基于VxWorks的硬件加速技術探討 - 全文

簡述了愛普生S1D13A05芯片的架構特征，并且介紹了其中的2D硬件加速引擎的工作模式和相關的寄存器設置，最后以VxWorks 操作系統作為開發環境，基于風河公司WindML圖形開發包，對S1D13A05芯片的圖形驅動軟件開發中的硬件加速技術進行了解析。

　　1 S1D13A05芯片簡介

　　愛普生S1D13A05是一款使用非常多的LCD控制及USB協議芯片。S1D13A05集成了一個USB從屬控制器和一個LCD圖形控制器，嵌入有256 KB SD RAM的顯示存儲。為了讓設計者能夠達到節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準的被動式與主動式(TFT)面板類型，因此不需要使用外部時序控制IC。S1D13A05還包含一個硬件加速引擎，可以大大增強屏幕繪畫功能，內置的USB控制器可以兼容1.1版本的USB客戶端應用程序。

　　S1D13A05采用安全可靠的低延遲CPU架構，可以為沒有READY/WAIT#握手信號的微處理器提供支持。32位的內部數據通道，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內置有一個2D加速引擎，這個引擎可以大大加速BitBLT操作的性能。BitBLT引擎根據寄存器設置的值，對內存或者顯存中相應的數據進行操作和更新，再寫回內存或顯存。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)，支持字節對齊。所有的操作均不需要CPU的干預，并且有一個專門的BitBLT I/O訪問空間，從而加速了圖形的處理速度。

　　3 2D加速引擎相關寄存器及其設置

　　S1D13A05芯片中與2D硬件加速相關的寄存器如下：

　　(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)設置為1則開始2D BitBLT操作。Bitl6設置為1則源地址模式為線性，否則為矩形。Bit17設置目的地址模式。Bit18設置顏色模式，0表示8位顏色深度，1表示16位顏色深度。

　　(2)BitBLT狀態寄存器(BitBLT Status Register)。該寄存器可以查看2D操作當前狀態。最低位(Bit0)為1表示2D BitBlt操作進行中，0表示空閑。Bit4為1表示數據隊列已滿，為0則隊列未滿。Bit5為1表示隊列超過一半滿，否則不足一半。Bit6為1表示隊列中至少有一個數據，否則為空。Bit20～16指示了隊列中空項的數目，Bit28～24指示了隊列中正在使用的項的數目。

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

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

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

　　(8)BitBLT高度寄存器(BitBLT Height Register)。用于設置地址模式為矩形時的高度，Bit9～0設置為高度像素-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數據寄存器(BitBLT Data Register)。Bit15～0指定了BitBLT的數據。

　　4 S1D13A05圖形驅動中的2D加速實現

　　下面以VxWorks為開發環境，基于WindML圖形開發包，對S1D13A05的圖形驅動開發中的硬件加速問題進行解析。

　　4. 1 初始化

　　初始化圖形設備時，通過一個宏定義來實現對硬件加速的開關。如果需要硬件加速，則讓圖形設備指針的bitmapBlt例程指向ug1Epson-8BitBitmapBlt函數。