From: http://blog.csdn.net/bisword/article/details/2740054

第1章 microwinodows圖形顯示框架

1.1 microwindows體系結(jié)構(gòu)

Microwindows 采用了分層結(jié)構(gòu)設(shè)計方法,其層次結(jié)構(gòu)如下圖所示。同時, 這里也列出 Microwindows 源代碼目錄樹下的主要目錄結(jié)構(gòu),以便于對照參考。

microwindows --bin

--Configs

nano-X /win32 API --demos

--drivers

engine --engine

色彩控制|blitting|區(qū)域剪裁|clipping|圖形繪制 microwindows-0.90 --fonts

--includes --lib

顯示驅(qū)動 ｜ 鍵盤驅(qū)動 ｜ 鼠標(biāo)/觸摸屏驅(qū)動 --mwin

--nanox

圖1 microwindows體系結(jié)構(gòu)

Microwindows 提 供 兩 種 類 型 的 API , 一 種 叫 Microwindows API,是與win32/WinCE GDI 相兼容的 API 接口,另一種叫 Nano-X API,是與 Linux 上著名的 X Window 相兼容的 API。實現(xiàn) Microwindows API 的程序放置在 mwin 目錄下,實現(xiàn) Nano-X API 的程序放置在 nanox 目錄下。

API層之下是設(shè)備無關(guān)的圖形引擎層,該層負責(zé)底層繪圖原語,實現(xiàn)各種圖形繪制, 各種圖像格式處理,字體處理等功能。該層的程序主要放置在 engine 和 fonts 目錄下。

在最下層是設(shè)備驅(qū)動層,該層為各類設(shè)備提供驅(qū)動程序,目前包括顯示/觸摸屏,鼠標(biāo),鍵盤等設(shè)備的驅(qū)動程序,驅(qū)動層負責(zé)與物理設(shè)備進行交互通信,該層的程序都放置在 drivers 目錄下。

1.2 引擎層

1.2.1 引擎層剖析

圖形引擎層在 Microwindows 中起著承上啟下的作用,既對下層設(shè)備驅(qū)動的功能實行封裝,又為上層應(yīng)用編程接口 API 提供服務(wù),系統(tǒng)核心圖形繪制功能都是在該層實現(xiàn)的。由于我們這次我們主要講解的是關(guān)于圖像處理方面的知識，所以其他不相關(guān)的我們暫且不再涉及。以下我們從,圖形上下文，繪圖區(qū)域,裁剪,等方面介紹圖形引擎層的功能與實現(xiàn),并先列舉 engine 目錄下的關(guān)于圖像處理主要文件及其完成的功能以供參考:

Devdraw.c：主要的圖形繪制函數(shù),包括調(diào)色板操作,背景繪制,畫線,畫圓,多邊型與填充,位操作及圖形的放大和縮小等。

Devclip.c ： 剪裁操作。

Devrgn.c ：實現(xiàn)圖形的布爾操作。

Devpalx.c ：處理 1,2,4,8 位調(diào)色板的映射。

Devpalgray4.c：處理 4 級灰度映射。

Devimage.c ：處理對 GIP,BMP,JPEG,PPM,PNG,TIFF 等圖形格式的顯示操作。

Microwindows的中間層是圖形引擎層（也稱為設(shè)備與平臺無關(guān)層），圖形引擎層為應(yīng)用層提供了一系列的繪圖函數(shù)，因為Microwindows系統(tǒng)中最核心的圖形函數(shù)是圖形引擎層通過調(diào)用下層的硬件設(shè)備驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)的，所以該層與硬件無關(guān)。在microwindows的繪圖過程中用戶應(yīng)用程序通常不直接調(diào)用引擎層的繪圖函數(shù),而是通過調(diào)用最上層所提供的編程接口API，來實現(xiàn)圖像的繪制。這些繪制函數(shù)的命名遵循 GdXXX()的模式,第一個參數(shù)是 SCREENDEVICE 結(jié)構(gòu)的指針,在 device.h 中定義,描述了顯示器的底層特性,是顯示設(shè)備驅(qū)動程序的接口。SCREENDEVICE 結(jié)構(gòu)中包含了顯示設(shè)備的物理特性,比如橫向和縱向的大小,顯示模式,色彩,顯示內(nèi)存的大小等屬性,此外該結(jié)構(gòu)中也包含了各種和屏幕設(shè)備相關(guān)的操作的函數(shù)指針，所有的屏幕坐標(biāo)都是COORD類型的，以設(shè)備坐標(biāo)的方式指明，即對屏幕左上角的位移。顏色總是以RGB COLORVAL值的方式傳送給圖形引擎。他們可能在轉(zhuǎn)換為調(diào)色板的索引值后，作為PIXELVAL值被傳送給顯示硬件。在下面的底層驅(qū)動的章節(jié)中我會詳細介紹他們，下面我們對圖形引擎中的用到的概念進行解釋。

1.2.1.1 圖形上下文

Nano-X 中使用圖形上下文描述繪圖屬性。要在屏幕上繪圖,需要先調(diào)用GrNewGC()函數(shù)分配一個圖形上下文數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),然后返回數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的 ID 值。圖形上下文實際上標(biāo)識了一個 GR_GC_INFO 結(jié)構(gòu)體,如下所示,這個結(jié)構(gòu)體包含了前景,背景,字體,繪圖模式和繪圖區(qū)域等信息,設(shè)置圖形上下文時使用函數(shù)進行操作,而不是對結(jié)構(gòu)體直接操作。

typedef struct {

GR_GC_ID gcid; /*圖形上下文ID */

int mode; /*繪畫模式*/

GR_REGION_ID region; /*繪畫區(qū)域*/

int xoff; /*x偏移量（以繪畫區(qū)域的左上角為參照）*/

int yoff; /*y偏移量*/

GR_FONT_ID font; /*字體大小設(shè)置*/

GR_COLOR foreground; /*前景色RGB值或像素值*/

GR_COLOR background; /* 背景色RGB值或像素值 */

GR_BOOL fgispixelval; /*如果前景色為像素值則定義為TRUE?*/

GR_BOOL bgispixelval; /* 如果背景色為像素值則定義為TRUE */

GR_BOOL usebackground; /*位圖作為背景 */

GR_BOOL exposure; /* 向 GrCopyArea 發(fā)出顯示事件*/

} GR_GC_INFO;

1.2.1.2 繪圖區(qū)域

矩形區(qū)域被用來描述屏幕上點的集合。簡單的情況下,矩形區(qū)域可以使用一個長方形來描述,但是在復(fù)雜情況下可能要使用復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述。Microwindows 中繪圖區(qū)域使用互不重疊的矩形區(qū)域表示,因此對于一個不規(guī)則的凸邊形要使用多個不重疊的矩形拼和。

1.2.1.3裁剪

Microwindows 中裁剪和以上提及的繪圖區(qū)域有著密切的關(guān)系。任何時候, 圖形引擎都有一個繪圖區(qū)域,這個區(qū)域是由一系列的矩形組成的,所有對圖形的操作都是在這個區(qū)域進行。系統(tǒng)中實現(xiàn)裁剪有兩種方法,都使用了GdSetClipRects()函數(shù)將裁剪區(qū)域傳入圖形引擎, 此后所有的繪圖函數(shù)都要先判斷繪圖區(qū)域是否能被繪制,然后才進行繪制。

1.3底層驅(qū)動

人機交互系統(tǒng)必然都包含輸入/輸出設(shè)備,Microwindows 中控制的設(shè)備包括顯示器/屏輸出設(shè)備和鼠標(biāo)/鍵盤/觸摸屏等輸入設(shè)備。設(shè)備驅(qū)動程序的接口函數(shù)在 device.h 中定義,至少包含一個屏幕驅(qū)動程序,一個鼠標(biāo)驅(qū)動程序和一個鍵盤驅(qū)動程序。圖形引擎層能夠直接調(diào)用這些驅(qū)動程序進行相應(yīng)的硬件設(shè)備操作, 從而實現(xiàn)設(shè)備無關(guān)性, 使用這樣的層次結(jié)構(gòu)能保證添加其他的硬件設(shè)備時不影響整個系統(tǒng)的正常工作。

1.3.1屏幕驅(qū)動

microwindows屏幕驅(qū)動是基于Linux內(nèi)核中framebuffer，這要求在編譯內(nèi)核的時候選擇支持framebuffer編譯參數(shù)選項。它是通過fd=open(env="/dev/fb0")打開，用SCREENDEVICE的指針PSD指向這片顯存，然后對這片顯存根據(jù)屏幕的不同位色設(shè)置情況為中間引擎層提供相應(yīng)的圖形操作支持，包括畫點線、圖片顯示、屏幕拷貝以及中西文字的顯示等等。由于microwindows自身的特性他被被設(shè)計成能夠極其容易的向Microwindows中移植新硬件，因此必須提供一些訪問硬件的入口點，同時提供其他的函數(shù)保證只使用小部分的核心函數(shù)集就可以完成此任務(wù)。例如：屏幕驅(qū)動程序必須實現(xiàn)ReadPixel,DrawPixel,DrawHorzline和DrawVertLine。這些函數(shù)在顯存中讀取或?qū)懭胍粋€像素，或畫一條水平或垂直的線。位圖傳送允許Microwindows執(zhí)行屏幕外的作圖。Microwindows允許任何能在屏幕上進行的圖形操作在屏幕外進行，然后再將圖形傳送到物理顯存。下面我們就介紹顯示設(shè)備驅(qū)動使用的典型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),參考該結(jié)構(gòu)可以幫助了解顯示設(shè)備的基本功能。

顯示驅(qū)動接口數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):

typedef struct _mwscreendevice {

MWCOORD xres; /* X screen res (real) */

MWCOORD yres; /* Y screen res (real) */

MWCOORD xvirtres; /* X drawing res (will be flipped in portrait mode) */

MWCOORD yvirtres; /* Y drawing res (will be flipped in portrait mode) */

int planes; /* # planes*/

int bpp; /* # bpp*/

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*/

long ncolors; /* # screen colors*/

int pixtype; /* format of pixel value*/

int flags; /* device flags*/

void * addr; /* address of memory allocated (memdc or fb)*/

PSD (*Open)(PSD psd);

void (*Close)(PSD psd);

void (*GetScreenInfo)(PSD psd,PMWSCREENINFO psi);

void (*SetPalette)(PSD psd,int first,int count,MWPALENTRY *pal);

void (*DrawPixel)(PSD psd,MWCOORD x,MWCOORD y,MWPIXELVAL c);

MWPIXELVAL (*ReadPixel)(PSD psd,MWCOORD x,MWCOORD y);

void (*DrawHorzLine)(PSD psd,MWCOORD x1,MWCOORD x2,MWCOORD y,MWPIXELVAL c);

void (*DrawVertLine)(PSD psd,MWCOORD x,MWCOORD y1,MWCOORD y2,

MWPIXELVAL c);

void (*FillRect)(PSD psd,MWCOORD x1,MWCOORD y1,MWCOORD x2,MWCOORD y2,MWPIXELVAL c);

PMWCOREFONT builtin_fonts;

/* *void (*DrawText)(PSD psd,MWCOORD x,MWCOORD y,const MWUCHAR *str,

int count, MWPIXELVAL fg, PMWFONT pfont);***/

void (*Blit)(PSD destpsd,MWCOORD destx,MWCOORD desty,MWCOORD w,

MWCOORD h,PSD srcpsd,MWCOORD srcx,MWCOORD srcy,long op);

void (*PreSelect)(PSD psd);

void (*DrawArea)(PSD psd, driver_gc_t *gc, int op);

int (*SetIOPermissions)(PSD psd);

PSD (*AllocateMemGC)(PSD psd);

MWBOOL (*MapMemGC)(PSD mempsd,MWCOORD w,MWCOORD h,int planes,int bpp,int linelen,int size,void *addr);

void (*FreeMemGC)(PSD mempsd);

void (*StretchBlit)(PSD destpsd,MWCOORD destx,MWCOORD desty,

MWCOORD destw,MWCOORD desth,PSD srcpsd,MWCOORD srcx,

MWCOORD srcy,MWCOORD srcw,MWCOORD srch,long op);

void (*SetPortrait)(PSD psd,int portraitmode);

int portrait; /* screen portrait mode*/

PSUBDRIVER orgsubdriver; /* original subdriver for portrait modes*/

void (*StretchBlitEx) (PSD dstpsd, PSD srcpsd,

MWCOORD dest_x_start, MWCOORD dest_y_start,

MWCOORD width, MWCOORD height,

int x_denominator, int y_denominator,

int src_x_fraction, int src_y_fraction,

int x_step_fraction, int y_step_fraction,

long op);

} SCREENDEVICE;

xres ：表示屏幕的寬 (以像素為單位)；

yres ：表示屏幕的高 (以像素為單位)；

planes ：當(dāng)處于平面顯示模式時，planes 用于記錄所使用的平面數(shù)，如平面模式相對的時

線性模式，此時該變量沒有意義。通常將其置為0。

bpp ：表示每個像素所使用的比特數(shù)，可以為1，2，4，8，15，16，24，32。

linelen ：對與1，2，4，8比特每像素模式，它表示一行像素使用的字節(jié)數(shù)，對于大于8比

特每像素模式，它表示一行的像素總數(shù)。

size ：表示該顯示模式下該設(shè)備使用的內(nèi)存數(shù)。linelen 和 size 的存在主要是為了方便為內(nèi)

存屏幕設(shè)備分配內(nèi)存。

gr_foreground 和 gr_background ：表示該內(nèi)存屏幕的前景顏色和背景顏色，主要被一些

GDI 函數(shù)使用。

gr_mode ：說明如何將像素畫到屏幕上，可選值為：MODE_SET MODE_XOR MODE_OR

MODE_AND MODE_MAX,比較常用的是MODE_SET和MODE_XOR

flags ：該屏幕設(shè)備的一些選項，比較重要的是 PSF_MEMORY 標(biāo)志，表示該屏幕設(shè)備代

表物理屏幕設(shè)備還是一個內(nèi)存屏幕設(shè)備。

addr ：每個屏幕設(shè)備都有一塊內(nèi)存空間用來作為存儲像素。addr 變量記錄了這個空間的起

始地址。

下面的函數(shù)是屏幕驅(qū)動的接口函數(shù)，我將會在下面驅(qū)動接口中解析他們，在這里就不再介紹。

1.3.2驅(qū)動接口

在上面的文章中我們看到這樣一句話：顯示驅(qū)動是整個系統(tǒng)中最為復(fù)雜的部分,但是驅(qū)動程序的復(fù)雜性卻換來了移植的方便性，microwindows是怎么讓復(fù)雜的顯示驅(qū)動來方便移動呢？就是因為系統(tǒng)的顯示驅(qū)動程序里只有幾個接口和硬件設(shè)備直接交互,其他程序提供核心的繪圖操作比如讀取像素,繪制像素,繪制更復(fù)雜的圖形等,這些繪圖操作對系統(tǒng)映射的顯存進行操作,讀寫像素點的信息。舉個通俗的例子，現(xiàn)在的轎車和以前的轎車在和剛開始發(fā)明的時候的駕駛方式幾乎沒有什么改變，都是離合，油門，方向盤，這個固定模式就好比我們的接口，他就是這樣，不管你的車性能多好，多高級，都是內(nèi)部的事，駕駛方式都是一樣的。來讓我們來看看microwindows的離合，油門，方向盤。在microwindows里們不論是畫多少位圖像的驅(qū)動我們都有統(tǒng)一的接口，都有統(tǒng)一的功能函數(shù)。下們就是microwindows驅(qū)動的接口，如果有一天我們中的那位發(fā)明一個microwidnows沒有的圖像格式，如果還要用microwindows的話，那么我們就要自己來寫驅(qū)動了，不過不要頭大，我們的驅(qū)動中只要包括下面接口中的函數(shù)就可以了，這就是microwindows的馬克思理論性，永遠沒有盡頭，永遠可以延伸和擴展。

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;

下面介紹各接口函數(shù)：

DrawPixel(PSD psd, int x, int y, gfx_pixel c)：

功能：在給定的地址上畫一個像素點。

參數(shù)介紹：psd在這里我們對psd的應(yīng)用就是psd的基地址，x,y就是該點相對于基址的偏移量他的算法是這樣的。addr = x * pitch + y ,addr就是該點的所要畫的位置。gfx_pixelc就是傳遞過來的像素值，該函數(shù)解析后畫到addr這個位置。絢爛多彩的圖像就是靠勤勞的microwindows這樣一點一點畫出來了。

ReadPixel(PSD psd, int x, int y)：

功能：在給定的地址上讀出一個像素值。

參數(shù)介紹：psd在該函數(shù)中的用處還是他所指向的顯存的基地址，x,y就是該點相對于基址的偏移量，他的算法和上面的方式是相同的，然后就是該函數(shù)把該點像素解析后返回該像素的RGB值。

DrawHorzLine(PSD psd,MWCOORD x1,MWCOORD x2,MWCOORD y,

MWPIXELVAL c):

功能：在兩點之間畫橫線。

參數(shù)介紹：psd的作用還是向程序提供基地址，雖然該函數(shù)有三個坐標(biāo)數(shù)據(jù)，其實他代表的是兩個坐標(biāo)點，(x1,y),(x2,y).然后在y的位置從x1向x2從左到右畫線。c就是畫線時的填充像素了。

DrawVertLine(PSD psd,MWCOORD x,MWCOORD y1,MWCOORD y2,

MWPIXELVAL c):

功能：在兩點之間畫豎線。

參數(shù)介紹：psd作用還是提供繪圖的基地址。x,y1,y2的意思是在(x,y1)(x,y2)兩點見畫豎線。

c的作用還是畫線時的像素填充值。提醒：不論是畫豎線還是橫線，我們的microwindows都沒有偷懶，把最后一點也畫了，也就是我們的線是有頭有尾是完整的。

FillRect(PSD psd,MWCOORD x1,MWCOORD y1,MWCOORD x2,MWCOORD y2,

MWPIXELVAL c):

功能：填充一個矩形，也就是畫一個實心的矩形。

參數(shù)介紹：聰明的我們也許看了上兩個這個就不用解釋了把，是的和你認為的一樣，就是在x1,y1,x2,y2的坐標(biāo)范圍內(nèi)用c的像素值來填充。

PutHLine，GetHLine，PutVLine，GetVLine，PutBox，GetBox，PutBoxMask

Get* 函數(shù)用于從屏幕拷貝像素到一塊內(nèi)存區(qū)，而Put*函數(shù)用于將存放于內(nèi)存區(qū)的像素畫到屏幕上。PutBoxMask 與PutBox的唯一區(qū)別是要畫的像素如果是白色，就不會被畫到屏幕上，從而達到一種透明的效果。

Blit，CopyBox

Blit 用于在不同的屏幕設(shè)備(物理的或者內(nèi)存的)之間拷貝一塊像素點，CopyBox則用于在同一屏幕上實現(xiàn)區(qū)域像素的拷貝。如果使用的是線性模式，Blit的實現(xiàn)非常簡單，直接memcpy 就可以了，而CopyBox 為了防止覆蓋問題，必須根據(jù)不同的情況，采用不同的拷貝方式，比如從底到頂?shù)卓截?#xff0c;當(dāng)新老位置在同一水平位置并且重復(fù)時，則需要利用緩沖間接拷貝。如果使用平面顯示模式，這里就比較復(fù)雜了。因為內(nèi)存設(shè)備總是采用線性模式的，所以就要判斷是物理設(shè)備還是內(nèi)存設(shè)備，再分別處理。這也大大地增加了fbvga16 實現(xiàn)的代碼。

1.3.3驅(qū)動選擇

我們知道，圖形顯示有個顯示模式的概念，一個像素可以用一位比特表示，也可以用2，4，8，15，16，24，32個比特表示，另外，VGA16標(biāo)準(zhǔn)模式使用平面圖形模式，而VESA2.0使用的是線性圖形模式。所以即使是同樣基于Framebuffer 的驅(qū)動，不同的模式也要使用不同的驅(qū)動函數(shù)：那么microwidnows是怎樣選擇驅(qū)動的呢。寫到這里我不禁要感慨一下，今天看到這篇文章的人是多么的幸福，有人已經(jīng)為你總結(jié)好了，可我可是一天幾行，請教無數(shù)善良的人們才知道的。

我說的這個內(nèi)容是在microwindows/src/nanox/srvmain.c中，當(dāng)我們啟動服務(wù)端后microwindows的初始化也就隨之開始了,通過GrOpenScreen我們來到了/microwindows/src/drivers/scr_fb.c中的fb_open內(nèi)部，我們就是通過select_fb_subdriver來進行選擇，剛才在fb_open屏幕驅(qū)動已經(jīng)對psd進行了初始化，他的過程是這樣的首先我們把framebuffer映射到我們申請的地址，然后通過FrameBuffer 中的ioctl函數(shù)
（下面有詳細解釋），framebuffer設(shè)備提供了若干 ioctl 命令，通過這些命令，可以獲得顯示設(shè)備的一些固定信息（比如顯示內(nèi)存大小）、與顯示模式相關(guān)的可變信息（比如分辨率、象素結(jié)構(gòu)、每掃描線的字節(jié)寬度），以及偽彩色模式下的調(diào)色板信息等等。然后microwindox根據(jù)ioctl函數(shù)返回的屏幕對psd進行初始化，然后根據(jù)psd->bpp的不同讓driver指針指向不同的驅(qū)動地址，來選擇對應(yīng)的驅(qū)動，也就說驅(qū)動的選擇是microwindows根據(jù)framebuffer的返回值來選擇對應(yīng)的驅(qū)動。就這樣microwindows草船借了箭.

第2章 microwindows基于framebuffer顯像原理

2.1 framebuffer簡介

Framebuffer機制模仿顯卡的功能，將顯卡硬件結(jié)構(gòu)抽象掉，可以通過 Framebuffer的讀寫直接對顯存進行操作。用戶可以將Framebuffer看成是顯示內(nèi)存的一個映像，將其映射到進程地址空間之后，就可以直接進行讀寫操作，而寫操作可以立即反應(yīng)在屏幕上。FrameBuffer 設(shè)備還提供了若干 ioctl 命令，通過這些命令(上面的驅(qū)動選擇中用到)可以獲得顯示設(shè)備的一些固定信息（比如顯示內(nèi)存大小）、與顯示模式相關(guān)的可變信息（比如分辨率、象素結(jié)構(gòu)、每掃描線的字節(jié)寬度），以及偽彩色模式下的調(diào)色板信息。

2.2 framebuffer在microwindows圖形解析中的應(yīng)用

如果在microwidnows使用framebuffer我們首先會在microwidnows的預(yù)編譯選項中，選中framebuffer，然后運行microwidnow服務(wù)端在初始化過程中打開幀緩沖設(shè)備,過程如下：(microwindows-0.90/src/nanox/srvmain.c中的GsInitialize/GdOpenScreen/scrdev/fbopen()函數(shù)),

if(!(env = getenv("FRAMEBUFFER")))

{

env = "/dev/fb0";

}

fb = open(env, O_RDWR);

從上面代碼我們可以看到，我們首先得到framebuffer環(huán)境變量，然后我們打開了他，并返回了她的文件描述符。然后我們利用 mmap 功能將幀緩沖映射到用戶進程空間形成用戶能操作的顯存對顯存進行讀寫操作。通過程序我們看到mmap把framebufer隱射到psd的地址空間，然后我們可以看到在microwindows所有的有關(guān)圖像處理的函數(shù)都是在psd申請的內(nèi)存內(nèi)進行，,就這樣microwindows通過寫這片內(nèi)存來實現(xiàn)對framebuffer的使用,而對framebuffer的任何操作馬上就反映屏幕上，就這樣microwindows用framebuffer來實現(xiàn)了所有的圖像顯示，就這樣microwindows讓我們看到了艷麗多彩的圖形界面。

第3章 microwindows兩種繪圖區(qū)

4.1創(chuàng)建實窗口

創(chuàng)建實窗口使用GrNewWindow，當(dāng)然我們也可以調(diào)用GrNewInputWindow 函數(shù)
創(chuàng)間只輸入(input-only)的窗口，這些函數(shù)可以指定窗口的邊界和顏色，函數(shù)的返回值是窗口的ID，此ID可以被后來的圖形上下文和窗口操作函數(shù)使用，然后調(diào)用GrMapWindow 函數(shù)顯示窗口，我們也可以調(diào)用GrUnmapWindow 函數(shù)隱藏窗口。窗口的顯
示的前提示需要它的所有祖先窗口可視。再后來就是繪制窗口了，繪制窗口需要窗口號和圖形上下文作參數(shù)，我們已經(jīng)在前面生成。再后來就是我們可以看到絢麗的圖像窗口了。

4.2 虛窗口（microwindows中的offscreen）

Microwindows也支持一種從來不在屏幕上顯示的窗口，即像素映射（pixmap）。像素映射窗口有時也稱作虛窗口(offscreen)，虛窗口不能在屏幕上顯示出來，但是可以使用GrCopyArea函數(shù)復(fù)制到別的窗口。有時在expose events期間，CPU太忙而無法保存顯示窗口的內(nèi)容，普通窗口在被遮掩時又從不保存它們的內(nèi)容，這時就可以使用像素映射。用GrNewPixmap函數(shù)可以生成一個像素映射。系統(tǒng)使用malloc分配的內(nèi)存地址代替用mmap分配的物理framebuffer地址。在系統(tǒng)不使用實際物理內(nèi)存地址的情況下（X或MS窗口），必須寫兩套函數(shù)，一套用于圖形系統(tǒng)硬件，一套用于內(nèi)存地址。另外，需要知道在兩種格式之間的復(fù)制方法。位的blitting函數(shù)必須要快。查看fblin8.c和mempl4.c文件可以找到支持兩種顯示硬件類型的例子。我做過一個對于microwindows圖形引擎的修改，就是自己在devimage.c自己定義了一套繪圖函數(shù)和驅(qū)動，然后把圖像畫在自己申請的內(nèi)存中，然后把畫好后的圖像用GrArea拷貝到一個正在顯示的圖像界面上，結(jié)果獲得了成功，我想這是我對在屏幕外作圖最深刻的體會把。

第4章microwidows對圖片的解析

microwindows支持多種圖片格式，包括GIF，JPEG，BMP，PNG，XPM，PBM，PPM等等，那么microwindows是怎么對這些圖像進行選擇和解碼的呢？位圖是現(xiàn)在比較常見的圖像格式，那么我們就主要說一下microwindows對位圖的解碼過程。

3.1位圖的格式

bmp文件大體上分成四個部分：

第一部分:為位圖文件頭BITMAPFILEHEADER，是一個結(jié)構(gòu)，其定義如下：

typedefstructtagBITMAPFILEHEADER{

WORD bfType;

DWORD bfSize;

WORD bfReserved1;

WORD bfReserved2;

DWORD bfOffBits;

} BITMAPFILEHEADER;

這個結(jié)構(gòu)的長度是固定的，為14個字節(jié)（WORD為無符號16位整數(shù)，DWORD為無符號32位整數(shù)），各個域的說明如下：

bfType

指定文件類型，必須是0x424D，即字符串"BM"，也就是說所有.bmp文件的頭兩個字節(jié)都是"BM"

bfSize

指定文件大小，包括這14個字節(jié)

bfReserved1，bfReserved2

為保留字，不用考慮

bfOffBits

為從文件頭到實際的位圖數(shù)據(jù)的偏移字節(jié)數(shù)，即圖3中前三個部分的長度之和。

第二部分:為位圖信息頭BITMAPINFOHEADER，也是一個結(jié)構(gòu)，其定義如下：

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{

DWORD biSize;

LONG biWidth;

LONG biHeight;

WORD biPlanes;

WORD biBitCount;

DWORD biCompression;

DWORD biSizeImage;

LONG biXPelsPerMeter;

LONG biYPelsPerMeter;

DWORD biClrUsed;

DWORD biClrImportant;

} BITMAPINFOHEADER; 這個結(jié)構(gòu)的長度是固定的，為40個字節(jié)（WORD為無符號16位整數(shù)，DWORD無符號32位整數(shù),LONG為32位整數(shù)），各個域的說明如下：

biSize

指定這個結(jié)構(gòu)的長度，為40

biWidth

指定圖象的寬度，單位是象素

biHeight

指定圖象的高度，單位是象素

biPlanes

必須是1，不用考慮

biBitCount

指定表示顏色時要用到的位數(shù)，常用的值為1（黑白二色圖）,4（16色圖）,8（256色）,24（真彩色圖）（新的.bmp格式支持32位色，這里就不做討論了）。

biCompression

指定位圖是否壓縮，有效的值為BI_RGB，BI_RLE8，BI_RLE4，BI_BITFIELDS（都是一些Windows定義好的常量）。要說明的是，Windows位圖可以采用RLE4，和RLE8的壓縮格式，但用的不多。我們今后所討論的只有第一種不壓縮的情況，即biCompression為 BI_RGB的情況。

biSizeImage

指定實際的位圖數(shù)據(jù)占用的字節(jié)數(shù)，其實也可以從以下的公式中計算出來：

biSizeImage=biWidth'*biHeight

要注意的是：上述公式中的biWidth'必須是4的整倍數(shù)（所以不是biWidth，而是biWidth'，表示大于或等于biWidth的，離4最近的整倍數(shù)。舉個例子，如果biWidth=240，則biWidth'=240；如果biWidth=241，biWidth'=244）如果 biCompression為BI_RGB，則該項可能為零

biXPelsPerMeter

指定目標(biāo)設(shè)備的水平分辨率，單位是每米的象素個數(shù)。

biYPelsPerMeter

指定目標(biāo)設(shè)備的垂直分辨率，單位同上。

biClrUsed

指定本圖象實際用到的顏色數(shù)，如果該值為零，則用到的顏色數(shù)為2的biBitCount次方。

biClrImportant

指定本圖象中重要的顏色數(shù)，如果該值為零，則認為所有的顏色都是重要的。

第三部分:為調(diào)色板(Palette)，當(dāng)然，這里是對那些需要調(diào)色板的位圖文件而言的。有些位圖，如真彩色圖，前面已經(jīng)講過，是不需要調(diào)色板的，BITMAPINFOHEADER后直接是位圖數(shù)據(jù)。

調(diào)色板實際上是一個數(shù)組，共有biClrUsed個元素（如果該值為零，則有2的biBitCount次方個元素）。數(shù)組中每個元素的類型是一個RGBQUAD結(jié)構(gòu)，占4個字節(jié)，其定義如下：

typedef struct tagRGBQUAD{

BYTE rgbBlue; //該顏色的藍色分量

BYTE rgbGreen; //該顏色的綠色分量

BYTE rgbRed; //該顏色的紅色分量

BYTE rgbReserved; //保留值

} RGBQUAD;

第四部分:就是實際的圖象數(shù)據(jù)了。對于用到調(diào)色板的位圖，圖象數(shù)據(jù)就是該像素顏在調(diào)色板中的索引值，對于真彩色圖，圖象數(shù)據(jù)就是實際的R,G,B值。下面就2色，16色，256色位圖和真彩色位圖分別介紹。對于2色位圖，用1位就可以表示該像素的顏色（一般0表示黑，1表示白），所以一個字節(jié)可以表示8個像素對于16色位圖，用4位可以表示一個像素的顏色，所以一個字節(jié)可以表示2個像素。對于256色位圖，一個字節(jié)剛好可以表示1個像素。對于真彩色圖，三個字節(jié)才能表示1個像素。

3.2 microwindows對位圖的解碼

microwidnows對位圖的解碼是在/microwindows-0.90/src/engine/devimage.c文件中的loadBmp函數(shù)中進行的，下面我們就詳細分析這個函數(shù)，激動人心的時候終于來了。

下面這個函數(shù)就是bmp的解碼函數(shù)：

1.static int

2.LoadBMP(buffer_t *src, PMWIMAGEHDR pimage)

3.{

4. int h, i, compression;

5. int headsize;

6. MWUCHAR *imagebits;

7. BMPFILEHEAD bmpf;

8. BMPINFOHEAD bmpi;

9. BMPCOREHEAD bmpc;

10. MWUCHAR headbuffer[INFOHEADSIZE];

11.

12. bseek(src, 0, SEEK_SET);

13.

14. pimage->imagebits = NULL;

15. pimage->palette = NULL;

16.

17. /* read BMP file header*/

18. if (bread(src, &headbuffer, FILEHEADSIZE) != FILEHEADSIZE)

19. return(0);

20.

21. bmpf.bfType[0] = headbuffer[0];

22. bmpf.bfType[1] = headbuffer[1];

23.

24. /* Is it really a bmp file ? */

25. if (*(WORD*)&bmpf.bfType[0] != wswap(0x4D42)) /* 'BM' */

26. return 0; /* not bmp image*/

#if 0

通過18行我們知道FILEHEADSIZE＝14，25行讀出數(shù)組的前兩個字節(jié)，驗證是否是0x424D,如果是就是位圖，若不是位圖，退出。

#endif

27.

28. /*bmpf.bfSize = dwswap(dwread(&headbuffer[2]));*/

29. bmpf.bfOffBits = dwswap(dwread(&headbuffer[10]));

30. /* Read remaining header size */

31. if (bread(src,&headsize,sizeof(DWORD)) != sizeof(DWORD))

32. return 0; /* not bmp image*/

33. headsize = dwswap(headsize);

34.

35. /* might be windows or os/2 header */

36.

37. if(headsize == COREHEADSIZE) {

#if 0

如果headsize＝12證明這張位圖是有os/2系統(tǒng)產(chǎn)生的，OS/2是Operating System 2的縮寫，意思為第二代的操作系統(tǒng)。在DOS于PC上的巨大成功后，以及GUI圖形化界面的潮流影響下，IBM和Microsoft共同研制和推出了OS/2這一當(dāng)時先進的個人電腦上的新一代操作系統(tǒng)由于現(xiàn)在已不常見，我就不在敘述。

#endif

38.

39. /* read os/2 header */

40. if(bread(src, &headbuffer, COREHEADSIZE-sizeof(DWORD)) !=

41. COREHEADSIZE-sizeof(DWORD))

42. return 0; /* not bmp image*/

43.

44. /* Get data */

45. bmpc.bcWidth = wswap(*(WORD*)&headbuffer[0]);

46. bmpc.bcHeight = wswap(*(WORD*)&headbuffer[2]);

47. bmpc.bcPlanes = wswap(*(WORD*)&headbuffer[4]);

48. bmpc.bcBitCount = wswap(*(WORD*)&headbuffer[6]);

49.

50. pimage->width = (int)bmpc.bcWidth;

51. pimage->height = (int)bmpc.bcHeight;

52. pimage->bpp = bmpc.bcBitCount;

53.

54. if (pimage->bpp <= 8)

55. pimage->palsize = 1 << pimage->bpp;

56. else pimage->palsize = 0;

57. compression = BI_RGB;

58. } else {

59. /* read windows header */

60. if(bread(src, &headbuffer, INFOHEADSIZE-sizeof(DWORD)) !=

61. INFOHEADSIZE-sizeof(DWORD))

62. return 0; /* not bmp image*/

63.

64. /* Get data */

#if 0

把位圖信息頭數(shù)據(jù)讀取到bmpi中。

dswap的作用就是把little-endian格式轉(zhuǎn)換成主cpu的數(shù)據(jù)存放形式，little-endian是表示計算機字節(jié)順序的格式,所謂的字節(jié)順序指的是長度跨越多個字節(jié)的數(shù)據(jù)的存放形式. 比如我們讀書的習(xí)慣是從左到右的方式而cpu讀數(shù)的方式是從右到左的方式，所以我們在用計算機處理數(shù)據(jù)時，就必須發(fā)他轉(zhuǎn)換成正確的cpu讀數(shù)方式。

#endif

65. bmpi.BiWidth = dwswap(*(DWORD*)&headbuffer[0]);

66. bmpi.BiHeight = dwswap(*(DWORD*)&headbuffer[4]);

67. bmpi.BiPlanes = wswap(*(WORD*)&headbuffer[8]);

68. bmpi.BiBitCount = wswap(*(WORD*)&headbuffer[10]);

69. bmpi.BiCompression = dwswap(*(DWORD*)&headbuffer[12]);

70. bmpi.BiSizeImage = dwswap(*(DWORD*)&headbuffer[16]);

71. bmpi.BiXpelsPerMeter = dwswap(*(DWORD*)&headbuffer[20]);

72. bmpi.BiYpelsPerMeter = dwswap(*(DWORD*)&headbuffer[24]);

73. bmpi.BiClrUsed = dwswap(*(DWORD*)&headbuffer[28]);

74. bmpi.BiClrImportant = dwswap(*(DWORD*)&headbuffer[32]);

75.

76. pimage->width = (int)bmpi.BiWidth;

77. pimage->height = (int)bmpi.BiHeight;

78. pimage->bpp = bmpi.BiBitCount;

79. pimage->palsize = (int)bmpi.BiClrUsed;

80. if (pimage->palsize > 256)

81. pimage->palsize = 0;

82. else if(pimage->palsize == 0 && pimage->bpp <= 8)

83. pimage->palsize = 1 << pimage->bpp;

84. compression = bmpi.BiCompression;

85. }

86. pimage->compression = MWIMAGE_BGR; /* right side up, BGR order*/

87. pimage->planes = 1;

88.

89. /* currently only 1, 4, 8 and 24 bpp bitmaps*/

90. if(pimage->bpp > 8 && pimage->bpp != 24) {

91. EPRINTF("LoadBMP: image bpp not 1, 4, 8 or 24/n");

92. return 2; /* image loading error*/

93. }

94.

95. /* compute byte line size and bytes per pixel*/

96. ComputePitch(pimage->bpp, pimage->width, &pimage->pitch,

97. &pimage->bytesperpixel);

#if 0

計算行距pitch：如果你的應(yīng)用程序要寫視頻RAM，內(nèi)存中的位圖并不需要占據(jù)連續(xù)的內(nèi)存塊。在這種情況下，一條線的width和pitch含義是不同的。width是指內(nèi)存中位圖的一條線的開始和結(jié)束位置的內(nèi)存地址之差。這個距離只代表了內(nèi)存中位圖的寬度，它不包括位圖中到達下一條線開始位置所需要的任何額外的內(nèi)存。 pitch是指內(nèi)存中位圖的一條線到下一條線開始位置的內(nèi)存地址之差。

#endif

98.

99. /* Allocate image */

100. if( (pimage->imagebits = malloc(pimage->pitch*pimage->height)) == NULL)

101. goto err;

//為位圖分配內(nèi)存，注意：不是pimage->height *pimage ->height;

102. if( (pimage->palette = malloc(256*sizeof(MWPALENTRY))) == NULL)

103. goto err;

104.

105. /* get colormap*/

//生成顏色查找表

106. if(pimage->bpp <= 8) {

107. for(i=0; i<pimage->palsize; i++) {

108. pimage->palette[i].b = bgetc(src);

109. pimage->palette[i].g = bgetc(src);

110. pimage->palette[i].r = bgetc(src);

111. if(headsize != COREHEADSIZE)

112. bgetc(src);

113. }

114. }

115.

116. /* decode image data*/

117. bseek(src, bmpf.bfOffBits, SEEK_SET);

118.

119. h = pimage->height;

120. /* For every row ... */

//從右下角開始逐行向上讀取數(shù)據(jù)

121. while (--h >= 0) {

122. /* turn image rightside up*/

// 把imagebits指針移動到內(nèi)存的右下角

123. imagebits = pimage->imagebits + h*pimage->pitch;

124.

125. /* Get row data from file */

//解壓縮數(shù)據(jù)，BI_RLE8,BI_RLE4均為數(shù)據(jù)壓縮格式

126. if(compression == BI_RLE8) {

127. if(!DecodeRLE8(imagebits, src))

128. break;

129. } else if(compression == BI_RLE4) {

130. if(!DecodeRLE4(imagebits, src))

131. break;

132. } else {

133. if(bread(src, imagebits, pimage->pitch) !=

134. pimage->pitch)

135. goto err;

136. }

137. }

138. return 1; /* bmp image ok*/

139.

140.err:

141. EPRINTF("LoadBMP: image loading error/n");

142. if(pimage->imagebits)

143. free(pimage->imagebits);

144. if(pimage->palette)

145. free(pimage->palette);

146. return 2; /* bmp image error*/

147.}

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的microwindows位图解析的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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