画一个图形A，图形A的方向相对于外框和屏幕的方向是不同的。对外框来说图形A是指向外框物理坐标原点(0,0)，对屏幕来说图形A指向屏幕像素（H,V）这里涉及到坐标的转换和像素EFI_GRAPHICS_OUTPUT_BLT_PIXEL变换。

其他角度旋转需要不同的坐标映射可以自行实现，需要注意的：

1.场景A~场景G当中有部分是不受GOP控制的，比如场景D就需要修改ACPI的BGRT表来实现BGRT logo的特定角度旋转。

2.旋转90°或270°的的时候需要考虑到屏幕H和V坐标的转换，也即是横屏转成竖屏或相反操作。

参考代码片（仅供学习交流）：