《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于VxWorks的硬件加速技術(shù)探討
單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)
徐蓉
摘要: 簡(jiǎn)述了愛(ài)普生S1D13A05芯片的架構(gòu)特征,并且介紹了其中的2D硬件加速引擎的工作模式和相關(guān)的寄存器設(shè)置,,最后以VxWorks操作系統(tǒng)作為開發(fā)環(huán)境,,基于風(fēng)河公司W(wǎng)indML圖形開發(fā)包,,對(duì)S1D13A05芯片的圖形驅(qū)動(dòng)軟件開發(fā)中的硬件加速技術(shù)進(jìn)行了解析。
Abstract:
Key words :

   簡(jiǎn)述了愛(ài)普生S1D13A05芯片的架構(gòu)特征,,并且介紹了其中的2D硬件加速引擎的工作模式和相關(guān)的寄存器設(shè)置,,最后以VxWorks操作系統(tǒng)作為開發(fā)環(huán)境,基于風(fēng)河公司W(wǎng)indML圖形開發(fā)包,,對(duì)S1D13A05芯片的圖形驅(qū)動(dòng)軟件開發(fā)中的硬件加速技術(shù)進(jìn)行了解析,。

  1 S1D13A05芯片簡(jiǎn)介

  愛(ài)普生S1D13A05是一款使用非常多的LCD控制及USB協(xié)議芯片。S1D13A05集成了一個(gè)USB從屬控制器和一個(gè)LCD圖形控制器,,嵌入有256 KB SDRAM的顯示存儲(chǔ),。為了讓設(shè)計(jì)者能夠達(dá)到節(jié)省成本與省電的目的,這一款液晶顯示器控制器可以支持所有標(biāo)準(zhǔn)的被動(dòng)式與主動(dòng)式(TFT)面板類型,,因此不需要使用外部時(shí)序控制IC,。S1D13A05還包含一個(gè)硬件加速引擎,可以大大增強(qiáng)屏幕繪畫功能,,內(nèi)置的USB控制器可以兼容1.1版本的USB客戶端應(yīng)用程序,。

  S1D13A05采用安全可靠的低延遲CPU架構(gòu),可以為沒(méi)有READY/WAIT#握手信號(hào)的微處理器提供支持,。32位的內(nèi)部數(shù)據(jù)通道,,寫緩存以及硬件加速引擎提供了到顯存的高性能帶寬,,從而允許快速的顯示更新。

  2 2D加速引擎

  S1D13A05內(nèi)置有一個(gè)2D加速引擎,,這個(gè)引擎可以大大加速BitBLT操作的性能,。BitBLT引擎根據(jù)寄存器設(shè)置的值,對(duì)內(nèi)存或者顯存中相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作和更新,,再寫回內(nèi)存或顯存。它提供了快速的帶光柵操作的塊拷貝,,透明塊拷貝,,固定圖樣填充(solid fill)和圖樣填充(p-attern fill),顏色擴(kuò)展(color expansion)等操作,。

  

 

  

 

  該引擎支持矩形和線性地址模式的源到端BitBLT操作(如圖1~圖4所示),,支持字節(jié)對(duì)齊。所有的操作均不需要CPU的干預(yù),,并且有一個(gè)專門的BitBLT I/O訪問(wèn)空間,,從而加速了圖形的處理速度。3 2D加速引擎相關(guān)寄存器及其設(shè)置

 

  S1D13A05芯片中與2D硬件加速相關(guān)的寄存器如下:

  (1)BitBLT控制寄存器(BitBLT Control Register),。該寄存器控制2D加速引擎,。最低位(Bit0)設(shè)置為1則開始2D BitBLT操作。Bitl6設(shè)置為1則源地址模式為線性,,否則為矩形,。Bit17設(shè)置目的地址模式。Bit18設(shè)置顏色模式,,0表示8位顏色深度,,1表示16位顏色深度。

  (2)BitBLT狀態(tài)寄存器(BitBLT Status Register),。該寄存器可以查看2D操作當(dāng)前狀態(tài),。最低位(Bit0)為1表示2D BitBlt操作進(jìn)行中,0表示空閑,。Bit4為1表示數(shù)據(jù)隊(duì)列已滿,,為0則隊(duì)列未滿。Bit5為1表示隊(duì)列超過(guò)一半滿,,否則不足一半,。Bit6為1表示隊(duì)列中至少有一個(gè)數(shù)據(jù),否則為空,。Bit20~16指示了隊(duì)列中空項(xiàng)的數(shù)目,,Bit28~24指示了隊(duì)列中正在使用的項(xiàng)的數(shù)目。

  (3)BitBLT命令寄存器(BitBLT Command Register),。該寄存器設(shè)置光柵操作,,顏色擴(kuò)展及BitBLT操作選項(xiàng),。Bit3~0指示了BitBLT操作的類型:帶ROP的寫操作,讀操作,,帶ROP的正向移動(dòng)移動(dòng),,帶ROP的反向移動(dòng),透明寫,,透明移動(dòng),,帶ROP的圖樣填充,透明的圖樣填充,,顏色擴(kuò)展,,透明顏色擴(kuò)展,帶顏色擴(kuò)展的移動(dòng),,帶顏色擴(kuò)展的透明移動(dòng),,固定圖樣填充。Bit19~16指定了ROP操作和顏色擴(kuò)展選項(xiàng),。

  (4)BitBLT源起始地址寄存器(BitBLT Source Start Address Registe),。計(jì)算公式為: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內(nèi)存地址偏移寄存器(BitBLT Memory Address Offset Register)。該寄存器僅用于計(jì)算機(jī)內(nèi)存到幀緩沖的拷貝模式,,Bit10~0用于設(shè)置第N行與第N+1行之間的地址偏移,。

  (7)BitBLT寬度寄存器(BitBLT Width Register)。用于設(shè)置地址模式為矩形時(shí)的寬度,,Bit9~0設(shè)置為寬度像素-1,。

  (8)BitBLT高度寄存器(BitBLT Height Register)。用于設(shè)置地址模式為矩形時(shí)的高度,,Bit9~0設(shè)置為高度像素-1,。

  (9)BitBLT背景色顏色寄存器(BitBLT Background Color Register)。若為8位顏色模式,,則Bit7~0指示了背景色在顏色查找表中的索引;若為16位顏色模式,,則Bit15~0指示了背景色在顏色查找表中的索引。

  (10)BitBLT前景色顏色寄存器(BitBLT Foreground Color Register),。若為8位顏色模式,,則Bit7~0指示了前景色在顏色查找表中的索引;若為16位顏色模式,則Bit15~0指示了前景色在顏色查找表中的索引,。

  (11)BitBLT數(shù)據(jù)寄存器(BitBLT Data Register),。Bit15~0指定了BitBLT的數(shù)據(jù)。

  4 S1D13A05圖形驅(qū)動(dòng)中的2D加速實(shí)現(xiàn)

  下面以VxWorks為開發(fā)環(huán)境,,基于WindML圖形開發(fā)包,,對(duì)S1D13A05的圖形驅(qū)動(dòng)開發(fā)中的硬件加速問(wèn)題進(jìn)行解析,。

  4. 1 初始化

  初始化圖形設(shè)備時(shí),通過(guò)一個(gè)宏定義來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件加速的開關(guān),。如果需要硬件加速,,則讓圖形設(shè)備指針的bitmapBlt例程指向ug1Epson-8BitBitmapBlt函數(shù)。

  

4.2 不同的源和目的模式

 

  在ug1Epson8BitBitmapBlt函數(shù)中,,考慮到S1D13A05支持雙緩沖,,因此顯存有兩個(gè)幀緩沖區(qū),需要判斷不同的塊拷貝情況,,分別是:

  ◆透明位圖從幀緩沖Blt到幀緩沖(矩形至矩形的方式)

  ◆透明位圖從幀緩沖Blt到幀緩沖(線性至矩形的方式)

  ◆透明位圖從幀緩沖Blt到幀緩沖(矩形至線性的方式)

  ◆透明位圖從系統(tǒng)內(nèi)存Blt到幀緩沖

  ◆位圖從幀緩沖Blt到幀緩沖(矩形至矩形的方式)

  ◆位圖從幀緩沖Blt到幀緩沖(線性至矩形的方式)

  ◆位圖從幀緩沖Blt到幀緩沖(矩形至線性的方式)

  ◆位圖從系統(tǒng)內(nèi)存Blt到幀緩沖

  4.3 具體實(shí)現(xiàn)

  以從幀緩沖到幀緩沖(矩形至矩形的方式)為例:

  

 

  

 

  5 小結(jié)

  本文對(duì)2D加速過(guò)程中塊拷貝操作的不同源和地址模式,、相關(guān)寄存器的作用和設(shè)置,以及圖形驅(qū)動(dòng)軟件中的相關(guān)實(shí)現(xiàn)都作了詳細(xì)論述,。

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