嵌入式Linux图形系统

为了让读者对嵌入式　ｌｉｎｕｘ　当中能够使用的图形及图形用户界面有个较为全面的认识，本文将为读者介绍一些嵌入式　ｌｉｎｕｘ　系统中常见的图形及图形用户界面系统，并作为＂基于　ｌｉｎｕｘ　和　ｍｉｎｉｇｕｉ　的嵌入式系统软件开发指南＂系列的最后一篇文章。本文首先概述了　ｌｉｎｕｘ　图形领域的基本设施，然后描述了一些可供嵌入式　ｌｉｎｕｘ　系统使用的高级图形库以及图形用户界面支持系统，并大概比较了这些系统的优缺点。希望能对嵌入式　ｌｉｎｕｘ　系统的开发有所帮助。　　１　ｌｉｎｕｘ　图形领域的基础设施　　本小节首先向读者描述　ｌｉｎｕｘ　图形领域中常见的基础设施。之所以称为基础设施，是因为这些系统（或者函数库），一般作为其他高级图形或者图形应用程序的基本函数库。这些系统（或者函数库）包括：ｘ　ｗｉｎｄｏｗ、ｓｖｇａｌｉｂ、ｆｒａｍｅｂｕｆｆｅｒ　等等。　　１．１　ｘ　ｗｉｎｄｏｗ　　提起　ｌｉｎｕｘ　上的图形，许多人首先想到的是　ｘ　ｗｉｎｄｏｗ。这一系统是目前类　ｕｎｉｘ　系统中处于控制地位的桌面图形系统。无疑，ｘ　ｗｉｎｄｏｗ　作为一个图形环境是成功的，它上面运行着包括　ｃａｄ建模工具和办公套件在内的大量应用程序。但必须看到的是，由于　ｘ　ｗｉｎｄｏｗ　在体系接口上的原因，限制了其对游戏、多媒体的支持能力。用户在　ｘ　ｗｉｎｄｏｗ　上运行　ｖｃｄ　播放器，或者运行一些大型的三维游戏时，经常会发现同样的硬件配置，却不能获得和　ｗｉｎｄｏｗｓ　操作系统一样的图形效果――即使使用了加速的　ｘ　ｓｅｒｖｅｒ，其效果也不能令人满意。另外，大型的应用程序（比如　ｍｏｚｉｌｌａ　浏览器）在　ｘ　ｗｉｎｄｏｗ　上运行时的响应能力，也相当不能令人满意。当然，这里有　ｌｉｎｕｘ　内核在进程调度上的问题，也有　ｘ　ｗｉｎｄｏｗ　的原因。　　ｘ　ｗｉｎｄｏｗ　为了满足对游戏、多媒体等应用对图形加速能力的要求，提供了　ｄｇａ（直接图形访问）扩展，通过该扩展，应用程序可以在全屏模式下直接访问显示卡的帧缓冲区，并能够提供对某些加速功能的支持。　　ｔｉｎｙ－ｘ是ｘｓｅｒｖｅｒ在嵌入式系统的小巧实现，它由ｘｆｒｅｅ８６　ｃｏｒｅ　ｔｅａｍ　的ｋｅｉｔｈ　ｐａｃｋａｒｄ开发。它的目标是运行于小内存系统环境。典型的运行于ｘ８６　ｃｐｕ　上的ｔｉｎｙ－ｘ　ｓｅｒｖｅｒ　尺寸接近（小于）１ｍｂ。　　１．２　ｓｖｇａｌｉｂ　　ｓｖｇａｌｉｂ　是　ｌｉｎｕｘ　系统中最早出现的非　ｘ　图形支持库。这个库从最初对标准　ｖｇａ　兼容芯片的支持开始，一直发展到对老式　ｓｖｇａ　芯片的支持以及对现今流行的高级视频芯片的支持。它为用户提供了在控制台上进行图形编程的接口，使用户可以在　ｐｃ　兼容系统上方便地获得图形支持。但该系统有如下不足：　　接口杂乱。ｓｖｇａｌｉｂ　从最初的　ｖｇａｌｉｂ　发展而来，保留了老系统的许多接口，而这些接口却不能良好地迎合新显示芯片的图形能力。　　未能较好地隐藏硬件细节。许多操作，不能自动使用显示芯片的加速能力支持。　　可移植性差。ｓｖｇａｌｉｂ　目前只能运行在　ｘ８６　平台上，对其他平台的支持能力较差（ａｌｐｈａ　平台除外）。　　发展缓慢，有被其他图形库取代的可能。ｓｖｇａｌｉｂ　作为一个老的图形支持库，目前的应用范围越来越小，尤其在　ｌｉｎｕｘ　内核增加了　ｆｒａｍｅｂｕｆｆｅｒ　驱动支持之后，有逐渐被其他图形库替代的迹象。　　对应用的支持能力较差。ｓｖａｇｌｉｂ　作为一个图形库，对高级图形功能的支持，比如直线和曲线等等，却不能令人满意。尽管　ｓｖｇａｌｉｂ　有许多缺点，但　ｓｖｇａｌｉｂ　经常被其他图形库用来初始化特定芯片的显示模式，并获得映射到进程地址空间的线性显示内存首地址（即帧缓冲区），而其他的接口却很少用到。另外，ｓｖｇａｌｉｂ　中所包含的诸如键盘、鼠标和游戏杆的接口，也很少被其他应用程序所使用。　　因此，ｓｖｇａｌｉｂ　的使用越来越少，笔者也不建议用户使用这个图形库。当然，如果用户的显示卡只支持标准　ｖｇａ　模式，则　ｓｖｇａｌｉｂ　还是比较好的选择。　　１．３　ｆｒａｍｅｂｕｆｆｅｒ　　ｆｒａｍｅｂｕｆｆｅｒ　是出现在　２．２．ｘｘ　内核当中的一种驱动程序接口。这种接口将显示设备抽象为帧缓冲区。用户可以将它看成是显示内存的一个映像，将其映射到进程地址空间之后，就可以直接进行读写操作，而写操作可以立即反应在屏幕上。该驱动程序的设备文件一般是　／ｄｅｖ／ｆｂ０、／ｄｅｖ／ｆｂ１　等等。比如，假设现在的显示模式是　１０２４ｘ７６８－８　位色，则可以通过如下的命令清空屏幕：　　￥　ｄ