DirectFB图形加速在嵌入式系统中的应用

　　引 言

　　在嵌入式GUI中需要实现多图形功能，包括图形绘制以及拷贝等。其中的许多功能需要进行大量的数据传递(如图形拷贝)，或者需要进行大量的数值运算(如画样条曲线)。如果这些功能都由纯软件实现的话，会占用大量的CPU时间并且需要传递大量的数据，从而影响了图形性能。许多显卡芯片带有图形处理器，能够从硬件上实现一部分图形功能。支持硬件加速的图形库可以通过图形处理器实现这些图形功能，从而减轻了CPU的负担并减少了数据在总线上的传输时间，提高了图形性能。

　　本文就如何实现DirectFB的图形加速功能做了详细的介绍，并将实现之后在性能上得到的改进与实现之前做比较，说明DirectFB在优化嵌入式系统GUI上的作用。

　　1 DirectFB体系结构

　　1.1 DirectFB简介

　　DirectFB项目是由德国Convergence公司推动的Open source计划的一部分，它是专门为满足嵌入式设备要求而开发的小巧、强大、灵活和易于使用的图形系统，并且试图成为一个建构于Linux Framebuffer Device之上的新图形标准。它在FrameBuffer的基础上提供了图形加速、输入设备处理提取、透明窗口和多重显示层的功能，能够对嵌入式系统GUI有较好的支持。与那些通用的嵌入式GUI系统相比，它具有非常简洁、高效的体系结构和硬件图形加速功能。

　　1.2 DirectFB体系结构

　　(1)DirectFB访问硬件显卡

　　DirectFB依赖已有的内核接口即帧缓冲设备(/dev/fb)访问图形处理器，也就是说DireetFB需要一个正在工作的帧缓冲驱动。Linux内核有专门的帧缓冲驱动支持某些图形处理器。对于不支持的图形处理器，内核提供VE—SA帧缓冲(这种帧缓冲有一些限制)。DirectFB利用帧缓冲设备做如下工作：

　　◆设置显卡工作模式(分辨率，颜色深度，时序)

　　◆映射显存

　　◆改变帧缓冲视口(针对双缓冲)

　　如果某种显卡被DirecFB支持并且在Linux内核中也有这种图形处理器的帧缓冲驱动，DirectFB利用帧缓冲设备做如下额外的工作：

　　◆映射显存IO端口

　　◆关闭帧缓冲驱动中自带的加速功能

　　针对具体的图形操作(例如图片拷贝)，DirectFB加速驱动访问显存映射的图形处理器I/O端口向图形处理器提交命令。也就是说真正的硬件加速完全是在用户空间实现。这样DirectFB就可以对它支持的图形处理器提供最大限度的硬件图形加速。上层APl支持DirectFB的有：XdirectFB、DirectFBGL、GTK+、DFBTerm、DFBSee、DFBPoint、MythTV、Qt on DirectFB、SDL等。

　　(2)DirectFB访问输入设备

　　DirectFB使用Linux内核提供的标准设备接口访问输入设备，而不是直接访问输入硬件。具体的结构如图1所示。