MiniGUI 体系结构之四 图形抽象层和输入抽象层及 Native Engine 的实现（二）

                              清单 5  Native 图形引擎的核心数据结构

typedef struct _screendevice {
	int	xres;		/* X screen res (real) */
	int	yres;		/* Y screen res (real) */
	int	planes;		/* # planes*/
	int	bpp;		/* # bits per pixel*/
	int	linelen;	/* line length in bytes for bpp 1,2,4,8, line length in pixels for bpp 16, 24, 32*/
	int	size;		/* size of memory allocated*/
	gfx_pixel gr_foreground;      /* current foreground color */
	gfx_pixel gr_background;      /* current background color */
	int 	gr_mode;
	int	flags;		/* device flags*/
	void *	addr;		/* address of memory allocated (memdc or fb)*/

	PSD	(*Open)(PSD psd);
	void	(*Close)(PSD psd);
	void	(*SetPalette)(PSD psd,int first,int count,gfx_color *cmap);
	void	(*GetPalette)(PSD psd,int first,int count,gfx_color *cmap);
	PSD	(*AllocateMemGC)(PSD psd);
	BOOL	(*MapMemGC)(PSD mempsd,int w,int h,int planes,int bpp, int linelen,int size,void *addr);
	void	(*FreeMemGC)(PSD mempsd);
	void	(*FillRect)(PSD psd,int x,int y,int w,int h,gfx_pixel c);
	void 	 (*DrawPixel)(PSD psd, int x, int y, gfx_pixel c);
	gfx_pixel (*ReadPixel)(PSD psd, int x, int y);
	void 	(*DrawHLine)(PSD psd, int x, int y, int w, gfx_pixel c);
	void	(*PutHLine) (GAL gal, int x, int y, int w, void* buf);
	void	(*GetHLine) (GAL gal, int x, int y, int w, void* buf);
	void 	(*DrawVLine)(PSD psd, int x, int y, int w, gfx_pixel c);
	void	(*PutVLine) (GAL gal, int x, int y, int w, void* buf);
	void	(*GetVLine) (GAL gal, int x, int y, int w, void* buf);
	void (*Blit)(PSD dstpsd, int dstx, int dsty, int w, int h, PSD srcpsd, int srcx, int srcy);
	void	(*PutBox)( GAL gal, int x, int y, int w, int h, void* buf );
	void	(*GetBox)( GAL gal, int x, int y, int w, int h, void* buf );
	void	(*PutBoxMask)( GAL gal, int x, int y, int w, int h, void *buf);
	void 	(*CopyBox)(PSD psd,int x1, int y1, int w, int h, int x2, int y2);
} SCREENDEVICE;

                     清单 6  Native 图形引擎的子驱动程序接口

typedef struct {
	int	 (*Init)(PSD psd);
	void 	 (*DrawPixel)(PSD psd, int x, int y, gfx_pixel c);
	gfx_pixel (*ReadPixel)(PSD psd, int x, int y);
	void 	(*DrawHLine)(PSD psd, int x, int y, int w, gfx_pixel c);
	void	(*PutHLine) (GAL gal, int x, int y, int w, void* buf);
	void	(*GetHLine) (GAL gal, int x, int y, int w, void* buf);
	void 	(*DrawVLine)(PSD psd, int x, int y, int w, gfx_pixel c);
	void	(*PutVLine) (GAL gal, int x, int y, int w, void* buf);
	void	(*GetVLine) (GAL gal, int x, int y, int w, void* buf);
	void (*Blit)(PSD dstpsd, int dstx, int dsty, int w, int h, PSD srcpsd, int srcx, int srcy);
	void	(*PutBox)( GAL gal, int x, int y, int w, int h, void* buf );
	void	(*GetBox)( GAL gal, int x, int y, int w, int h, void* buf );
	void	(*PutBoxMask)( GAL gal, int x, int y, int w, int h, void *buf);
	void 	(*CopyBox)(PSD psd,int x1, int y1, int w, int h, int x2, int y2);
} SUBDRIVER, *PSUBDRIVER;

• fb_open 首先打开Framebuffer的设备文件 /dev/fb0，然后利用 ioctl 读出当前Framebuffer的各种信息。填充到PSD 结构中。并且根据这些信息选出子驱动程序。程序当前支持fbvga16，fblin16，fblin8，即VGA16 标准模式，VESA线性16位模式，VESA线性8位模式。然后将当前终端模式置于图形模式。并保存当前的一些系统信息如调色板信息。最后，系统利用 mmap 将 /dev/fb0 映射到内存地址。以后程序访问 /dev/fb0 就像访问一个数组一样简单。当然，这是对线性模式而言的，如果是平面模式，问题要复杂的多。光从代码来看，平面模式的代码是线性模式的实现的将近一倍。后 面的难点分析里将讲解这个问题。

事实上，鼠标驱动程序的实现是利用内核或者其他驱动程序提供的接口来完成任务的。Linux 内核驱动程序使用设备文件对大多数硬件进行了抽象，比如，我们眼中的 ps/2 鼠标就是 /dev/psaux， 鼠标驱动程序接口如清单 7 所示。

                       清单 7  Native 输入引擎的鼠标驱动程序接口

typedef struct _mousedevice {
	int	(*Open)(void);
	void	(*Close)(void);
	int	(*GetButtonInfo)(void);
	void	(*GetDefaultAccel)(int *pscale,int *pthresh);
	int	(*Read)(int *dx,int *dy,int *dz,int *bp);
	void (*Suspend)(void);
	void (*Resume)(void);
} MOUSEDEVICE;

static int GPM_Open(void)
{
	mouse_fd = open(GPM_DEV_FILE, O_NONBLOCK);
	if (mouse_fd < 0)
		return -1;
	return mouse_fd;
}

static int PS2_Open(void)
{
uint8 initdata_ps2[] = { PS2_DEFAULT, PS2_SCALE11, PS2_ENABLE };
	mouse_fd = open(PS2_DEV_FILE, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NONBLOCK);
	if (mouse_fd < 0) 
			return -1;
	write(mouse_fd, initdata_ps2, sizeof(initdata_ps2));
	return mouse_fd;
}

		dx = thresh + (dx - thresh) * scale;
		dy = thresh + (dy - thresh) * scale;

在实现键盘驱动程序中遇到的第一个问题就是使用设备文件 /dev/tty还是 /dev/tty0。

# echo 1 > /dev/tty0
# echo 1 > /dev/tty

/dev/tty 是和进程的每一个终端联系起来的，/dev/tty 的驱动程序所做的只是把所有的请求送到合适的终端。

缺省情况下，/dev/tty 是普通用户可读写的，而/dev/tty0 则只有超级用户能够读写，主要是基于这个原因，我们目前使用 /dev/tty 作为设备文件。后面所有有关终端处理的程序的都采用它作为当前终端文件，这样也可以和传统的 Unix 相兼容。

                     清单 8  Native 输入引擎的键盘驱动程序接口

typedef struct _kbddevice {
	int  (*Open)(void);
	void (*Close)(void);
	void (*GetModifierInfo)(int *modifiers);
	int  (*Read)(unsigned char *buf,int *modifiers);
	void (*Suspend)(void);
	void (*Resume)(void);
} KBDDEVICE;

基本原理非常简单，初始化时打开 /dev/tty，以后就从该文件读出所有的数据。由于MiniGUI 需要捕获 KEY_DOWN 和 KEY_UP 消息，键盘被置于原始(raw)模式。这样，程序从 /dev/tty 中直接读出键盘的扫描码，比如用户按下A 键，就可以读到158，放下，又读到30。原始模式下，程序必须自己记下各键的状态，特别是shift，ctrl，alt，caps lock 等，所以程序维护一个数组，记录了所有键盘的状态。

这里说明一下鼠标移动，按键等事件是如何被传送到上层消息队列的。MiniGUI工作在用户态，所以它不可能利用中断这种高效的 机制。没有内核驱动程序的支持，它也很难利用信号等Unix系统的IPC机制。MiniGUI可以做到的就是看 /dev/tty， /dev/mouse 等文件是否有数据可以读。上层通过不断调用 GAL_WaitEvent 尝试读取这些文件。这也是线程Parser的主要任务。GAL_WaitEvent 主要利用了系统调用select 这一类Unix系统中地位仅次于ioctl的系统调用完成该功能。并将等待到的事件作为返回值返回。

                          清单 9  定义 Native 引擎的子驱动程序


  16 /* define or undefine these macros 
  17    to include or exclude specific fb driver.
  18  */
  19 #undef _FBLIN1_SUPPORT
  20 // #define _FBLIN1_SUPPORT        1
  21 
  22 #undef _FBLIN2_SUPPORT
  23 // #define _FBLIN2_SUPPORT        1
  24 
  22 #undef _FBLIN_2_SUPPORT
  23 // #define _FBLIN_2_SUPPORT        1
  24 
  25 //#undef _FBLIN4_SUPPORT
  26 #define _FBLIN4_SUPPORT        1
  27 
  28 // #undef _FBLIN8_SUPPORT
  29 #define _FBLIN8_SUPPORT        1
  30 
  31 // #undef _FBLIN16_SUPPORT
  32 #define _FBLIN16_SUPPORT       1
  33 
  34 #undef _FBLIN24_SUPPORT
  35 // #define _FBLIN24_SUPPORT       1
  36 
  37 #undef _FBLIN32_SUPPORT
  38 // #define _FBLIN32_SUPPORT       1
  39 
  40 #define HAVETEXTMODE    1       /* =0 for graphics only systems*/

           清单 10  为 ADS 公司基于 StrongARM 的嵌入式开发系统编写的输入引擎

  30 
  31 #include 
  32 #include 
  33 #include 
  34 #include 
  35 #include 
  36 #include 
  37 #include 
  38 #include 
  39 #include 
  40 #include 
  41 #include 
  42 
  43 #include "common.h"
  44 #include "misc.h"
  45 #include "ads_internal.h"
  46 #include "ial.h"
  47 #include "ads.h"
  48 
  49 #ifndef NR_KEYS
  50 #define NR_KEYS         128
  51 #endif
  52 
  53 static int ts;
  54 static int mousex = 0;
  55 static int mousey = 0;
  56 static POS pos;
  57 
  58 static unsigned char state[NR_KEYS];
  59 
  60 /************************  Low Level Input Operations **********************/
  61 /*
  62  * Mouse operations -- Event
  63  */
  64 static int mouse_update(void)
  65 {
  66         return 0;
  67 }
  68 
  69 static int mouse_getx(void)
  70 {
  71         return mousex;
  72 }
  73 
  74 static int mouse_gety(void)
  75 {
  76         return mousey;
  77 }
  78 
  79 static void mouse_setposition(int x, int y)
  80 {
  81 }
  82 
  83 static int mouse_getbutton(void)
  84 {
  85         return pos.b;
  86 }
  87 
  88 static void mouse_setrange(int minx,int miny,int maxx,int maxy)
  89 {
  90 }
  91 
  92 static int keyboard_update(void)
  93 {
  94         return 0;
  95 }
  96 
  97 static char * keyboard_getstate(void)
  98 {
  99         return (char *)state;
 100 }
 101 
 102 #ifdef _LITE_VERSION 
 103 static int wait_event (int which, int maxfd, fd_set *in, fd_set *out, fd_set  *except,
 104                 struct timeval *timeout)
 105 {
 106         fd_set rfds;
 107         int     e;
 108 
 109     if (!in) {
 110         in = &rfds;
 111         FD_ZERO (in);
 112     }
 113 
 114         if (which & IAL_MOUSEEVENT) {
 115                 FD_SET (ts, in);
 116         if (ts > maxfd) maxfd = ts;
 117         }
 118 
 119         e = select (maxfd + 1, in, out, except, timeout) ;
 120 
 121         if (e > 0) { 
 122                 if (ts >= 0 && FD_ISSET (ts, in))
 123                 {
 124             FD_CLR (ts, in);
 125                         read (ts, &pos, sizeof (POS));  
 126                         if ( pos.x !=-1 && pos.y !=-1) {
 127                                 mousex = pos.x;
 128                                 mousey = pos.y;
 129                         }
 130                         pos.b = ( pos.b > 0 ? 4:0);
 131                         return IAL_MOUSEEVENT;
 132                 }
 133 
 134         } else if (e < 0) {
 135                 return -1;
 136         }
 137         return 0;
 138 }
 139 #else
 140 static int wait_event (int which, fd_set *in, fd_set *out, fd_set *except,
 141                 struct timeval *timeout)
 142 {
 143         struct pollfd ufd;
 144         if ( (which & IAL_MOUSEEVENT) == IAL_MOUSEEVENT)
 145         {
 146                 ufd.fd     = ts;
 147                 ufd.events = POLLIN; 
 148                 if ( poll (&ufd, 1, timeout) > 0)
 149                 {
 150                         read (ts, &pos, sizeof(POS));   
 151                         return IAL_MOUSEEVENT;
 152                 }
 153         }
 154         return 0;
 155 }
 156 #endif
 157 
 158 static void set_leds (unsigned int leds)
 159 {
 160 }
 161 
 162 BOOL InitADSInput (INPUT* input, const char* mdev, const char* mtype)
 163 {
 164         int i;
 165         
 166         ts = open ("/dev/ts", O_RDONLY);
 167     if ( ts < 0 ) {
 168         fprintf (stderr, "IAL: Can not open touch screen!\n");
 169         return FALSE;
 170     }
 171 
 172         for(i = 0; i < NR_KEYS; i++)
 173                 state[i] = 0;
 174 
 175     input->update_mouse = mouse_update;
 176     input->get_mouse_x = mouse_getx;
 177     input->get_mouse_y = mouse_gety;
 178     input->set_mouse_xy = mouse_setposition;
 179     input->get_mouse_button = mouse_getbutton;
 180     input->set_mouse_range = mouse_setrange;
 181 
 182     input->update_keyboard = keyboard_update;
 183     input->get_keyboard_state = keyboard_getstate;
 184     input->set_leds = set_leds;
 185 
 186     input->wait_event = wait_event;
 187         mousex = 0;
 188         mousey = 0;
 189     return TRUE;
 190 }
 191 
 192 void TermADSInput (void)
 193 {
 194         if ( ts >= 0 )
 195                 close(ts);
 196 }
 197