專利名稱：嵌入式Linux平臺(tái)下的顯示方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖形和視頻的顯示方法，具體涉及ー種嵌入式Linux平臺(tái)下的顯示方法。
背景技術(shù)：
嵌入式Linux技術(shù)以其高效、穩(wěn)定以及占用資源少等特性廣泛應(yīng)用于消費(fèi)類電子、多媒體終端等領(lǐng)域。一直以來，如何能將圖形用戶界面(GUI)高效的顯示出來是嵌入式Linux平臺(tái)下的一大弱項(xiàng)。傳統(tǒng)的顯示方法是基于X Window系統(tǒng)的,如圖1所示。X window采用Client/Server模式，底層與輸入輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)進(jìn)行通信，如鍵盤、鼠標(biāo)以及顯卡；中間層是X Server,它是X window系統(tǒng)的核心,上層是ー個(gè)個(gè)的X Client端,可以是ー個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用程序，如瀏覽器，也可以是ー個(gè)圖形庫(kù)，比如Qt、GTK庫(kù)等。X Client與X Server通信遵循Xll協(xié)議,簡(jiǎn)單來講，X Server監(jiān)聽X Client端發(fā)送過來的圖形輸出請(qǐng)求,并負(fù)責(zé)完成相應(yīng)的操作，最后給X Client端ー個(gè)響應(yīng)。由于X window系統(tǒng)過于龐大和復(fù)雜,并不適合于應(yīng)用在嵌入式Linux系統(tǒng)中，雖然可以對(duì)其進(jìn)行裁剪，但是裁剪難度不小，穩(wěn)定性也無法得到保證。另外，X window系統(tǒng)由于采用C/S模式，顯示數(shù)據(jù)必然要經(jīng)過額外的拷貝花銷，大大降低了顯示的實(shí)時(shí)性。同吋，X window沒有提供圖形層和視頻層的分離機(jī)制，應(yīng)用層瀏覽器不能同時(shí)顯示圖形層和視頻層，因?yàn)檎紦?jù)了同一存儲(chǔ)空間，瀏覽器在順序訪問存儲(chǔ)空間讀取數(shù)據(jù)來顯示時(shí)，視頻層覆蓋在前的圖形層，或者圖形層覆蓋了在前的視頻層，即不是“透明的”。但是，在實(shí)際的應(yīng)用中，用戶往往希望混合顯示視頻數(shù)據(jù)以及圖形⑶I，因此需要一種圖形層和視頻層彼此不相干擾的同時(shí)顯示的方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了能夠在嵌入式Linux平臺(tái)下高效的進(jìn)行圖形和視頻的顯示，本發(fā)明提供ー種嵌入式Linux平臺(tái)下的顯示方法,包括:設(shè)置顯卡輸出的分辨率；根據(jù)所述分辨率、圖形層顯示格式和視頻層顯示格式，計(jì)算用于存儲(chǔ)圖形和視頻的存儲(chǔ)空間的大??；將所述存儲(chǔ)空間劃分為圖形層存儲(chǔ)空間和視頻層存儲(chǔ)空間；配置顯卡的寄存器，以使能所述圖形層存儲(chǔ)空間和所述視頻層存儲(chǔ)空間的分離；嵌入式Linux系統(tǒng)中的用戶的顯示實(shí)體訪問顯卡，從所述圖形層存儲(chǔ)空間讀寫圖形數(shù)據(jù)，從所述視頻層存儲(chǔ)空間讀寫視頻數(shù)據(jù)。采用本技術(shù)方案后可以獲得以下有益的技術(shù)效果:I)繞開X window系統(tǒng)，大大減少系統(tǒng)的復(fù)雜性，增加了穩(wěn)定性與可靠性；2)由于直接通過用戶的顯示實(shí)體將顯示數(shù)據(jù)直接寫入到顯卡的緩存中去，避免了中間環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)拷貝，顯示性能以及實(shí)時(shí)性大為提高；
3)將顯卡的圖形實(shí)體與視頻實(shí)體分離開來，用戶的顯示實(shí)體可以獨(dú)立對(duì)圖形實(shí)體和視頻實(shí)體進(jìn)行控制。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的采用X Window系統(tǒng)的顯示方法。圖2為本發(fā)明的嵌入式Linux平臺(tái)下的顯示方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式總體來說，本發(fā)明的技術(shù)方案涉及嵌入式Linux內(nèi)核層的顯卡以及用戶的顯示實(shí)體兩部分。如圖2所示，在嵌入式Linux系統(tǒng)中，根據(jù)顯卡的分辨率、圖形層顯示格式和視頻層顯示格式計(jì)算用于存儲(chǔ)圖形和視頻的存儲(chǔ)空間大小，可選地，也可以根據(jù)兩種顯示格式中占用空間較大的一個(gè)來計(jì)算存儲(chǔ)空間。圖形層顯示格式和視頻層顯示格式可以采用同一格式。將該存儲(chǔ)空間劃分為圖形層存儲(chǔ)空間和視頻層存儲(chǔ)空間。這兩個(gè)存儲(chǔ)空間不重疊，而且可以是鄰接的。所述圖形層存儲(chǔ)空間的大小根據(jù)圖形層顯示格式的一個(gè)像素所占用的字節(jié)而設(shè)定，所述視頻層存儲(chǔ)空間的大小根據(jù)視頻層顯示格式的一個(gè)像素所占用的字節(jié)而設(shè)定。嵌入式Linux系統(tǒng)中用戶的顯示實(shí)體訪問顯卡，從所述圖形層存儲(chǔ)空間讀寫圖形數(shù)據(jù)，從所述視頻層存儲(chǔ)空間讀寫視頻數(shù)據(jù)，也可以往上述兩個(gè)存儲(chǔ)空間內(nèi)寫入數(shù)據(jù)。以具有frame buffer功能的顯卡為例，將frame buffer映射到用戶的顯示實(shí)體，該顯示實(shí)體就可以像寫內(nèi)存的方式一樣將顯示數(shù)據(jù)寫入到顯卡的frame buffer中去，或者從frame buffer中讀取數(shù)據(jù)來顯示。同時(shí)，修改顯卡的驅(qū)動(dòng)參數(shù)，設(shè)置相關(guān)的寄存器，將顯卡的圖形層與視頻層進(jìn)行分離，具體而言，是將各自的存儲(chǔ)空間進(jìn)行分離，不再占用相同的一段存儲(chǔ)空間。分離后，圖形層存儲(chǔ)空間與視頻層存儲(chǔ)空間在frame buffer中的起始地址不同并且不會(huì)重疊，這樣對(duì)于用戶的顯示實(shí)體來說，就可以獨(dú)立的控制顯卡的圖形層以及視頻層的輸出和輸入。下面以Intel Sandy Bridge平臺(tái)i5_2300的CPU為例(顯卡集成在CPU中)，介紹本發(fā)明的技術(shù)方案的實(shí)現(xiàn)步驟:I)在顯卡的GRUB啟動(dòng)參數(shù)中設(shè)置顯卡輸出的分辨率設(shè)置，比如video =VGA-1:1280x1024060 ；2)在內(nèi)核顯卡驅(qū)動(dòng)參數(shù)中根據(jù)先前GRUB中的設(shè)置，計(jì)算出frame buffer的空間范圍，比如分辨率是1280x1024的情況下，并且存在圖形層以及視頻層，每個(gè)像素按照ARGB格式表示，占用4個(gè)字節(jié)，則圖形層和視頻層共占用的字節(jié)數(shù)為=1280x1024x4x2。如果視頻層采用YUYV格式，則圖形層和視頻層共占用的字節(jié)數(shù)為1280x1024x4+1280x1024x2。然后，采用i0remap_WC函數(shù)將這樣大小的字節(jié)空間的顯卡顯存映射出來，得到的虛擬地址即是frame buffer的首地址；3)分別設(shè)置圖形層以及視頻層的相關(guān)寄存器，以使能圖形層和視頻層，所述相關(guān)寄存器包括:起始地址寄存器、stride寄存器、顯示格式寄存器(顯示格式一般包括ARGB以及YUYV等)以及key color寄存器，以使得圖形層和視頻層對(duì)于彼此可以是“透明的”，特別是動(dòng)態(tài)的視頻層數(shù)據(jù)不會(huì)被圖形層數(shù)據(jù)覆蓋，而無法顯示出來。根據(jù)不同的廠商芯片，設(shè)置的寄存器也不同，具體需要根據(jù)寄存器的用戶手冊(cè)來配置，但是基本原理就是在使能圖形層存儲(chǔ)空間和視頻層存儲(chǔ)空間的分離，比如Inteli5-2300CPU中key color寄存器的定義為:
Bit ~
31: 24 保留位
23: 16 RGB通道中R通道的目標(biāo)比較值 15: 8RGB通道中G通道的目標(biāo)比較值 7: 0 RGB通道中B通道的目標(biāo)比較值如果設(shè)置上面寄存器中R通道值為a，G通道值為b，B通道值為c，那么圖形層像素點(diǎn)值為(a<<16|b<<8|c)的點(diǎn)將是透明的，即它顯示的圖像為視頻層該位置的值。4)在設(shè)置上述寄存器時(shí)，對(duì)于圖形層來說，選擇ARGB的顯示格式，而對(duì)于視頻層來說，一般選擇YUYV格式，這樣不僅可以避免格式轉(zhuǎn)換(因?yàn)橐话憬獯a庫(kù)的輸出就是YV12格式)，還可以減少需要拷貝到顯卡的存儲(chǔ)空間里去的數(shù)據(jù)量；5)在用戶層為應(yīng)用實(shí)體創(chuàng)建“/dev/fbO”設(shè)備樹文件；6)用戶的應(yīng)用實(shí)體讀取GRUB配置文件中的參數(shù)，利用mmap函數(shù)將“/dev/fbO”進(jìn)行內(nèi)存映射，得到的地址即是frame buffer可被應(yīng)用實(shí)體訪問的起始地址,大小空間為前面所述一致，即圖形層存儲(chǔ)空間+視頻層存儲(chǔ)空間。圖形層存儲(chǔ)空間與視頻層存儲(chǔ)空間是連續(xù)的，這樣各自的起始地址為:圖形層空間起始地址=frame buffer起始地址；視頻層空間起始地址=frame buffer起始地址+圖形層空間大小。用戶的顯示實(shí)體根據(jù)圖形層空間以及視頻層空間的起始地址分別進(jìn)行圖形數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)的刷新。如此，這樣對(duì)于用戶的應(yīng)用實(shí)體來說，就可以獨(dú)立的控制顯卡的圖形以及視頻輸出。上述實(shí)施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種嵌入式Linux平臺(tái)下的顯示方法,其特征在于，包括: 設(shè)置顯卡輸出的分辨率； 根據(jù)所述分辨率、圖形層顯示格式和視頻層顯示格式，計(jì)算用于存儲(chǔ)圖形和視頻的存儲(chǔ)空間的大??； 將所述存儲(chǔ)空間劃分為圖形層存儲(chǔ)空間和視頻層存儲(chǔ)空間； 配置顯卡的寄存器，以使能所述圖形層存儲(chǔ)空間和所述視頻層存儲(chǔ)空間的分離； 嵌入式Linux系統(tǒng)中的用戶的顯示實(shí)體訪問顯卡，從所述圖形層存儲(chǔ)空間讀寫圖形數(shù)據(jù)，從所述視頻層存儲(chǔ)空間讀寫視頻數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式Linux平臺(tái)下的顯示方法，其特征在干， 所述圖形層存儲(chǔ)空間的大小根據(jù)圖形層顯示格式的一個(gè)像素所占用的字節(jié)而設(shè)定， 所述視頻層存儲(chǔ)空間的大小根據(jù)視頻層顯示格式的一個(gè)像素所占用的字節(jié)而設(shè)定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式Linux平臺(tái)下的顯示方法，其特征在于，所述圖形層存儲(chǔ)空間和所述視頻層存儲(chǔ)空間是鄰接的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式Linux平臺(tái)下的顯示方法，其特征在于，所述存儲(chǔ)空間位于嵌入式Linux平臺(tái)的frame buffer中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的嵌入式Linux平臺(tái)下的顯示方法，其特征在于，采用ioremap_wc函數(shù)將顯卡顯存的所述存儲(chǔ)空間映射出來,得到frame buffer的首地址。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的嵌入式Linux平臺(tái)下的顯示方法,其特征在于，利用_ap函數(shù)將frame buffer映射為用戶的顯示實(shí)體可訪問的起始地址。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式Linux平臺(tái)下的顯示方法，其特征在于，所述圖形層顯示格式為ARGB，所述視頻層顯示格式為YUYV。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式Linux平臺(tái)下的顯示方法，其特征在于，所述寄存器包括:起始地址寄存器、stride寄存器、顯示格式寄存器和key color寄存器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種嵌入式Linux平臺(tái)下的顯示方法，包括設(shè)置顯卡輸出的分辨率；根據(jù)所述分辨率、圖形層顯示格式和視頻層顯示格式，計(jì)算用于存儲(chǔ)圖形和視頻的存儲(chǔ)空間的大??；將所述存儲(chǔ)空間劃分為圖形層存儲(chǔ)空間和視頻層存儲(chǔ)空間；配置顯卡的寄存器，以使能所述圖形層存儲(chǔ)空間和所述視頻層存儲(chǔ)空間的分離；嵌入式Linux系統(tǒng)中的用戶的顯示實(shí)體訪問顯卡，從所述圖形層存儲(chǔ)空間讀寫圖形數(shù)據(jù)，從所述視頻層存儲(chǔ)空間讀寫視頻數(shù)據(jù)。通過本發(fā)明，將顯卡的圖形層與視頻層分離開來，用戶層顯示設(shè)備可以獨(dú)立對(duì)每一層進(jìn)行控制。大大減少系統(tǒng)的復(fù)雜性，增加了穩(wěn)定性與可靠性。
文檔編號(hào)G06F9/44GK103092578SQ201110335119
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者彭席漢, 張興明, 傅利泉, 朱江明, 吳軍, 吳堅(jiān) 申請(qǐng)人:浙江大華技術(shù)股份有限公司