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特別鳴謝 star316 對(duì)本貼做出的錯(cuò)誤指正
做了很長(zhǎng)時(shí)間的圖形開發(fā)，自己打算把相關(guān)的技術(shù)重頭屢屢，一點(diǎn)一點(diǎn)的寫，不著急，先發(fā)一篇入門的
1：搭建Linux下的圖形系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境
圖形輸出在嵌入式開發(fā)中，多數(shù)是向FrameBuffer中寫數(shù)據(jù)，然后會(huì)顯示在LCD中，在Linux下做圖形開發(fā)的時(shí)候，需要模擬各種環(huán)境，比如16位色的環(huán)境，32位色的環(huán)境等，這個(gè)時(shí)候需要在Linux中做一個(gè)配置的修改：
- [root@localhost root]# vi /boot/grub/grub.conf
上面這條命令是用來(lái)編輯grub引導(dǎo)配置文件。該配置文件原來(lái)的內(nèi)容為：
- # grub.conf generated by anaconda
- #
- # Note that you do not have to rerun grub after making changes to this file
- # NOTICE: You have a /boot partition. This means that
- # all kernel and initrd paths are relative to /boot/, eg.
- # root (hd0,0)
- # kernel /vmlinuz-version ro root=/dev/sda2
- # initrd /initrd-version.img
- #boot=/dev/sda
- default=0
- timeout=10
- splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz
- title Red Hat Linux (2.6.26)
- root (hd0,0)
- kernel /vmlinuz-2.6.26
- initrd /initrd-2.6.26.img
將其修改為：
- # grub.conf generated by anaconda
- #
- # Note that you do not have to rerun grub after making changes to this file
- # NOTICE: You have a /boot partition. This means that
- # all kernel and initrd paths are relative to /boot/, eg.
- # root (hd0,0)
- # kernel /vmlinuz-version ro root=/dev/sda2
- # initrd /initrd-version.img
- #boot=/dev/sda
- default=0
- timeout=10
- splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz
- title Red Hat Linux (2.6.26)
- root (hd0,0)
- kernel /vmlinuz-2.6.26 vga=0x314
- initrd /initrd-2.6.26.img
其實(shí)僅僅是在kernel /vmlinuz-2.6.26這一行末尾處加了一個(gè)vga=0x314，將Framebuffer設(shè)置為800x600x16的顯示模式，其中800x600是屏幕分辨率，16表示顯示的是16bit的彩色。下面詳細(xì)的說(shuō)一下關(guān)于vesa vga參數(shù)的含義：
- 4bit 8bit 15bit 16bit 24bit 32bit
- 640x400 x 0x300 x x x x
- 640x480 x 0x301 0x310 0x311 0x312 x
- 800x600 0x302 0x303 0x313 0x314 0x315 x
- 1024x768 x 0x305 0x316 0x317 0x318 x
- 1280x1024 x 0x307 0x319 0x31A 0x31B x
- 1600x1200 x 0x31C 0x31D 0x31E 0x31F x
而在現(xiàn)在的開發(fā)環(huán)境中，和嵌入式平臺(tái)中，用16bit的顏色的還是主流，所以，主要介紹一下16bit的顏色的類型，而顏色是由RGB組成：
常見16位顏色的類型分為：
（1）565：依次排列為Red，Green，Blue，二進(jìn)制表示為：
- Red Green Blue
- RRRRR GGGGGG BBBBB
（2）1555：依次排列為Alpha，Red，Green，Blue
- Alpha Red Green Blue
- A RRRRR GGGGG BBBBB
565排列的顏色：
0xFFFF的顏色是白色，在RGB565中排列形式為：
- R G B
- 11111 111111 111111
0xF800的顏色是紅色，在RGB565中排列的形式為：
- R G B
- 11111 000000 000000
0X7e0的顏色是綠色，在RGB565中排列的形式為：
- R G B
- 00000 111111 000000
假設(shè)Alpha值為1的1555排列的顏色：
0XFC00的顏色是紅色，在ARGB1555中排列形式為：
- A R G B
- 1 11111 00000 00000
0X83E0的顏色是綠色，在ARGB1555中排列形式為：
- A R G B
- 1 00000 11111 00000
其他顏色就不在這里一一贅述，需要在實(shí)踐中慢慢累積與總結(jié)。
RGB簡(jiǎn)介
前面介紹了做了很多表來(lái)體現(xiàn)的就是RGB顏色排列形式，那么什么是RGB呢？
概述
RGB色彩模式是工業(yè)界的一種顏色標(biāo)準(zhǔn)，是通過對(duì)紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三個(gè)顏色通道的變化以及它們相互之間的疊加來(lái)得到各式各樣的顏色的，RGB即是代表紅、綠、藍(lán)三個(gè)通道的顏色，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)幾乎包括了人類視力所能感知的所有顏色，是目前運(yùn)用最廣的顏色系統(tǒng)之一。
RGB色彩模式使用RGB模型為圖像中每一個(gè)像素的RGB分量分配一個(gè)0~255范圍內(nèi)的強(qiáng)度值。例如：純紅色R值為255，G值為0，B值為0；灰色的R、G、B三個(gè)值相等（除了0和255）；白色的R、G、B都為255；黑色的R、G、B都為0。RGB圖像只使用三種顏色，就可以使它們按照不同的比例混合，在屏幕上重現(xiàn)16777216種顏色。
在 RGB 模式下，每種 RGB 成分都可使用從 0（黑色）到 255（白色）的值。 例如，亮紅色使用 R 值 246、G 值 20 和 B 值 50。 當(dāng)所有三種成分值相等時(shí)，產(chǎn)生灰色陰影。 當(dāng)所有成分的值均為 255 時(shí)，結(jié)果是純白色；當(dāng)該值為 0 時(shí)，結(jié)果是純黑色�！�
應(yīng)用
目前的顯示器大都是采用了RGB顏色標(biāo)準(zhǔn)，在顯示器上，是通過電子槍打在屏幕的紅、綠、藍(lán)三色發(fā)光極上來(lái)產(chǎn)生色彩的，目前的電腦一般都能顯示32位顏色，約有一百萬(wàn)種以上的顏色。
原理
RGB是從顏色發(fā)光的原理來(lái)設(shè)計(jì)定的，通俗點(diǎn)說(shuō)它的顏色混合方式就好像有紅、綠、藍(lán)三盞燈，當(dāng)它們的光相互疊合的時(shí)候，色彩相混，而亮度卻等于兩者亮度之總和（兩盞燈的亮度嘛�。�，越混合亮度越高，即加法混合。
有色光可被無(wú)色光沖淡并變亮。如藍(lán)色光與白光相遇，結(jié)果是產(chǎn)生更加明亮的淺藍(lán)色光。知道它的混合原理后，在軟件中設(shè)定顏色就容易理解了。
紅、綠、藍(lán)三盞燈的疊加情況，中心三色最亮的疊加區(qū)為白色，加法混合的特點(diǎn)：越疊加越明亮。
紅、綠、藍(lán)三個(gè)顏色通道每種色各分為255階亮度，在0時(shí)“燈”最弱——是關(guān)掉的，而在255時(shí)“燈”最亮。當(dāng)三色數(shù)值相同時(shí)為無(wú)色彩的灰度色，而三色都為255時(shí)為最亮的白色，都為0時(shí)為黑色�！�
RGB 顏色稱為加成色，因?yàn)槟ㄟ^將 R、G 和 B 添加在一起（即所有光線反射回眼睛）可產(chǎn)生白色。 加成色用于照明光、電視和計(jì)算機(jī)顯示器。 例如，顯示器通過紅色、綠色和藍(lán)色熒光粉發(fā)射光線產(chǎn)生顏色。絕大多數(shù)可視光譜都可表示為紅、綠、藍(lán) (RGB) 三色光在不同比例和強(qiáng)度上的混合。 這些顏色若發(fā)生重疊，則產(chǎn)生青、洋紅和黃。
在嵌入式設(shè)備圖形系統(tǒng)開發(fā)中，常用到的設(shè)備就是Framebuffer，所以，本書介紹的圖形系統(tǒng)開發(fā)，主要是針對(duì)Framebuffer的操作進(jìn)行。
首先打開framebuffer設(shè)備，framebuffer設(shè)備可以根據(jù)環(huán)境變量FRAMEBUFFER來(lái)獲得，也可以手動(dòng)輸入下面是一個(gè)打開設(shè)備的里子：
- 1 /**************************************************
- 2 * example1.c
- 3 * Author: T-bagwell
- 4 *
- 5 * Compile:gcc -Wall example1.c -o example1
- 6 *************************************************/
- 7 #include <stdio.h>
- 8 #include <unistd.h>
- 9 #include <sys/types.h>
- 10 #include <sys/stat.h>
- 11 #include <fcntl.h>
- 12
- 13 int main(int argc, char *argv[])
- 14 {
- 15 int screen_fbd=0;
- 16 char *env=NULL;
- 17
- 18 if(!(env = getenv("FRAMEBUFFER")))
- 19 {
- 20 env = "/dev/fb0";
- 21 }
- 22
- 23 screen_fbd = open(env, O_RDWR);
- 24
- 25 if(screen_fbd < 0)
- 26 {
- 27 printf("Error Opening FrameBuffer Device:%s\r\n", env);
- 28 return 0;
- 29 }
- 30 else
- 31 {
- 32 printf("Success Opening FrameBuffer Device:%s\r\n",env);
- 33 }
- 34
- 35 return 0;
- 36 }
打開設(shè)備成功以后會(huì)輸出：
- Success Opening FrameBuffer Device:/dev/fb0
framebuffer設(shè)備打開成功，接著需要獲得framebuffer的相關(guān)參數(shù)，framebuffer對(duì)應(yīng)的參數(shù)不多，如下：
- struct fb_fix_screeninfo {
- char id[16]; /* 用來(lái)辨認(rèn)的字符串，例如 "TT Builtin" */
- unsigned long smem_start; /* framebuffer的內(nèi)存起始地址*/
- /* (物理地址) */
- __u32 smem_len; /* framebuffer內(nèi)存的長(zhǎng)度 */
- __u32 type; /* 類型描述*/
- __u32 type_aux; /*插入?yún)^(qū)域 */
- __u32 visual; /* see FB_VISUAL_* */
- __u16 xpanstep; /*沒有硬件設(shè)備，這里就是0*/
- __u16 ypanstep;
- __u16 ywrapstep;
- __u32 line_length; /*字節(jié)在一行的表示*/
- unsigned long mmio_start; /* 內(nèi)存io映射的開始*/
- /* (物理地址) */
- __u32 mmio_len; /* 內(nèi)存io映射的長(zhǎng)度*/
- __u32 accel; /*可用的加速類型 */
- /* specific chip/card we have */
- __u16 reserved[3]; /* Reserved for future compatibility */
- };
- struct fb_var_screeninfo {
- __u32 xres; /*可視區(qū)域*/
- __u32 yres;
- __u32 xres_virtual; /*虛擬區(qū)域*/
- __u32 yres_virtual;
- __u32 xoffset; /* 從虛擬到可視區(qū)域的偏移 */
- __u32 yoffset;
- __u32 bits_per_pixel; /*每一像素的bit數(shù)*/
- __u32 grayscale; /* 如果這里設(shè)置為0就是黑白色的 */
- struct fb_bitfield red; /*如果是真彩澀就在這里添紅色*/
- struct fb_bitfield green; /* 否則只有長(zhǎng)度是有意義的 */
- struct fb_bitfield blue;
- struct fb_bitfield transp; /* 通明色處理*/
- __u32 nonstd; /* != 0這里就是非標(biāo)準(zhǔn)格式 */
- __u32 activate; /* see FB_ACTIVATE_**/
- __u32 height; /* 圖象高度*/
- __u32 width; /*圖象寬度*/
- __u32 accel_flags; /* (OBSOLETE) see fb_info.flags */
- /* Timing: All values in pixclocks, except pixclock (of course) */
- __u32 pixclock; /* pixel clock in ps (pico seconds) */
- __u32 left_margin; /* time from sync to picture */
- __u32 right_margin; /* time from picture to sync */
- __u32 upper_margin; /* time from sync to picture */
- __u32 lower_margin;
- __u32 hsync_len; /*水平可視區(qū)域*/
- __u32 vsync_len; /*垂直可視區(qū)域*/
- __u32 sync; /* see FB_SYNC_* */
- __u32 vmode; /* see FB_VMODE_* */
- __u32 rotate; /* angle we rotate counter clockwise */
- __u32 reserved[5]; /* Reserved for future compatibility */
- };
- struct fb_cmap {
- __u32 start; /*入口地址*/
- __u32 len;
- __u16 *red; /* 紅色值*/
- __u16 *green;
- __u16 *blue;
- __u16 *transp; /*透明色, 可以為NULL */
- };
通過Linux系統(tǒng)中的ioctl來(lái)獲得framebuffer的參數(shù)，代碼如下：
- 1 /**************************************************
- 2 * example1.c
- 3 * Author: T-bagwell
- 4 *
- 5 * Compile:gcc -Wall example2.c -o example2
- 6 *************************************************/
- 7 #include <stdio.h>
- 8 #include <unistd.h>
- 9 #include <sys/types.h>
- 10 #include <sys/stat.h>
- 11 #include <fcntl.h>
- 12 #include <linux/fb.h>
- 13 int main(int argc, char *argv[])
- 14 {
- 15 int screen_fbd=0;
- 16 struct fb_fix_screeninfo fb_fix;
- 17 struct fb_var_screeninfo fb_var;
- 18 char *env=NULL;
- 19
- 20 if(!(env = getenv("FRAMEBUFFER")))
- 21 {
- 22 env = "/dev/fb0";
- 23 }
- 24
- 25 screen_fbd = open(env, O_RDWR);
- 26
- 27 if(screen_fbd < 0)
- 28 {
- 29 printf("Error Opening FrameBuffer Device:%s\r\n", env);
- 30 return 0;
- 31 }
- 32 else
- 33 {
- 34 printf("Success Opening FrameBuffer Device:%s\r\n",env);
- 35 }
- 36
- 37 if(ioctl(screen_fbd, FBIOGET_FSCREENINFO, &fb_fix) == -1)
- 38 {
- 39 printf("Error Reading Screen Info FSCREENINFO.\n");
- 40
- 41 close(screen_fbd);
- 42
- 43 return 0;
- 44 }
- 45
- 46 printf("fb_fix.id=\"%s\"\r\n",fb_fix.id);
- 47 printf("fb_fix.smem_start=%#x\r\n",fb_fix.smem_start);
- 48 printf("fb_fix.mem_len=%d\r\n",fb_fix.smem_len);
- 49 printf("fb_fix.type=%d\r\n",fb_fix.type);
- 50 printf("fb_fix.type_aux=%d\r\n",fb_fix.type_aux);
- 51 printf("fb_fix.visual=%d\r\n",fb_fix.visual);
- 52 printf("fb_fix.xpanstep=%s\r\n",fb_fix.xpanstep);
- 53 printf("fb_fix.ypanstep=%d\r\n",fb_fix.ypanstep);
- 54 printf("fb_fix.ywrapstep=%d\r\n",fb_fix.ywrapstep);
- 55 printf("fb_fix.line_length=%d\r\n",fb_fix.line_length);
- 56 printf("fb_fix.mmio_start=%#x\r\n",fb_fix.mmio_start);
- 57 printf("fb_fix.mmio_len=%#x\r\n",fb_fix.mmio_len);
- 58 printf("fb_fix.accel=%d\r\n",fb_fix.accel);
- 59 printf("fb_fix.reserved[0]=%d\r\n",fb_fix.reserved[0]);
- 60 printf("fb_fix.reserved[1]=%d\r\n",fb_fix.reserved[1]);
- 61 printf("fb_fix.reserved[2]=%d\r\n",fb_fix.reserved[2]);
- 62 if(ioctl(screen_fbd, FBIOGET_VSCREENINFO, &fb_var) == -1)
- 63 {
- 64 printf("Error Reading Screen Info VSCREENINFO.\n");
- 65
- 66 close(screen_fbd);
- 67
- 68 return 0;
- 69 }
- 70 printf("fb_var.xres=%d\r\n",fb_var.xres);
- 71 printf("fb_var.yres=%d\r\n",fb_var.yres);
- 72 printf("fb_var.xres_virtual=%d\r\n",fb_var.xres_virtual);
- 73 printf("fb_var.yres_virtual=%d\r\n",fb_var.yres_virtual);
- 74 printf("fb_var.xoffset=%d\r\n",fb_var.xoffset);
- 75 printf("fb_var.yoffset=%d\r\n",fb_var.yoffset);
- 76 printf("fb_var.bits_per_pixel=%d\r\n",fb_var.bits_per_pixel);
- 77 printf("fb_var.grayscale=%d\r\n",fb_var.grayscale);
- 78 printf("fb_var.red=%#x\r\n",fb_var.red);
- 79 printf("fb_var.green=%#x\r\n",fb_var.green);
- 80 printf("fb_var.blue=%#x\r\n",fb_var.blue);
- 81 printf("fb_var.transp=%#x\r\n",fb_var.transp);
- 82 printf("fb_var.nonstd=%d\r\n",fb_var.nonstd);
- 83 printf("fb_var.activate=%d\r\n",fb_var.activate);
- 84 printf("fb_var.height=%d\r\n",fb_var.height);
- 85 printf("fb_var.width=%d\r\n",fb_var.width);
- 86 printf("fb_var.accel_flags=%d\r\n",fb_var.accel_flags);
- 87 printf("fb_var.pixclock=%d\r\n",fb_var.pixclock);
- 88 printf("fb_var.left_margin=%d\r\n",fb_var.left_margin);
- 89 printf("fb_var.right_margin=%d\r\n",fb_var.right_margin);
- 90 printf("fb_var.upper_margin=%d\r\n",fb_var.upper_margin);
- 91 printf("fb_var.lower_margin=%d\r\n",fb_var.lower_margin);
- 92 printf("fb_var.hsync_len=%d\r\n",fb_var.hsync_len);
- 93 printf("fb_var.vsync_len=%d\r\n",fb_var.vsync_len);
- 94 printf("fb_var.sync=%d\r\n",fb_var.sync);
- 95 printf("fb_var.vmode=%d\r\n",fb_var.vmode);
- 96 printf("fb_var.rotate=%d\r\n",fb_var.rotate);
- 97 printf("fb_var.reserved[0]=%d\r\n",fb_var.reserved[0]);
- 98 printf("fb_var.reserved[1]=%d\r\n",fb_var.reserved[1]);
- 99 printf("fb_var.reserved[2]=%d\r\n",fb_var.reserved[2]);
- 100 printf("fb_var.reserved[3]=%d\r\n",fb_var.reserved[3]);
- 101 printf("fb_var.reserved[4]=%d\r\n",fb_var.reserved[4]);
- 102
- 103 return 0;
- 104 }
- 105
代碼看上去并不是很多，其目的主要是通過ioctl獲得framebuffer參數(shù)，然后輸出，輸出結(jié)果為：
- Success Opening FrameBuffer Device:/dev/fb0
- fb_fix.id="VESA VGA"
- fb_fix.smem_start=0xf0000000
- fb_fix.mem_len=1920000
- fb_fix.type=0
- fb_fix.type_aux=0
- fb_fix.visual=2
- fb_fix.xpanstep=0
- fb_fix.ypanstep=0
- fb_fix.ywrapstep=0
- fb_fix.line_length=1600
- fb_fix.mmio_start=0
- fb_fix.mmio_len=0
- fb_fix.accel=0
- fb_fix.reserved[0]=0
- fb_fix.reserved[1]=0
- fb_fix.reserved[2]=0
- fb_var.xres=800
- fb_var.yres=600
- fb_var.xres_virtual=800
- fb_var.yres_virtual=600
- fb_var.xoffset=0
- fb_var.yoffset=0
- fb_var.bits_per_pixel=16
- fb_var.grayscale=0
- fb_var.red=0xb
- fb_var.green=0x5
- fb_var.blue=0
- fb_var.transp=0
- fb_var.nonstd=0
- fb_var.activate=0
- fb_var.height=-1
- fb_var.width=-1
- fb_var.accel_flags=0
- fb_var.pixclock=20833
- fb_var.left_margin=96
- fb_var.right_margin=32
- fb_var.upper_margin=16
- fb_var.lower_margin=4
- fb_var.hsync_len=96
- fb_var.vsync_len=4
- fb_var.sync=0
- fb_var.vmode=0
- fb_var.rotate=0
- fb_var.reserved[0]=0
- fb_var.reserved[1]=0
- fb_var.reserved[2]=0
- fb_var.reserved[3]=0
- fb_var.reserved[4]=0
雖然輸出了很多的參數(shù)，讀者可能會(huì)覺得這些參數(shù)看上去很眼花繚亂，不要緊，挑出一些關(guān)鍵的參數(shù)來(lái)使用即可，從輸出信息中可以看到fb_var.xres=800，fb_var.yres=600，說(shuō)明這個(gè)framebuffer的x最大值可以為800，y最大值可以為600。
當(dāng)?shù)玫剿行枰玫降闹狄院�，可以開辟一段內(nèi)存：
- /**************************************************
- * example3.c
- * Author: T-bagwell
- *
- * Compile:gcc -Wall example3.c -o example3
- *************************************************/
- #include <stdio.h>
- #include <unistd.h>
- #include <sys/types.h>
- #include <sys/stat.h>
- #include <fcntl.h>
- #include <linux/fb.h>
- #include <errno.h>
- #include <sys/mman.h>
- char *fb_addr;
- unsigned fb_size;
- int main(int argc, char *argv[])
- {
- int screen_fbd=0;
- struct fb_fix_screeninfo fb_fix;
- struct fb_var_screeninfo fb_var;
- char *env=NULL;
- if(!(env = getenv("FRAMEBUFFER")))
- {
- env = "/dev/fb0";
- }
- screen_fbd = open(env, O_RDWR);
- if(screen_fbd < 0)
- {
- printf("Error Opening FrameBuffer Device:%s\r\n", env);
- return 0;
- }
- else
- {
- printf("Success Opening FrameBuffer Device:%s\r\n",env);
- }
- if(ioctl(screen_fbd, FBIOGET_FSCREENINFO, &fb_fix) == -1)
- {
- printf("Error Reading Screen Info FSCREENINFO.\n");
- close(screen_fbd);
- return 0;
- }
- if(ioctl(screen_fbd, FBIOGET_VSCREENINFO, &fb_var) == -1)
- {
- printf("Error Reading Screen Info VSCREENINFO.\n");
- close(screen_fbd);
- return 0;
- }
- fb_size = fb_var.yres * fb_fix.line_length;
- fb_addr = (char *)mmap(NULL, fb_size, PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED, screen_fbd, 0);
- if (!fb_addr)
- exit(1);
- return 0;
- }
首先得到整個(gè)framebuffer的大小fb_size = fb_var.yres * fb_fix.line_length;然后映射framebuffer的內(nèi)存，這樣，當(dāng)向指定的內(nèi)存處寫入數(shù)據(jù)的時(shí)候，framebuffer中就會(huì)寫入對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，也就會(huì)有對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表示的圖象顯示在屏幕中。
[ 本帖最后由 T-bagwell 于 2009-3-30 20:27 編輯 ] |
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發(fā)表于 2009-02-24 15:55
發(fā)表于 2009-02-25 08:46
