基于s3c44b0x嵌入式開發(fā)平臺實現(xiàn)移植microwindows的方法與過程

microwindows是由gregory haerr組織的一個開放源碼項目，是嵌入式系統(tǒng)中廣泛應用的一種圖形用戶接口（gui），該項目的目標是在嵌入式linux平臺上提供與普通個人電腦類似的圖形用戶界面。作為x_windows的替代品，microwindows提供了和x_windows類似的功能，但是卻占用很少的內(nèi)存，根據(jù)用戶的配置，microwindows占用的內(nèi)存資源只有100kb~600kb左右。microwindows的核心是基于顯示設(shè)備接口的，可移植性較強，其本身提供了多種嵌入式系統(tǒng)常見的顯示設(shè)備驅(qū)動程序。目前新版本的microwindows已經(jīng)內(nèi)建了framebuffer，因此可以不局限于linux的開發(fā)平臺，在ecos、freebsd、minix等操作系統(tǒng)上都可以運行。在基于linux的開發(fā)平臺上，可以使用framebuffer機制直接讀寫顯存，也可以調(diào)用svgalib庫。在基于linux的framebuffer機制中，microwindows支持每像素1位、2位、4位、8位、16位、32位的色彩/灰度，并通過調(diào)色板技術(shù)將rgb格式的顏色空間轉(zhuǎn)換為目標機上的顏色進行顯示。microwindows系統(tǒng)可以圖形方式支持在主機平臺上的仿真目標平臺開發(fā)，因此microwindows應用程序就可以直接在臺式機上進行編寫和開發(fā)，通過交叉編譯就可在目標平臺上運行。

本文論述了在基于s3c44b0x的嵌入式開發(fā)平臺上，移植了clinux操作系統(tǒng)，并通過修改內(nèi)核、編寫framebuffer幀緩沖設(shè)備驅(qū)動程序，使？clinux內(nèi)核能夠支持幀緩沖設(shè)備，在此基礎(chǔ)上移植microwindows的方法與過程。

microwindows的體系結(jié)構(gòu)

針對嵌入式系統(tǒng)的特性，microwindows采用了層次化結(jié)構(gòu)，每一層完成特定的功能，如圖1所示。

圖1 microwindows體系結(jié)構(gòu)

設(shè)備驅(qū)動層

設(shè)備驅(qū)動程序的接口函數(shù)定義在device.h中，其中包括了屏幕驅(qū)動程序、鼠標驅(qū)動程序和鍵盤驅(qū)動程序。圖形引擎層提供的與設(shè)備無關(guān)的圖形引擎例程通過調(diào)用設(shè)備驅(qū)動程序跟硬件設(shè)備交互，這就保證了當平臺硬件設(shè)備發(fā)生變化的時候，只需要改寫相應的驅(qū)動程序即可，無需修改上層代碼。microwindows 提供基于linux2.2.x內(nèi)核的幀緩沖設(shè)備驅(qū)動程序，通過/dev/fb0 設(shè)備文件，利用mmap（）系統(tǒng)調(diào)用將顯示緩存映射至系統(tǒng)內(nèi)存中。

圖形引擎層

microwindows系統(tǒng)中的核心函數(shù)是在圖形引擎層通過調(diào)用下層硬件設(shè)備驅(qū)動程序來實現(xiàn)的。這些函數(shù)對屏幕、鼠標、鍵盤等驅(qū)動程序進行了封裝，為api提供了服務，用戶調(diào)用最上層提供的編程接口，而不需要直接調(diào)用引擎層的例程。在microwindows的源代碼中，核心的例程包括：

devdraw.c： 主要的圖形繪制操作，描畫和填充、圓、多邊形、文本與位圖的顯示，顏色轉(zhuǎn)換相關(guān)的代碼；

devclip.c： 剪裁操作；

devmouse.c：處理鼠標操作的信息；

devkbd.c： 處理鍵盤操作的信息；

devpalx.c： 與調(diào)色板相關(guān)的代碼；

devimage.c： 實現(xiàn)對gif、bmp、jpeg、ppm 等格式圖形的顯示操作；

fongt_xxxx.c： 對不同字體的顯示操作

api

microwindows提供了兩種類型的api，以便更好地適應在不同平臺上應用程序的移植。一種是與win32/win ce 基本兼容的api，支持大多數(shù)的圖形操作，它的api是基于消息機制的。另一種是采用x體系的nano-x api，它是client/server模式的，在客戶端的api函數(shù)以nx……（ ）命名，在服務端的api函數(shù)以gr……（ ）命名。

具體實現(xiàn)

下面具體論述microwindows在pc機和s3c44b0x開發(fā)板上的實現(xiàn)。首先，需要下載相應的安裝包，本文下載的是0.90版本的microwindows和相應的字庫文件。同時，由于microwindows需要使用freetype庫函數(shù)產(chǎn)生truetype字體，因此還需要下載安裝freetype，這里使用的的是1.3.1版本的freetype。

pc機上實現(xiàn)

解壓縮相關(guān)的安裝包，安裝freetype之后，就可以開始運行microwindows。在解壓縮目錄中輸入命令：。/xconfigure，就會出現(xiàn)相應的配置菜單，由于是在pc機上運行，應根據(jù)具體的參數(shù)配置microwindows。具體的參數(shù)配置如下：

（1） 點擊compiling option ，進入編譯選項。在隨后彈出的子窗口中選中optimize，點擊ok 返回即可。

（2） 點擊platform，進入開發(fā)平臺選項。由于是在pc機上運行，選擇“l(fā)inux（native）”選項。在其后的“option”選項中，按如下配置：“screen driver”選項中，由于是在pc機上運行，選擇“x11”；在“mouse driver”鼠標選項中，選擇“gpm mouse”；在“keyboard driver”鍵盤選項中，選擇“tty”。

（3） 點擊“l(fā)ibraries to compile”，進入鏈接庫配置選項。其中有nanox庫和microwindows 庫，在“nanox”的“option”選項中，選擇“l(fā)ink app into server”和“compile demos”選項。

關(guān)于其他的參數(shù)配置，包括字庫、文件格式支持等應根據(jù)具體的情況進行配置。至此，microwindows在pc機上運行的配置工作已經(jīng)完成，存盤退出，屏幕顯示配置成功。輸入命令：make，完成編譯工作。當編譯完成后，在src的bin目錄下有很多演示程序，一些是基于nano—x api 的，一些是基于win32 api 的，運行即可。

以上簡單論述了microwindows在pc機上運行的方法與過程，pc機上的運行過程相對簡單，只需要按照實際情況進行配置，編譯即可。

嵌入式開發(fā)板上的實現(xiàn)

下面論述microwindows在以s3c44b0x為主控芯片的嵌入式開發(fā)板中運行的步驟與方法。首先需要建立交叉編譯開發(fā)環(huán)境，這里建立的編譯器是arm-elf-gcc，匯編器是arm-elf-as，鏈接器為arm-elf-ld和庫管理器arm-elf-ar。接著，移植相應的？clinux，關(guān)于此類的文章已經(jīng)較多，在此就不贅述了。最后，在clinux內(nèi)核中將s3c44b0x的幀緩沖設(shè)備驅(qū)動打開，并需要建立/dev/fb0設(shè)備節(jié)點，關(guān)于s3c44b0x的幀緩沖設(shè)備驅(qū)動程序的開發(fā)已另文發(fā)表。至此，已經(jīng)做好microwindows移植的基礎(chǔ)工作，下面具體論述實現(xiàn)的步驟與方法。

在microwindows的配置過程中，可以利用。/xconfigure命令進入菜單配置界面，當然也可以通過直接修改配置文件“src/config”對microwindows進行配置。這里采用的是后者，其中幾個比較關(guān)鍵的選項包括體系結(jié)構(gòu)、交叉編譯器、每像素位數(shù)、幀緩沖等，具體的配置參數(shù)如下：

（1） 關(guān)于體系結(jié)構(gòu)和編譯器選項

（2） 每像素位數(shù)screen_pixtype= mwpf_truecolor332 對于s3c44b0x，在彩色模式下，1個字節(jié)8位（3位紅色、3位綠色、2位藍色）的圖像數(shù)據(jù)對應一個像素點，即像素點字節(jié)在存儲器中保存的格式為332位。因此在設(shè)定microwindows的每像素位數(shù)時將其格式設(shè)置為332，根據(jù)頭文件的定義設(shè)定為mwpf_true color332。

（3） 幀緩沖設(shè)備由于是在嵌入式開發(fā)平臺上運行，有別于在pc機上，此時microwindows應該是基于幀緩沖驅(qū)動，即需要調(diào)用/dev/fb0設(shè)備，因此參數(shù)的配置應該為：

還有其他某些相關(guān)的配置參數(shù)，應根據(jù)實際情況進行配置。至此，完成了對microwindows的配置工作，下面需要根據(jù)？clinux的特性，對microwindows的源代碼進行相應修改。具體需要修改的地方包括三個方面：

在打開幀緩沖設(shè)備時，需要調(diào)用void *mmap（void *start，size_t length，int prot，int flags，int fd，off_t offsize）函數(shù)，將屏幕緩沖區(qū)映射到用戶地址空間。在基于pc機開發(fā)時，由于在linux系統(tǒng)下，參數(shù)flags默認為map_shared，即對映射區(qū)域的寫入數(shù)據(jù)會復制回文件內(nèi)，而且允許其他映射該文件的進程共享。由于？clinux是沒有mmu（內(nèi)存管理單元）的，因此參數(shù)flags應為map_fixed ，即如果參數(shù)start所指的地址無法成功建立映射時，則放棄映射，不對地址做修正。因此，應該修改文件/src/drivers/scr_fb.c，將mmap（）函數(shù)中的flags參數(shù)改為map_fixed。

如果此時直接編譯經(jīng)過配置和修改源代碼的microwindows，會提示出現(xiàn)“undefined reference to ‘_ _ctor_list’”和“undefined reference to ‘_ _dtor_list’”的錯誤。這是由于原來在libgcc中是有_ _ctor_list和_ _dtor_list參數(shù)定義的，但在？clinux的交叉編譯鏈中，該符號被刪掉。在elf2flt的link script中提供了這兩個符號的定義，使用clinux的交叉編譯鏈編譯可執(zhí)行程序就必須用-elf2flt選項。因此應在編譯的選項里加上“-elf2flt”，修改的文件包括demos文件夾下各個相關(guān)文件夾的makefile文件。

由于clinux缺少mmu硬件的支持，無法實現(xiàn)fork（ ）函數(shù)，而只能使用vfork（ ）函數(shù)，因此在含有fork（ ）函數(shù)的文件中應加入相應的條件編譯指令，用vfork（ ）來代替fork（ ）。

以上3個修改是比較重要，至此已完成了整個microwindows在s3c44b0x嵌入式開發(fā)板中的移植，編譯即可。最后，將編譯好的演示程序復制到clinux內(nèi)核中，再編譯內(nèi)核，將編譯好的內(nèi)核映像文件下載至ram中，即可運行演示。

結(jié)語

本文主要論述了microwindows的體系結(jié)構(gòu)，并且介紹了在pc機上和基于s3c44b0x的嵌入式開發(fā)板上運行的步驟和方法，指出了在開發(fā)過程應該注意的問題。下面就可以利用相應的開發(fā)工具開發(fā)microwindows的應用程序，從而實現(xiàn)相應的功能。

責任編輯：gt