Linux LCD驱动（三）--图形显示

3.  BMP和JPEG图形显示程序
3.1  在LCD上显示BMP或JPEG图片的主流程图
首先，在程序开始前。要在nfs/dev目录下创建LCD的设备结点，设备名fb0,设备类型为字符设备，主设备号为29，次设备号为0。命令如下：
mknod fb0 c 29 0
在LCD上显示图象的主流程图如图3.1所示。程序一开始要调用open函数打开设备，然后调用ioctl获取设备相关信息，接下来就是读取图形文件数据，把图象的RGB值映射到显存中，这部分是图象显示的核心。对于JPEG格式的图片，要先经过JPEG解码才能得到RGB数据，本项目中直接才用现成的JPEG库进行解码。对于bmp格式的图片，则可以直接从文件里面提取其RGB数据。要从一个bmp文件里面把图片数据阵列提取出来，首先必须知道bmp文件的格式。下面来详细介绍bmp文件的格式。
 
图3.1

3.2  bmp位图格式分析
位图文件可看成由四个部分组成：位图文件头、位图信息头、彩色表和定义位图的字节阵列。如图3.2所示。
 
图3.2
文件头中各个段的地址及其内容如图3.3。
  
图3.3
位图文件头数据结构包含BMP图象文件的类型，显示内容等信息。它的数据结构如下定义：
Typedef struct
{  
int  bfType；//表明位图文件的类型，必须为BM
long bfSize；//表明位图文件的大小，以字节为单位
int  bfReserved1；//属于保留字，必须为本0
int  bfReserved2；//也是保留字，必须为本0
long bfOffBits；//位图阵列的起始位置，以字节为单位
}  BITMAPFILEHEADER；

（2）信息头中各个段的地址及其内容如图3.5所示。
 
图3.5
位图信息头的数据结构包含了有关BMP图象的宽，高，压缩方法等信息，它的C语言数据结构如图3.6所示。
Typedef struct {
long  biSize； //指出本数据结构所需要的字节数
long  biWidth；//以象素为单位，给出BMP图象的宽度
long  biHeight；//以象素为单位，给出BMP图象的高度
int    biPlanes；//输出设备的位平面数，必须置为1
int    biBitCount；//给出每个象素的位数
long  biCompress；//给出位图的压缩类型
long  biSizeImage；//给出图象字节数的多少
long  biXPelsPerMeter；//图像的水平分辨率
long  biYPelsPerMeter；//图象的垂直分辨率
long  biClrUsed；//调色板中图象实际使用的颜色素数
long  biClrImportant；//给出重要颜色的索引值
} BITMAPINFOHEADER；


（3）对于象素小于或等于16位的图片，都有一个颜色表用来给图象数据阵列提供颜色索引，其中的每块数据都以B、G、R的顺序排列，还有一个是reserved保留位。而在图形数据区域存放的是各个象素点的索引值。它的C语言结构如图3.7所示。
 
图3.7  颜色表数据结构
（4）对于24位和32位的图片，没有彩色表，他在图象数据区里直接存放图片的RGB数据，其中的每个象素点的数据都以B、G、R的顺序排列。每个象素点的数据结构如图3.8所示。
  
图3.8  图象数据阵列的数据结构
（5）由于图象数据阵列中的数据是从图片的最后一行开始往上存放的，因此在显示图象时，是从图象的左下角开始逐行扫描图象，即从左到右，从下到上。
（6）对S3C2410或PXA255开发板上的LCD来说，他们每个象素点所占的位数为16位，这16位按B：G：R=5：6：5的方式分，其中B在最高位，R在最低位。而从bmp图象得到的R、G、B数据则每个数据占8位，合起来一共24位，因此需要对该R、G、B数据进行移位组合成一个16位的数据。移位方法如下：
b >>= 3; g >>= 2; r >>= 3;
RGBValue = ( r<<11 | g << 5 | b);
基于以上分析，提取各种类型的bmp图象的流程如图3.9所示
  

图 3.9

3.3  实现显示任意大小的图片
开发板上的LCD屏的大小是固定的，S3C2410上的LCD为：240*320，PXA255上的为：640*480。比屏幕小的图片在屏上显示当然没问题，但是如果图片比屏幕大呢？这就要求我们通过某种算法对图片进行缩放。
缩放的基本思想是将图片分成若干个方块，对每个方块中的R、G、B数据进行取平均，得到一个新的R、G、B值，这个值就作为该方块在LCD屏幕上的映射。

缩放的算法描述如下：
(1)、计算图片大小与LCD屏大小的比例，以及方块的大小。为了适应各种屏幕大小，这里并不直接给lcd_width和lcd_height赋值为240和320。而是调用标准的接口来获取有关屏幕的参数。具体如下：
    // Get variable screen information
    if (ioctl(fbfd, FBIOGET_VSCREENINFO, &vinfo)) {
        printf("Error reading variable information. ");
        exit(3);
    }
unsigned int lcd_width=vinfo.xres;
 unsigned int lcd_height=vinfo.yres;

计算比例：
widthScale=bmpi->width/lcd_width;
heightScale=bmpi->height/lcd_height;
本程序中方块的大小以如下的方式确定：
unsigned int paneWidth= 
 unsigned int paneHeight= ;
符号 代表向上取整。
(2)、从图片的左上角开始，以(i* widthScale，j* heightScale)位起始点，以宽paneWidth 高paneHeight为一个小方块，对该方块的R、G、B数值分别取平均，得到映射点的R、G、B值，把该点作为要在LCD上显示的第（i , j）点存储起来。
这部分的程序如下：
 //-------------取平均--------
 for( i=0;i<now_height;i++)
 {
  for(j=0;j<now_width;j++)
  {   
   color_sum_r=0;
   color_sum_g=0;
   color_sum_b=0;
   for(m=i*heightScale;m<i*heightScale+paneHeight;m++)
   {
    for(n=j*widthScale;n<j*widthScale+paneWidth;n++)
    {
     color_sum_r+=pointvalue[m][n].r;
     color_sum_g+=pointvalue[m][n].g;
     color_sum_b+=pointvalue[m][n].b;
    }
   }
   RGBvalue_256->r=div_round(color_sum_r,paneHeight*paneWidth);
   RGBvalue_256->g=div_round(color_sum_g,paneHeight*paneWidth);
   RGBvalue_256->b=div_round(color_sum_b,paneHeight*paneWidth);
  }
 }
3.4  图片数据提取及显示的总流程
通过以上的分析，整个图片数据提取及显示的总流程如图3.10 所示。 
 
图 3.10