directfb研究

I.     DirectFB可以用来做什么

 

DirectFB是图形API存在于Frame Buffer层之上与高级图形管理层如GTK+等之下的。它可以以很小的系统资源占用来提供图形硬件加速功能，提供类如多路a通道渲染模型等高级图像操作。它不修改Linux内核，除了标准C库没有其他库的依赖。应用在了基于Linux系统的DTV显示系统的研发和其他有关Linux显示界面的项目上。支持市面上绝大多数显示卡，支持键盘、鼠标、遥控器、游戏手柄、触摸屏等输入设备。支持JPEG、PNG、GIF、mpeg1/2、AVI、MOV、Flash、Video4Linux、DirectFB bitmap font和TrueType等音视频文件和字体。

 

关于DirectFB的介绍可以参考：

http://elinux.org/DirectFB

http://www.directfb.org/index.php

http://www.linuxgraphics.cn/directfb/overview.html

http://www.linuxgraphics.cn/directfb/about.html

 

http://www.directfb.org/docs/ELC2008/elc2008_directfb_gfx.pdf

 

上层API支持DirectFB的有：

XDirectFB、DirectFBGL、GTK+、DFBTerm、DFBSee、DFBPoint、MythTV、Qt on DirectFB、SDL(SimpleDirectmedia Layer)。

 

本文主要参考：

http://elinux.org/images/d/d4/Elc2008_directfb_gfx.pdf

 

   II.     DirectFB在系统中的位置

 

                         

从结构来讲，对于一般的MMP，DTV和STB来说，上面两幅图是比较经典的结构。

DirectFB都处于QT，GTK+这样的高级GUI框架的下面，系统驱动的上面。

 

从功能方面来讲，下面两幅图比较形象的说明了DirectFB的主要作用：图形，文字的处理（DirectFB把TS经过Decoder处理之后的码

流，再加上图形和文字，一起传给视频的芯片）

             

 III.  DirectFB怎么使用

 

选择一个合适的DirectFB版本，下载并安装

DirectFB的代码可以从这里下载：http://www.directfb.org/index.php?path=Main%2FDownloads

 

建立DirectFB的配置文件directfbrc

DirectFB的配置可以参考，里面有对directfbrc的详细介绍

http://www.directfb.org/wiki/index.php/Configuring_DirectFB

中文的可以参考这里：

http://hi.baidu.com/weiliqun/blog/item/6f4ba4ebe601eee2cf1b3e57.html

 

运行DirectFB的例子程序，如果运行成功，则可以开始编写基于DirectFB的应用程序了。（有的平台需要写图形驱动）

但是 DirectFB自身并不提供图形控件，如果要实现菜单等效果，必须高级图形库（GTK+，QT）调用DirectFB来实现。     

下面是一张DirectFB的例子的运行图片：

     

 

 

可以参考：

http://elinux.org/Porting_DirectFB

 

 IV.    DirectFB的结构

 

下图是一个更加细化的DirectFB的结构图：

对于上层的GUI高级框架来说，DirectFB是透明的。

对于底层的驱动来说，DirectFB里面负责和硬件打交道的显卡的驱动（gfxdriver）和显示系统（system），这里面gfxdriver是和

各个硬件平台相关的，有可能需要自己写。

 

为了更易于理解DirectFB，需要先介绍几个DirectFB里面的概念：

·     Layers：代表互相独立的图形缓存。大多数嵌入式设备都有多个layer。多个layer根据对应的alpha值混合在一起，从而显示

出来。

·     Surface：代表一块预留的内存，来保存像素数据。DirectFB中的Drawing，Bilitting操作就是基于surface的。Surface的内

存根据设定，可以从系统中分配，也可以从显卡的内存中分配。

·    Primary Surface：代表一个特殊layer的特殊surface。如果primary surface是单缓冲的，任何对于primary surface的操作

都会直接反应到显示屏上。

·     Subsurface：是一个surfac的子集，但是自身并不占有任何内存。

·     Window/Windowstack：控制一个layer中的surface该显示什么。Window属于某个背景可以设定的layer。每个window有自己的

surface，window用这个surface来组合图像。

 

比如说下面这幅图，有三个layer，最下面的layer是一幅背景图，中间的layer是一个透明的带有一个“igel”的layer，最上面是

一个透明的带有subtitle的layer，最后我们在显示器中看到的就是各个layer的混合。

 

 

在比如说下面这幅图，lower layer是一个全屏模式的layer，它的背景图片渲染在自己的surface上面。Video area是一个

subsurface，用来显示video。Upper layer通过window stack/window来显示应用程序的内容，而且upperlayer是一个透明的

layer，这样混合之后，可以透过上面的layer看到下面的video。

 

 

 

下面在来看看DirectFb的内部具体构造，如下图所示：

 

下面在看看DirectFB内部各个接口如何工作的，一般还是分为data，event（蓝色部分），和GUI（土黄色部分）。各个接口在

IDirectFB的管理下，接受event，处理数据，最后通过layer显示出来。

 

 

   V.     DirectFB代码导读

从这节开始，开始说说DirectFB的代码。

这部分主要来自：http://blog.csdn.net/absurd/article/details/1001641。

    1》  基本库函数。这部分代码在lib目录下，它分为三个部分：

    direct: 里面是一些公共函数，其中包括哈希表、链表、线程、调试信息、

  signal处理、优化过的memcpy和平台相关的一些函数。

    fusion：它有两个版本，一个是针对单进程的，要求所有应用程序在一个进程中

  运行，这相对来说比较简单。另外一个是针对多进程的，应用程序可以在多个进程

  中运行。它实现了一些进程间通信机制，其中包括互斥、共享内存、共享内存中的

  vector实现、带引用计数的内核对象和reactor等。多进程版本还需要一个内核模块

  linux-fusion的支持。

   

    voodoo: 不清楚（若那位高手知道，请补充一下，谢谢）。

 

   2》  对第三方组件库的包装。这部分代码在interfaces目录下。Interfaces可能

  会引起别人的误解，因为它并不是DFB对外提供的接口，而是把第三方组件纳入DFB

  的接口。它包括三类：

 

字体。字体有点阵字体和矢量字体之分，矢量字体又有诸如truetype之类

几种格式。前者可能比较简单，而后者的处理相当复杂，要借助如freetype

等第三方程序库来实现。DFB定义了IDirectFBFont接口来处理字体，在第三

方字体程序库上加上一个adapter就可以在DFB中使用了。

 

图片。图片格式的种类很多，像BMP之类的位图处理可能比较简单，而像

JPG和PNG等的图片，采用了高级的压缩技术，解压算法比较复杂，通常需要

第三方程序库的支持。DFB定义了IDirectFBImageProvider接口来处理图

片，在第三方图片程序库上加上一个adapter就可以在DFB中使用了。

 

视频。视频格式更多，解压算法也更复杂，自然也要借助第三方库来实

现。DFB定义了IDirectFBVideoProvider接口来处理视频，在第三方视频程

序库上加上一个adapter就可以在DFB中使用了。

 

   3》  核心代码。这部分代码在src目录下。它可以分为两大类：

核心组件。DFB的core由多个部分组成，每个部分称为一个core_part，都实现

同一个接口CorePart。这个接口并不描述它们的功能，而是用于管理的。

 

核心组件包括下面几个组件：

dfb_core_clipboard:剪切板。

dfb_core_colorhash：调色板。

dfb_core_gfxcard：图形卡，主要完成基本的绘图功能，如绘直线、填充等等。

dfb_core_input：输入设备。

dfb_core_layers：分层功能，好像要硬件支持，通常都只有一个层。

dfb_core_screens：逻辑屏幕(可能像X一样支持多个屏幕吧，不太清楚，有时间再研究)。

dfb_core_system：显示输出，把gfxcard绘制后的图形数据输出到屏幕上，即可以

通过fbdev输出到本机屏幕上，也可以通过sdl/x11/vnc输出到远程主机的屏幕上。

对于像sdl/x11等，也包括对输入事件的处理。

 

dfb_core_wm：窗口管理器。

以上这些core_part，有的是直接实现的，比如clipboard。有的只是一层包装，具

体的实现在一个独立的共享库中，在运行时通过参数来控制加载具体的实现，如system。

 

对外接口。这主要是给上层应用程序使用的。其中包括：

IDirectFBInputDevice:输入设备

IDirectFBScreen:屏幕。

IDirectFBSurface:绘图表面。

IDirectFBPalette:调色板。

IDirectFBFont:字体

IDirectFBImageProvider：图片

IDirectFBVideoProvider：视频

IDirectFBWindow：窗口

DirectFBEventBuffer:事件缓冲

 

    4》  窗口管理器。这部分代码在wm目录下。DFB实现了两个窗口管理器。

default：实现了基本的窗口管理功能，支持一些快捷键。

unique：功能也很弱，不过架构还可以，加入自己的功能很方便。

 

5》输入设备。这部分代码在inputdrivers目录下。其实这些代码并不是真正的驱动，只是一个adapter层，它把从linux设备文件

读到的事件，转换成DFB自己的事件格式，然后调用dfb_input_dispatch把事件分发出去。

 

        6》输出设备。这部分代码在system目录下。这也是一个adapter层，主要对显示设备的抽象，有的也包括对输入事件的处

理。其中包括：

fbdev: 输出到frame buffer。

osx: 输出到mac os上。

vnc：输出到VirtualNetwork Computing（类似于微软远程桌面的一个协议）。

x11：输出到XWindow上，在0.9.24仍然有问题，建议使用SDL。

sdl：输出到SimpleDirectMedia Layer。

 

对于细节，可以参考：http://ishare.down.sina.com.cn/18355655.pdf?ssig=aaQ6Jy9kO%

2F&Expires=1315670400&KID=sina,ishare&ip=1315552018,210.22.22.

 

 VI.     DirectFB定制开发

有时候我们需要把DirectFB移植到特殊的平台上面，这样我们需要写一些特有的驱动。

 

 

 

我们可以定制的模块有：

·         System（可选），位于sytems/*目录下面

·         Graphics Devices

·         Graphic Drivers，位于gfxdrivers/目录下面

·         Screens

·         Layers

 

 

 

 

 

 

 

 

要实现每一个模块，我们必须实现一些接口，以被DirectFB内部调用。下图列举了我们需要实现的函数：

 

 

这部分可以参考：

http://www.directfb.org/docs/ELCE2007/elce2007_directfb_gfx.pdf

http://www.linuxgraphics.cn/directfb/our_experience_on_directfb_in_embedded_app_dev.html

 

VII.     DirectFB上层的GUI框架简介与对比

这部分可以参考：

http://www.slideshare.net/guestbd40369/graphical-libraries

 

首先说说传统的GTK和QT

       

另外还有比较先进的:

Disko:http://www.diskohq.com/

基于Disko的应用：http://wiki.morphine.tv/tiki-custom_home.php

 

FTK: http://code.google.com/p/ftk/

 

VIII.     本文全部的参考：

·         elce2007_directfb_gfx：http://www.directfb.org/docs/ELCE2007/elce2007_directfb_gfx.pdf

·         CELF_2005_DFB_Slides：http://www.directfb.org/docs/CELF/CELF_2005_DFB_Slides.pdf

·         DirectFB_improve：http://elinux.org/images/4/4a/Directfb_improve.pdf

·        DirectFb源码解读：http://ishare.down.sina.com.cn/18355655.pdf?ssig=JAx%2BxQXrbE&Expires=1315584000&KID=sina,ishare&ip=1315470750,210.22.22.

·         DirectFb概览：http://directfb.org/docs/DirectFB_overview_V0.2.pdf

·         李先静博客：http://blog.csdn.net/absurd/article/details/1001641

·         嵌入式图形：http://www.linuxgraphics.cn

·         Embedded Linux Wiki ：ttp://elinux.org/DirectFB

·         directFB官网：http://www.directfb.org/index.php

·         Disko:http://www.diskohq.com/

·         FTK:http://code.google.com/p/ftk/

·         morphine.tv：ttp://wiki.morphine.tv/tiki-custom_home.php