嵌入式Linux系统图形及图形用户界面

本文首先概述了 Linux 图形领域的基本设施，然后描述了一些可供嵌入式 Linux 系统使用的高级图形库以及图形用户界面支持系统。希望对嵌入式 Linux 系统的开发有所帮助。

1 Linux 图形领域的基础设施

本小节首先向读者描述 Linux 图形领域中常见的基础设施。之所以称为基础设施，是因为这些系统（或者函数库），一般作为其他高级图形或者图形应用程序的基本函数库。这些系统（或者函数库）包括：X Window、SVGALib、FrameBuffer 等等。

1.1 X Window

提 起 Linux 上的图形，许多人首先想到的是 X Window。这一系统是目前类 UNIX 系统中处于控制地位的桌面图形系统。无疑，X Window 作为一个图形环境是成功的，它上面运行着包括 CAD建模工具和办公套件在内的大量应用程序。但必须看到的是，由于 X Window 在体系接口上的原因，限制了其对游戏、多媒体的支持能力。用户在 X Window 上运行 VCD 播放器，或者运行一些大型的三维游戏时，经常会发现同样的硬件配置，却不能获得和 Windows 操作系统一样的图形效果――即使使用了加速的 X Server，其效果也不能令人满意。另外，大型的应用程序（比如 Mozilla 浏览器）在 X Window 上运行时的响应能力，也相当不能令人满意。当然，这里有 Linux 内核在进程调度上的问题，也有 X Window 的原因。

X Window 为了满足对游戏、多媒体等应用对图形加速能力的要求，提供了 DGA（直接图形访问）扩展，通过该扩展，应用程序可以在全屏模式下直接访问显示卡的帧缓冲区，并能够提供对某些加速功能的支持。

1.2 SVGALib

SVGALib 是 Linux 系统中最早出现的非 X 图形支持库。这个库从最初对标准 VGA 兼容芯片的支持开始，一直发展到对老式 SVGA 芯片的支持以及对现今流行的高级视频芯片的支持。它为用户提供了在控制台上进行图形编程的接口，使用户可以在 PC 兼容系统上方便地获得图形支持。但该系统有如下不足：

1）接口杂乱。SVGALib 从最初的 vgalib 发展而来，保留了老系统的许多接口，而这些接口却不能良好地迎合新显示芯片的图形能力。

2）未能较好地隐藏硬件细节。许多操作，不能自动使用显示芯片的加速能力支持。

3）可移植性差。SVGALib 目前只能运行在 x86 平台上，对其他平台的支持能力较差（Alpha 平台除外）。

4）发展缓慢，有被其他图形库取代的可能。SVGALib 作为一个老的图形支持库，目前的应用范围越来越小，尤其在 Linux 内核增加了 FrameBuffer 驱动支持之后，有逐渐被其他图形库替代的迹象。

5） 对应用的支持能力较差。SVAGLib 作为一个图形库，对高级图形功能的支持，比如直线和曲线等等，却不能令人满意。尽管 SVGALib 有许多缺点，但 SVGALib 经常被其他图形库用来初始化特定芯片的显示模式，并获得映射到进程地址空间的线性显示内存首地址（即帧缓冲区），而其他的接口却很少用到。另 外，SVGALib 中所包含的诸如键盘、鼠标和游戏杆的接口，也很少被其他应用程序所使用。

因此，SVGALib 的使用越来越少，笔者也不建议用户使用这个图形库。当然，如果用户的显示卡只支持标准 VGA 模式，则 SVGALib 还是比较好的选择。

1.3 FrameBuffer

FrameBuffer 是出现在 2.2.xx 内核当中的一种驱动程序接口。这种接口将显示设备抽象为帧缓冲区。用户可以将它看成是显示内存的一个映像，将其映射到进程地址空间之后，就可以直接进行读 写操作，而写操作可以立即反应在屏幕上。该驱动程序的设备文件一般是 /dev/fb0、/dev/fb1 等等。比如，假设现在的显示模式是 1024x768-8 位色，则可以通过如下的命令清空屏幕：

$ dd if=/dev/zero of=/dev/fb0 bs=1024 count=768

在 应用程序中，一般通过将 FrameBuffer 设备映射到进程地址空间的方式使用，比如下面的程序就打开 /dev/fb0 设备，并通过 mmap 系统调用进行地址映射，随后用 memset 将屏幕清空（这里假设显示模式是 1024x768-8 位色模式，线性内存模式）：