基于VxWorks的硬件加速技术探讨

2011-09-21 12:13:34来源: 中华电子网

    简述了爱普生S1D13A05芯片的架构特征,并且介绍了其中的2D硬件加速引擎的工作模式和相关的寄存器设置,最后以VxWorks操作系统作为开发环境,基于风河公司WindML图形开发包,对S1D13A05芯片的图形驱动软件开发中的硬件加速技术进行了解析。

  1 S1D13A05芯片简介

  爱普生S1D13A05是一款使用非常多的LCD控制及USB协议芯片。S1D13A05集成了一个USB从属控制器和一个LCD图形控制器,嵌入有256 KB SDRAM的显示存储。为了让设计者能够达到节省成本与省电的目的,这一款液晶显示器控制器可以支持所有标准的被动式与主动式(TFT)面板类型,因此不需要使用外部时序控制IC。S1D13A05还包含一个硬件加速引擎,可以大大增强屏幕绘画功能,内置的USB控制器可以兼容1.1版本的USB客户端应用程序。

  S1D13A05采用安全可靠的低延迟CPU架构,可以为没有READY/WAIT#握手信号的微处理器提供支持。32位的内部数据通道,写缓存以及硬件加速引擎提供了到显存的高性能带宽,从而允许快速的显示更新。

  2 2D加速引擎

  S1D13A05内置有一个2D加速引擎,这个引擎可以大大加速BitBLT操作的性能。BitBLT引擎根据寄存器设置的值,对内存或者显存中相应的数据进行操作和更新,再写回内存或显存。它提供了快速的带光操作的块拷贝,透明块拷贝,固定图样填充(solid fill)和图样填充(p-attern fill),颜色扩展(color expansion)等操作。

  

 

  

 

  该引擎支持矩形和线性地址模式的源到端BitBLT操作(如图1~图4所示),支持字节对齐。所有的操作均不需要CPU的干预,并且有一个专门的BitBLT I/O访问空间,从而加速了图形的处理速度。

3 2D加速引擎相关寄存器及其设置

 

  S1D13A05芯片中与2D硬件加速相关的寄存器如下:

  (1)BitBLT控制寄存器(BitBLT Control Register)。该寄存器控制2D加速引擎。最低位(Bit0)设置为1则开始2D BitBLT操作。Bitl6设置为1则源地址模式为线性,否则为矩形。Bit17设置目的地址模式。Bit18设置颜色模式,0表示8位颜色深度,1表示16位颜色深度。

  (2)BitBLT状态寄存器(BitBLT Status Register)。该寄存器可以查看2D操作当前状态。最低位(Bit0)为1表示2D BitBlt操作进行中,0表示空闲。Bit4为1表示数据队列已满,为0则队列未满。Bit5为1表示队列超过一半满,否则不足一半。Bit6为1表示队列中至少有一个数据,否则为空。Bit20~16指示了队列中空项的数目,Bit28~24指示了队列中正在使用的项的数目。

  (3)BitBLT命令寄存器(BitBLT Command Register)。该寄存器设置光栅操作,颜色扩展及BitBLT操作选项。Bit3~0指示了BitBLT操作的类型:带ROP的写操作,读操作,带ROP的正向移动移动,带ROP的反向移动,透明写,透明移动,带ROP的图样填充,透明的图样填充,颜色扩展,透明颜色扩展,带颜色扩展的移动,带颜色扩展的透明移动,固定图样填充。Bit19~16指定了ROP操作和颜色扩展选项。

  (4)BitBLT源起始地址寄存器(BitBLT Source Start Address Registe)。计算公式为:源起始地址一模式基地址+模式行偏移+像素偏移。

  (5)BitBLT目的起始地址寄存器(BitBLT Destination Start Address Register)。Bit20~0指定了BitBLt操作的目的起始地址。

  (6)BitBLT内存地址偏移寄存器(BitBLT Memory Address Offset Register)。该寄存器仅用于计算机内存到帧缓冲的拷贝模式,Bit10~0用于设置第N行与第N+1行之间的地址偏移。

  (7)BitBLT宽度寄存器(BitBLT Width Register)。用于设置地址模式为矩形时的宽度,Bit9~0设置为宽度像素-1。

  (8)BitBLT高度寄存器(BitBLT Height Register)。用于设置地址模式为矩形时的高度,Bit9~0设置为高度像素-1。

  (9)BitBLT背景色颜色寄存器(BitBLT Background Color Register)。若为8位颜色模式,则Bit7~0指示了背景色在颜色查找表中的索引;若为16位颜色模式,则Bit15~0指示了背景色在颜色查找表中的索引。

  (10)BitBLT前景色颜色寄存器(BitBLT Foreground Color Register)。若为8位颜色模式,则Bit7~0指示了前景色在颜色查找表中的索引;若为16位颜色模式,则Bit15~0指示了前景色在颜色查找表中的索引。

  (11)BitBLT数据寄存器(BitBLT Data Register)。Bit15~0指定了BitBLT的数据。

  4 S1D13A05图形驱动中的2D加速实现

  下面以VxWorks为开发环境,基于WindML图形开发包,对S1D13A05的图形驱动开发中的硬件加速问题进行解析。

  4. 1 初始化

  初始化图形设备时,通过一个宏定义来实现对硬件加速的开关。如果需要硬件加速,则让图形设备指针的bitmapBlt例程指向ug1Epson-8BitBitmapBlt函数。

  

4.2 不同的源和目的模式

 

  在ug1Epson8BitBitmapBlt函数中,考虑到S1D13A05支持双缓冲,因此显存有两个帧缓冲区,需要判断不同的块拷贝情况,分别是:

  ◆透明位图从帧缓冲Blt到帧缓冲(矩形至矩形的方式)

  ◆透明位图从帧缓冲Blt到帧缓冲(线性至矩形的方式)

  ◆透明位图从帧缓冲Blt到帧缓冲(矩形至线性的方式)

  ◆透明位图从系统内存Blt到帧缓冲

  ◆位图从帧缓冲Blt到帧缓冲(矩形至矩形的方式)

  ◆位图从帧缓冲Blt到帧缓冲(线性至矩形的方式)

  ◆位图从帧缓冲Blt到帧缓冲(矩形至线性的方式)

  ◆位图从系统内存Blt到帧缓冲

  4.3 具体实现

  以从帧缓冲到帧缓冲(矩形至矩形的方式)为例:

  

 

  

 

  5 小结

  本文对2D加速过程中块拷贝操作的不同源和地址模式、相关寄存器的作用和设置,以及图形驱动软件中的相关实现都作了详细论述。

关键字:S1D13A05

编辑:eeleader 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2011/0921/article_8615.html
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