📄 基于 linux 和 minigui 的嵌入式系统软件开发指南(五).htm
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height=5><B>内容：</B></TD></TR>
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<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/embed/minigui/guide/part5/index.shtml#1">引言</A></TD></TR>
<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/embed/minigui/guide/part5/index.shtml#2">新
GAL 和新 GDI 接口的设计目标</A></TD></TR>
<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/embed/minigui/guide/part5/index.shtml#3">新的
GAL 接口特色</A></TD></TR>
<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/embed/minigui/guide/part5/index.shtml#4">新的
GDI 接口</A></TD></TR>
<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/embed/minigui/guide/part5/index.shtml#5">其他</A></TD></TR>
<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/embed/minigui/guide/part5/index.shtml#6">小结</A></TD></TR>
<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/embed/minigui/guide/part5/index.shtml#author1">关于作者</A></TD></TR></TBODY></TABLE></TD></TR></TBODY></TABLE><!-- End TOC --><!-- Start Related Content Area -->
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height=5><B>相关内容：</B></TD></TR>
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<TBODY>
<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/embed/minigui/guide/part1/index.shtml">主题一：选择MiniGUI-Threads
或者 MiniGUI-Lite</A> </TD></TR>
<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/embed/minigui/guide/part2/index.shtml">主题二：理解消息循环和窗口过程</A></TD></TR>
<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/embed/minigui/guide/part3/index.shtml">主题三：对话框和控件编程</A></TD></TR>
<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/embed/minigui/guide/part4/index.shtml">主题四：使用
GDI 函数</A> </TD></TR></TBODY></TABLE></TD></TR></TBODY></TABLE><!-- End Related dW Content Area -->
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<TR>
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class=atitle2>主题五：MiniGUI 1.1.0 版本引入的新 GDI 功能和函数</SPAN>
<P><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/embed/minigui/guide/part5/index.shtml#author1">魏永明</A>
(<A
href="mailto:ymwei@minigui.org">ymwei@minigui.org</A>)<BR>自由撰稿人<BR>2001 年
10 月</P>
<BLOCKQUOTE>本文向读者展现了 MiniGUI 的最新开发成果，即在 MiniGUI 1.1.0Pre4 版本中引入的新的 GAL
和新的 GDI 功能和接口。这些接口最终会出现在 MiniGUI 1.1.0 正式版本中。本文主要内容包括 GAL 和 GDI 的关系，新
GAL 引擎的接口特点，新 GDI 的功能增强以及接口应用范例等等。</BLOCKQUOTE>
<P><A id=1 name=1><SPAN class=atitle2>1
引言</SPAN></A><BR>在本系列开发指南（四）中，我们详细讲解了 MiniGUI 的 GDI 函数及其使用。我们也曾提到，MiniGUI
现有的 GDI 函数和功能，尚不能对机顶盒、瘦客户机等高端嵌入式系统提供良好支持。因此，我们在 MiniGUI 1.1.0 版本的开发中，重点对
GAL 和 GDI 进行了大规模的改良，几乎重新编写了所有代码。这些新的接口和功能，首先出现在最近发布的 MiniGUI 1.1.0Pre4
版本中，为了帮助开发人员正确理解和使用这些功能，特撰文说明新 GAL 和新 GDI 的接口和功能。</P>
<P><A id=2 name=2><SPAN class=atitle2>2 新 GAL 和新 GDI
接口的设计目标</SPAN></A><BR>首先，MiniGUI 旧的 GDI 接口非常简单，其功能主要集中在位图和块操作上，例如 FillBox
函数、FillBoxWithBitmap 等等，而缺少对其他高级图形操作的支持，比如椭圆、圆弧、样条曲线等等。其次，旧的 GDI
接口还缺少基本的光栅操作功能。这里的光栅操作，指欲设定象素如何与屏幕上已有的象素进行运算。最基本的光栅操作功能是二进制的位操作，包括与、或、异或以及直接设置等等；高级的光栅操作包括透明处理和
Alpha 混和。这些 GDI 功能的缺乏，使得 MiniGUI 在机顶盒、瘦客户等系统中应用时，显得"力不从心"。再次，旧的 GDI
接口基本上没有考虑到任何硬件加速功能。我们大家都知道，显示卡自身提供的硬件加速功能，能够大大提高图形程序的运行速度，使得画面流畅而自然，如果 GUI
系统不能充分利用这些硬件特性的话，则图形处理能力将大打折扣。最后，旧的 GAL 设计存在抽象层次太高的问题，导致了 GAL
引擎臃肿，且重复代码很多，也不便于进行代码上的优化。</P>
<P>综上所述，我们参照著名的跨平台游戏和多媒体函数库 SDL（Simple DirectMedia Layer）对 GAL
引擎结构进行了重新设计，并且重新实现了所有的 GDI 函数，使得新的 GDI 接口具备如下特性：</P>
<UL class=n01>
<LI>能够充分利用硬件特性，包括显示内存和硬件加速能力。
<LI>支持高级图形操作，包括基本光栅操作、透明处理和 Alpha 混和。
<LI>增强了剪切区域处理能力，有助于优化图形输出函数。
<LI>增强了原有的 BITMAP 接口，使之支持透明和 Alpha 通道。
<LI>充分利用嵌入式汇编代码进行代码优化。 </LI></UL><BR><BR>
<P>下面将重点讲述新的 GAL 功能和新的 GDI 接口。</P>
<P><A id=3 name=3><SPAN class=atitle2>3 新 GAL 功能特性</SPAN></A><BR>新的 GAL
结构来自著名的跨平台游戏和多媒体库 SDL（Simple DirectMedia Layer）。目前提供了对 Linux FrameBuffer
的支持，计划在将来提供对 X、SVGALib 和 VGL（FreeBSD）等等图形库的支持。</P>
<P><SPAN class=atitle3>3.1 GAL 和 GDI 的关系</SPAN><BR>大家都知道，MiniGUI 的 GAL
是一个图形抽象层，提供给上层 GDI 函数一些基础的功能和设施。在先前的设计中，GAL 可以看成是 GDI
图形驱动程序，许多图形操作函数，比如点、线、矩形填充、位图操作等等，均通过 GAL 的相应函数完成。这种设计的最大问题是无法对 GDI
进行扩展。比如要增加椭圆绘制函数，就需要在每个引擎当中实现椭圆的绘制函数。并且 GDI 管理的是剪切域，而 GAL
引擎却基于剪切矩形进行操作。这种方法也导致了 GDI 函数无法进行绘制优化。因此，在新的 GAL 和 GDI 接口设计中，我们将 GAL
的接口进行了限制，而将原有许多由 GAL 引擎完成的图形输出函数，提高到上层 GDI 函数中完成。GAL 和 GDI 的新的功能划分如下：</P>
<UL class=n01>
<LI>GAL 负责对显示设备进行初始化，并管理显示内存的使用；
<LI>GAL 负责为上层 GDI 提供映射到进程地址空间的线性显示内存，以及诸如调色板等其他相关信息；
<LI>GAL 负责实现快速的位块操作，包括矩形填充和 Blitting 操作等，并且在可能的情况下，充分利用硬件加速功能；
<LI>GDI 函数实现高级图形功能，包括点、线、圆、椭圆、圆弧、样条曲线，以及更加高级的逻辑画笔和逻辑画刷，必要时调用 GAL
接口完成加速功能；
<LI>尽管某些显示卡也提供有对上述高级绘图功能的硬件支持，但考虑到其他因素，这些硬件加速功能不由 GAL 接口提供；而统统通过软件实现。
</LI></UL><BR><BR>
<P>这样，GAL 主要实现的绘图功能限制在位块操作上，比如矩形填充和 Blitting 操作；而其他的高级图形功能，则全部由 GDI
函数实现。</P>
<P><SPAN class=atitle3>3.2 显示内存的有效利用</SPAN><BR>新的 GAL
接口能够有效利用显示卡上的显示内存，并充分利用硬件加速功能。我们知道，现在显示卡一般具有 4M
以上的显示内存，而一般的显示模式下，不会占用所有的显示内存。比如在显示模式为 1204x768x32bpp 时，一屏象素所占用的内存为 3M，还有
1M 的内存可供应用程序使用。因此，新的 GAL
引擎能够管理这部分未被使用的显示内存，并分配给应用程序使用。这样，一方面可以节省系统内存的使用，另一方面，可以充分利用显示卡提供的加速功能，在显示内存的两个不同内存区域之间进行快速的位块操作，也就是常说的
Blitting。</P>
<P><SPAN class=atitle3>3.3 Blitting 操作</SPAN><BR>在上层 GDI 接口在建立内存 DC
设备时，将首先在显示内存上分配内存，如果失败，才会考虑使用系统内存。这样，如果 GAL 引擎提供了硬件加速功能，两个不同 DC 设备之间的
Blitting 操作（即 GDI 函数 BitBlt），将以最快的速度运行。更进一步，如果硬件支持透明或 Alpha 混和功能，则透明的或者
Alpha 混和的 Blitting 操作也将以最快的速度运行。新的 GAL
接口能够根据底层引擎的加速能力自动利用这些硬件加速功能。目前支持的硬件加速能力主要有：矩形填充，普通的 Blitting 操作，透明、Alpha
混和的 Blitting 操作等。当然，如果硬件不支持这些加速功能，新的 GAL 接口也能够通过软件实现这些功能。目前通过 GAL 的
FrameBuffer 引擎提供上述硬件加速功能的显卡有：Matrox、3dfx 等。</P>
<P>在通过软件实现透明或混和的 DC 间 Blitting 操作时，新的 GAL 接口利用了两种有效的优化措施：</P>
<UL class=n01>
<LI>在 i386 平台上，充分利用嵌入式汇编代码进行优化处理；比如在处理 32 位色模式下的普通 Blitting 操作时，在利用普通的 C
库函数，即 memcpy 进行位块复制时，由于 memcpy 函数是以字节为单位进行复制的，从而无法利用 32 位 CPU 对 32
位字的处理能力，为此，可以使用嵌入式汇编，并以 32 位字为单位进行复制，这将大大提高 Bliting 操作的处理速度。
<LI>对源 DC 进行 RLE（Run Length Encoding）编码，从而对象素的处理数量最小化。RLE
可以看成是一种图象压缩算法，Windows BMP 文件就利用了这种算法。RLE
是按水平扫描线进行压缩编码处理的。在一条扫描线上，如果有大量相同的象素，则不会保存这些象素点，而是首先保存具有相同象素点的数目，然后保存这些象素点的值。这样，在进行透明或者混和的
Blitting
操作时，可以大大降低逐点运算带来的速度损失。但是，如果在最坏的情况下，比如所有水平扫描线上的象素点都具有和相邻点不同的象素值，则 RLE
编码反而会增加象素的存储空间（最坏的情况是原有空间的两倍），同时也会降低 Blitting 操作的速度。因此是否使用 RLE
编码，要根据情况而定。新的 GDI 接口在指定源 DC 的透明和 Alpha 通道值时，可以指定是否使用 RLE 编码。
</LI></UL><BR><BR>
<P><SPAN class=atitle3>3.4 有效分辨率</SPAN><BR>新的 GAL
引擎可以设定一个不同于实际显示分辨率的有效分辨率。比如实际的显示分辨率是 1024x768，则可以在 /etc/MiniGUI.cfg
文件中指定比实际分辨率低的有效分辨率。这种特性有利于在 PC 上调试需要运行在较小分辨率系统上的应用程序。比如：</P>
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=5 width="100%" bgColor=#cccccc
border=1><TBODY>
<TR>
<TD><PRE><CODE>[system]
gal_engine=native
ial_engine=native
[native]
defaultmode=320x240x16
</CODE>
</PRE></TD></TR></TBODY></TABLE><BR><BR>
<P>其中在 defaultmode 当中指定了有效分辨率为 320x240，16 则表示颜色深度，即 16
位色，或者称为每象素的二进制位数。需要注意的是，对 VESA FramBuffer 设备，必须指定和当前颜色深度一致的颜色深度值。对其他的
FrameBuffer 设备，如果能够支持多种显示模式，则会根据 defaultmode 指定的模式设置当前分辨率。</P>
<P><SPAN class=atitle3>3.5 新 GAL 的限制</SPAN><BR>需要注意的是，新的 GAL
结构只打算支持线性显示内存，并且只支持 8 位色以上的显示模式。如果要支持低于 8 位色的显示模式，则可以选择使用老的 GAL 和 GDI
接口。在配置 MiniGUI 的时候，你可以指定是否使用老的 GAL 和 GDI 接口。默认情况下的配置是使用新的 GAL 和 GDI
接口，需要使用老的 GAL 和 GDI 接口时，应进行如下的配置：</P>
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=5 width="100%" bgColor=#cccccc
border=1><TBODY>
<TR>
<TD><PRE><CODE>./configure --disable-newgal
</CODE>
</PRE></TD></TR></TBODY></TABLE><BR><BR>
<P>另外，新的 GAL 接口支持 Gamma 校正和 YUV Overlay，但目前尚未在 GDI
接口中体现这些功能。在新的版本中，会逐步添加相应的 GDI 接口。</P>
<P><A id=4 name=4><SPAN class=atitle2>4 新的 GDI 接口</SPAN></A></P>
<P><SPAN class=atitle3>4.1 新的区域算法</SPAN><BR>新的 GDI 采用了新的区域算法，即在 X Window
和其他 GUI 系统当中广泛使用的区域算法。这种区域称作"x-y-banned"区域，并且具有如下特点：</P>
<UL class=n01>
<LI>区域由互不相交的非空矩形组成；
<LI>区域又可以划分为若干互不相交的水平条带，每个水平条带中的矩形是等高，而且是上对齐的；或者说，这些矩形具有相同的高度，而且所有矩形的左上角
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